Brevet FR2682126A1 — publié le 19930409

i La présente invention concerne le décapage des rives d'une tôle immergée dans une solution réactive, en particulier le décapage de tôles d'acier laminées à chaud dans les installations métallurgiques, préalable- ment à leur laminage à froid. Comme on le sait, les bandes d'acier laminées à chaud sont recouvertes d'une couche d'oxydes, la calami- ne, matière dure, cassante et abrasive qu'il importe d'enlever avant laminage à froid En effet, s'allongeant moins que l'acier, la calamine s'incrusterait dans le métal, et réduirait très sensiblement ses aptitudes à l'emboutissage Abrasive, elle détériorerait rapidement l'état des surfaces des cylindres, l'aspect des tôles serait médiocre, sans brillant, impropre au polissage et aux divers revêtements ultérieurs. La calamine, mélange des trois oxydes Fe O, Fe 3 04 et Fe 2 03, et également d'oxydes de chrome dans le cas des aciers inox, est classiquement décapée par immersion des bandes d'acier dans des bacs contenant une solution réactive d'acide chaud, tel que l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique, etc On utilise ainsi générale- ment plusieurs bacs pour parvenir à des niveaux de déca- page suffisants, le produit à décaper y séjournant pen- dant une à plusieurs minutes. Pour accélérer le décapage, on a proposé de générer, dans la solution réactive dans laquelle est immergé le produit à décaper, des vibrations haute fré- quence telles que des ultrasons, dont l'action s'ajoute à celle du bain pour briser la couche de calamine On observe ainsi une augmentation importante de la vitesse de décapage, les meilleures performances étant atteintes avec des puissances vibratoires très élevées injectées dans la solution, et de ce fait susceptibles de provo- quer au sein du liquide des phénomènes de cavitation acoustique. Or, le décapage des rives du produit soulève un problème particulier, car le refroidissement des rives est plus rapide que celui de la zone centrale Il en résulte que les oxydes formés sur les rives sont diffé- rents de ceux de la zone centrale, ce qui diminue la vitesse de décapage sur les rives par rapport au centre du produit, au moins sur certaines lignes de décapage. L'invention a donc pour but d'améliorer la rapidité du décapage sur les rives du produit. Dans le procédé visé par l'invention on utilise des moyens émetteurs d'ultrasons dans la solution réac- tive à l'intérieur de laquelle est immergée la tôle à décaper, ces moyens émetteurs comportant une surface émettrice. Suivant l'invention on émet les ultrasons dans au moins un plan parallèle à la rive à décaper et avec une puissance suffisante pour créer une cavitation dans le volume du liquide intercalaire entre la rive et ledit plan. De préférence, on émet les ultrasons dans deux plans antinodaux parallèles à la rive et situés de part et d'autre de celle-ci. Un plan antinodal étant un plan dans lequel la vibration imprimée au liquide présente son maximum d'am- plitude, cela signifie que le plan de l'une des surfaces émettrices d'ultrasons doit être situé à une distance du plan de l'autre surface émettrice égale à 1/2 longueur d'onde ou à un multiple de cette valeur On constate que dans ces conditions, si cette amplitude vibratoire est suffisamment élevée, une cavitation est créée dans le liquide entre le pavillon et la surface de la rive. Suivant l'invention, le dispositif de mise en oeuvre de ce procédé comprend au moins un pavillon émet- teur présentant une surface d'émission plane, prévue pour être disposée au-dessus d'une rive de la tôle, parallèlement à celle-ci. Suivant un mode de réalisation préféré de l'in- vention, le dispositif comprend deux pavillons émetteurs placés de part et d'autre d'une rive de la tôle avec leurs surfaces émettrices situées dans deux plans anti- nodaux. Comme dans le mode de réalisation précédent, si l'amplitude des vibrations, c'est-à-dire si la puissance émettrice des pavillons est suffisante, et si la gamme de fréquence est convenablement choisie, il est possible de créer dans le liquide une cavitation entre les deux pavillons, qui accélère considérablement le décapage des rives D'autres particularités et avantages de l'inven- tion apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés qui en illustrent une forme de réalisation à titre d'exemple non limitatif. La figure 1 est une vue en élévation simplifiée d'une forme de réalisation du dispositif de décapage des rives d'une tôle conforme à l'invention. La figure 2 est un croquis montrant la variation de l'amplitude de la vibration imprimée aux pavillons émetteurs et transmise au liquide, et en particulier les plans antinodaux dans lesquels sont placés les pavil- lons. On voit à la Fig 1 un bac 1 contenant une solu- tion réactive 2 telle que de l'acide chlorhydrique, dans laquelle est immergée une tôle 3 en défilement, de façon connue en soi, afin d'être décapée de sa couche de cala- mine. Le dispositif de décapage des surfaces 3 a, 3 b d'une rive de la tôle 3 comprend un émetteur d'ultrasons tel qu'un émetteur piézoélectrique 4, dont l'extrémité inférieure, immergée dans la solution 2, est une sono- trode 5 sur laquelle sont fixés deux pavillons 6, 7, de part et d'autre de la rive de la tôle 3 et parallèlement à celle-ci Les deux pavillons 6, 7 sont donc immergés dans la solution 2, le pavillon supérieur 6 étant dis- posé au-dessus de la surface 3 a de la rive et le pavil- lon inférieur 7 étant placé au-dessous de la surface inférieure 3 b de la rive, de telle sorte que celle-ci soit partiellement recouverte par les surfaces planes des pavillons 6, 7 La distance d entre les pavillons 6 et 7 est telle que leurs surfaces émettrices sont si- tuées dans deux plans antinodaux, distants l'un de l'au- tre dans l'exemple représenté, d'une demi-longueur d'on- de d = i/2 de la vibration V imprimée à la solution 2. Cette distance d peut aussi être un multiple de la demi-longueur d'onde /2, c'est-à-dire d = N À/2. Dans ces conditions, les deux surfaces émettri- ces planes des pavillons 6, 7 vibrent en opposition de phase, et si l'amplitude maximum A des vibrations est suffisamment importante, une cavitation est obtenue dans la partie du liquide 2 comprise entre les deux pavillons 6, 7 et en regard des surfaces 3 a, 3 b de la rive Le décapage de cette dernière est alors considérablement accéléré. La sonotrode et les pavillons 6, 7 peuvent être réalisés par exemple en titane, de manière à être peu sensibles à la corrosion par la solution 2 Pour obtenir un champ de cavitation dans le liquide 2 à l'intérieur de l'espace intercalaire entre les pavillons 6, 7 et la rive à décaper, les essais ont montré que les ultrasons émis doivent avoir une fréquence comprise entre 10 et 50 k Hertz environ, et que leur puissance d'émission doit être au minimum de 400 Watts par m 2 de pavillon La dis- tance d peut être par exemple de 15 cm pour une fréquence voisine de 2 Ok Hz- Suivant un mode de réalisation avantageux, le ou les pavillons 6, 7 sont des disques ayant un contour circulaire Ce contour présente l'avantage d'homogénéi- ser les réflexions des ondes sur les bords du pavillon et donc de faciliter la mise en résonance du disque constituant le pavillon, qui à son tour peut entraîner la cavitation dans le liquide 2. Les pavillons 6, 7 peuvent éventuellement être également réalisés sous la forme de demi-disques circu- laires Bien entendu un dispositif de décapage tel que décrit ci-dessus est prévu pour chacune des deux rives d'une tôle. REVENDICATIONS 1 Procédé de décapage des rives d'une tôle ( 3) immergée dans une solution réactive ( 2), dans lequel on utilise des moyens ( 4) émetteurs d'ultrasons à l'inté- rieur de ladite solution, lesdits moyens comportant une surface émettrice, caractérisé en ce qu'on émet les ultrasons dans au moins un plan parallèle à la rive à décaper et avec une puissance suffisante pour créer une cavitation dans le volume du liquide intercalaire entre la rive et ledit plan. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on émet les ultrasons dans deux plans antino- daux parallèles à la rive ( 3) et situés de part et d'au- tre de celle-ci. 3 Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les ultrasons émis ont une fré- quence comprise entre 10 et 50 k Hz environ, et leur puis- sance d'émission est au minimum de 400 Watts par m 2 de surface émettrice afin d'obtenir une cavitation de la solution réactive ( 2). 4 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant des moyens ( 4) émetteurs d'ultrasons dans ladite solution, caractérisé en ce que lesdits moyens comportent au moins un pavillon émetteur ( 6) présentant une surface d'émis- sion plane, ( 3 a, 3 b) disposée au-dessus d'une rive de la tôle, parallèlement à celle-ci. Dispositif selon la revendication 4, caracté- risé en ce qu'il comprend deux pavillons émetteurs ( 6, 7) placés de part et d'autre d'une rive de la tôle, chacun en regard d'une face ( 3 a, 3 b) de ladite rive avec leurs surfaces émettrices situées dans deux plans anti- nodaux. 7- 6 Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le ou les pavillons ( 6, 7) a (ont) un contour circulaire ou semi-circulaire.