Brevet FR2690170A1 — publié le 19931022

La présente invention est relative à un dispositif à lame d'air pour la régulation dans une ligne de galvanisation à chaud, de l'épaisseur du dépôt de zinc sur une bande en sortie du bain de galvanisation. Les systèmes du type à lames d'air sont connus depuis longtemps Ils comportent classiquement deux buses de soufflage disposées respectivement d'un côté et de l'autre de la bande à galvaniser, dans la zone o ladite bande est sortie du bain de galvanisation Ces deux lames d'air sont soufflées de chaque côté de la bande Ces buses s'étendent sur toute la largeur de ladite bande, le plan desdites lames d'air étant sensiblement perpendiculaire au plan principal de la bande. L'épaisseur de dépôt de zinc obtenue dépend de la force d'impact des lames d'air sur la bande qui peut être réglée en agissant sur la pression de l'air dans la buse ou sur la distance de la buse à la bande. Jusqu'à présent, une telle buse était principalement constituée de deux mâchoires superposées s'étendant chacune l'une en-dessous de l'autre sur au moins toute la largeur de la bande L'ouverture entre ces deux mâchoires n'était pas nécessairement la même sur toute la largeur de la bande, la fente pouvant être, par exemple, plus large sur les bords que dans la partie centrale, mais ce réglage était effectué à froid, en atelier, et ne pouvait être modifié en cours de fonctionnement. La demanderesse a cherché à améliorer les dispositifs de l'art antérieur. Elle propose à cet effet un dispositif à lames d'air pour la régulation de l'épaisseur de dépôt dans une ligne de galvanisation à chaud du type comportant un circuit d'alimentation en air et au moins une buse de soufflage d'un fluide gazeux tel que de l'air, associée à une chambre reliée à un circuit d'alimentation en air et débouchant dans une ouverture en forme de fente s'étendant transversalement sur toute la largeur de la bande et limitée par deux mâchoires faiblement espacées pour la formation d'une lame d'air soufflé entre lesdites mâchoires en sortie de la chambre et en direction de la bande. Selon l'invention, le dispositif comporte des moyens de réglage dynamique de la largeur de ladite ouverture au cours du défilement de la bande. Ce dispositif à lames d'air est avantageusement complété par les différentes caractéristiques suivantes prises seules ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles: lesdits moyens de réglage dynamique comportent au moins une lèvre mobile disposée au niveau de l'ouverture de la buse, sur l'une des mâchoires de celle-ci, ainsi que des moyens permettant de l'écarter ou de la rapprocher de l'autre mâchoire; ladite lèvre mobile est réalisée en une matière souple élastiquement déformable et s'étend sur au moins une partie de la longueur de la mâchoire qui la porte; les moyens pour écarter ou rapprocher la lèvre mobile sont du type à vérin, par exemple hydraulique, pneumatique ou à graisse; le déplacement de la lèvre souple est commandé par une pluralité de vérins répartis régulièrement sur la longueur de la mâchoire portant ladite lèvre souple; le dispositif est associé à un système automatique de réglage de la largeur de l'ouverture sur toute la longueur de celle-ci en fonction des différents paramètres déterminant l'épaisseur du dépôt métallique Un tel système peut comprendre une pluralité de jauges de mesure de l'épaisseur du dépôt sur la bande après passage devant la ou les buses, associées à des moyens d'asservissement de la position des vérins en fonction de l'épaisseur de dépôt relevée par lesdites jauges; le dispositif comprend des moyens de mesure des déplacements par vibration de la bande par rapport à une position moyenne, le système automatique tenant compte des vibrations mesurées pour le réglage de la largeur de l'ouverture. L'invention a encore pour objet un équipement de galvanisation comportant un tel système. La description qui suit d'un mode de réalisation particulier de l'invention est purement illustrative et non limitative Elle doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels: la Figure 1 est une représentation schématique d'un équipement de galvanisation à chaud comportant un système à lames d'air conforme à l'invention; * la Figure 2 est une vue en coupe des buses de soufflage d'un système conforme à l'invention; la Figure 3 est une vue selon la ligne III-III de la Figure 2. la Figure 4 est une représentation schématique en perspective du dispositif équipé de moyens de nettoyage. On se réfère à la Figure 1 L'équipement de galvanisation qui y est représenté comprend classiquement un bain de galvanisation 1 rempli de zinc fondu et dans lequel on fait passer une bande B sortant d'une chaîne de traitement classique 2, par exemple, des fours de traitement thermique. Cette chaîne 2 se termine par une zone 3 permettant le refroidissement de la bande à galvaniser avant son passage dans le bain de galvanisation 1 à l'intérieur duquel sont immergés un rouleau de fond 5 et des rouleaux de guidage et de stabilisation 6 La bande B s'enroule d'abord sur le rouleau de fond 5 suivant un angle fixé par le rouleau de guidage inférieur 6 dont la position est réglable, et ressort du bain 1 suivant une direction verticale fixée par le rouleau supérieur de stabilisation 6 A sa sortie du bain de galvanisation 1, la bande B passe dans un dispositif à lames d'air S pour la régulation de l'épaisseur du dépôt de zinc sur la bande B puis est dirigée vers l'installation suivante, par la bande B puis est dirigée vers l'installation suivante, par exemple un laminoir skin-pass 4 Des rouleaux déflecteurs 50 déterminent le trajet de la bande B et son maintien en tension sur l'ensemble de l'équipement de galvanisation. On se réfère, maintenant, aux Figures 2 et 3 qui représentent en détail un dispositif de soufflage à lames d'air S selon l'invention. Il comprend deux buses Li et L 2 disposées respectivement d'un côté et de l'autre de la bande B Une telle buse LM ou L 2 est alimentée sous pression par de l'air véhiculé jusqu'à elle par un circuit d'alimentation 7 de façon à se répartir uniformément sur toute la longueur de ladite buse LM ou L 2 A cet effet, chaque buse LM (L 2) est associée à une chambre tubulaire 8 de répartition et de détente, dans laquelle débouche le circuit 7 et qui assure l'homogénéisation de la pression d'air et s'étend sur toute la largeur de la bande B La chambre 8 présente, par exemple, une forme parallélépipédique rectangle dont le fond est sensiblement horizontal et dont l'angle le plus proche du bain de galvanisation 1 et de la bande B est muni d'une ouverture 9 pour l'expulsion de l'air vers une chambre d'accélération 13 dont la section transversale se retrécit progressivement jusqu'à une ouverture de sortie 12 de façon à former la buse Ll (L 2). A cet effet, l'ouverture 9 est encadrée par une mâchoire inférieure 11 A et une mâchoire supérieure 11 B fixées sur les parois de la chambre 8 La mâchoire inférieure l A est ménagée dans le prolongement de la paroi inférieure de la chambre 8 qui s'étend horizontalement au-dessus du bain de30 galvanisation 1 et vers la bande B La paroi de la chambre 8 qui est en regard de la bande B porte, quant à elle, la mâchoire supérieure ll B qui s'étend sensiblement parallèlement à ladite paroi jusque vers la mâchoire l A avec laquelle elle définit l'ouverture en forme de fente 12 de la buse Ll (L 2). Les mâchoires 11 A et 11 B définissent, pour l'air évacué de la zone 13 d'étranglement et d'accélération de l'air évacué par l'ouverture 12 Pour assurer une bonne répartition de l'air évacué de la chambre 8 une tôle percée 14 est interposée dans l'ouverture 9. La mâchoire supérieure ll B porte, en sa partie directement en regard de la mâchoire inférieure li A, une lèvre souple 15 Cette lèvre 15 est une bande rectangulaire s'étendant sur toute la longueur de la buse Li (L 2) correspondante Elle est en un matériau souple élastiquement déformable et définit, avec la mâchoire 11 A qui lui fait face, l'ouverture 12 précitée Par déformation de la lèvre souple , il est possible de faire varier la hauteur de l'ouverture 12 sur toute la longueur de celle-ci et, par conséquent, la force d'impact des lames d'air, ce qui permet de régler l'épaisseur du dépôt de zinc sur toute la largeur de la bande B. A cet effet, dans le mode de réalisation préférentiel représenté sur la Figure 2, on utilise une série de vérins 16 hydrauliques, pneumatiques ou à graisse, répartis régulièrement sur toute la longueur de la mâchoire 11 B Les vérins 16, qui sont à double effet, sont montés sur la face extérieure de la mâchoire 1 l B et agissent chacun sur une tige 18 qui traverse la partie inférieure de la mâchoire ll B pour prendre appui sur la lèvre souple 15 Celle-ci est constituée d'un profilé en matière élastique ayant une section transversale en U ouvert vers le haut et qui peut s'emboîter dans une partie en saillie en forme de règle ménagée à l'ex- trémité de la mâchoire 11 B portant ladite lèvre mobile ( 15). Par ailleurs, la face interne de la mâchoire 1 l B tournée vers la chambre d'accélération 13 est recouverte, au moins partiellement, d'une plaque 20 qui s'étend sur toute la longueur de la mâchoire et est prolongée de façon à recouvrir le bord correspondant de la lèvre souple 15 en formant ainsi une jupe d'étanchéité qui s'oppose au passage de l'air entre la lèvre 15 et la mâchoire 11 B On peut utiliser un assez grand nombre de vérins 16, par exemple de 10 à 30, répartis sur toute la longueur de la mâchoire et dont l'écartement est tel que la différence de largeur de l'ouverture 12 entre deux vérins successifs ne dépasse pas un millimètre. Les vérins 16 sont commandés électroniquement soit par un opérateur extérieur agissant sur un pupitre, soit au moyen d'un système automatique d'asservissement de la largeur de l'ouverture 12 au niveau de chaque vérin 16, par exemple en fonction de l'épaisseur du dépôt métallique sur la bande B. Cette épaisseur peut être contrôlée en temps réel par des jauges d'épaisseur (non représentées) réparties sur toute la largeur de la bande B, éventuellement en nombre égal à celui des vérins, de façon à contrôler l'épaisseur du dépôt sur la zone en regard de chaque vérin. Chaque vérin 16 est associé à un capteur de déplacement 17, par exemple du type inductif, qui mesure le déplacement du piston du vérin On peut aussi utiliser des capteurs capacitifs sans contact disposés sur la mâchoire inférieure 11 A de façon à mesurer la largeur de l'ouverture 12. Cependant, l'efficacité du couteau d'air ainsi réalisé ne dépend pas seulement de la largeur de l'ouverture 12, mais aussi de la pression et de la température de l'air. Pour assurer une bonne répartition de l'air sur toute la longueur de la chambre 8, celle-ci est alimentée, comme on l'a indiqué schématiquement sur la Figure 3, à partir d'un collecteur 21 s'étendant tout le long de la chambre 8 et communiquant avec celle-ci par plusieurs tubulures 22 régulièrement réparties Des capteurs de pression, également répartis sur la longueur de la chambre 8, permettent de vérifier l'uniformité de la pression qui peut être obtenue, par exemple, en plaçant un diaphragme ajustable 22 à la sortie de chaque tubulure 21. La température de l'air est également mesurée par un ou plusieurs capteurs 33 répartis sur la chambre 8 et l'on mesure également la température de la partie métallique, par35 exemple la mâchoire 11 B. En effet, la bande B sortant du bain de galvanisation chauffe le dispositif par rayonnement et il est donc nécessaire d'éviter une trop grande élévation de température de l'air et, par exemple, de le maintenir à une température de l'ordre de 400 A cet effet, un écran isolant 23 peut être interposé entre la bande B et la mâchoire IIB De plus, cette dernière peut être munie de canaux 24 de circulation d'un fluide de refroidissement Mais on peut également placer le long de la partie supérieure de la chambre 8 une rampe 25 de soufflage d'air dans l'espace compris entre le panneau isolant 23 et la mâchoire 11 B, de façon à refroidir celle-ci ainsi que l'ensemble des vérins 16 lorsque ceux-ci sont placés à l'extérieur de la mâchoire. Il est ainsi possible de maintenir la température de l'ensemble de l'équipement à un niveau correct et uniforme. Par ailleurs, la mesure de la température de la mâchoire 11 B permet de tenir compte des dilatations de celle-ci dans le système automatique d'asservissement de la largeur de l'ouverture 12. Mais, pour obtenir un contrôle parfait de l'épaisseur du dépôt métallique, il est utile de tenir compte également des vibrations de la bande B qui, bien que maintenue par les galets de stabilisation 6, peut se déplacer légèrement de part et d'autre d'une position moyenne. Des capteurs 35 peuvent donc être répartis sur la longueur de la mâchoire, par exemple un à chaque extrémité et un au milieu, pour mesurer les vibrations de la bande de part et d'autre d'une position moyenne, la mesure étant prise en compte en temps réel dans l'asservissement de l'ouverture 12. L'efficacité de la lame d'air, qui dépend également de la distance de la bande par rapport à la buse, est ainsi accrue. On voit donc qu'il est possible de modifier le profil d'ouverture des buses en fonction de la largeur de la bande, des déformations thermomécaniques des lame d'air et,35 d'une façon générale, de tous les paramètres dont dépend leur efficacité La régularité du dépôt de zinc est donc considérablement améliorée En outre, il est possible d'intégrer le dispositif dans une boucle d'asservissement qui permet de réaliser une régulation automatique de l'épaisseur du revêtement. Il faut noter également que le dispositif selon l'invention permet, en cas de besoin, de réaliser un réglage non uniforme de l'épaisseur du dépôt sur la largeur de la bande puisque chaque vérin de réglage de l'ouverture des buses correspondant à une zone déterminée sur la largeur de la bande peut être réglée indépendamment des autres. Le dispositif peut encore être avantageusement complété par des moyens de nettoyage A titre illustratif, on a représenté sur la Figure 4 un tel équipement muni de moyens 26 permettant un nettoyage de ladite lèvre 15, qui comportent principalement une navette ou chariot 27 déplacé au moyen de câbles 28 le long de la face de la lèvre 15 et qui est en regard de la bande B Ce chariot porte un couteau 29 d'une longueur correspondant sensiblement à la largeur de la lèvre20 et qui pénètre dans l 'ouverture 12 Les câbles passent sur des poulies 30 et sont actionnés par des moyens d'entraînement motorisés 31 permettant le déplacement de la navette 27 avec le couteau 29, dans un sens ou dans l'autre, tout le long de l'ouverture 12, ce qui réalise un nettoyage automatique et,25 par conséquent, le maintien de la largeur de celle-ci On notera que le passage du couteau le long de la lèvre 15 est rapide et ne perturbe pas le fonctionnement de la lame d'air, de sorte que le revêtement reste régulier en épaisseur et en aspect.30 De tels moyens de nettoyage permettent d'éviter des interventions manuelles nécessaires dans les dispositifs de l'art antérieur, ce qui permet d'éviter des risques pour le personnel En outre, le nettoyage est réalisé de façon beaucoup plus précise que dans le cas d'un nettoyage manuel.35 D'une façon plus générale, d'autres moyens de nettoyage pourraient s'appliquer à tout nettoyage des lèvres de lame d'air. Sur la Figure 4, ont été représentés les détecteurs 32 de déplacement des vérins 16, les détecteurs 33 et 34 de température, le détecteur 35 pour la mesure des vibrations de la bande B. Les signes de référence, insérés après les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications, ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières et n'en limitent aucunement la portée. REVENDICATIONS 1 Dispositif de régulation de l'épaisseur d'un dépôt métallique formé sur une bande (B) en sortie d'un bain de galvanisation ( 1) comportant au moins une buse (Ll, L 2) de soufflage d'un fluide gazeux tel que de l'air, associée à une chambre ( 8) reliée à un circuit d'alimentation ( 7) en air et débouchant dans une ouverture ( 12) en forme de fente s'étendant transversalement sur toute la largeurde la bande (B) et limitée par deux mâchoires (li A, 11 B) faiblement espacées pour la formation d'une lame d'air soufflé entre lesdites mâchoires (li A, 11 B) en sortie de la chambre ( 8) et en direction de la bande (B), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens ( 15, 16) de réglage dynamique de la largeur de ladite ouverture ( 12) au cours du défilement de la bande (B). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens ( 15, 16) de réglage dynamique comportent au moins une lèvre mobile ( 15) disposée au niveau de l'ouverture ( 12) de la buse Lt (L 2), sur l'une ( 1 l B) des mâchoires de celle-ci, ainsi que des moyens ( 16) permettant de l'écarter ou de la rapprocher de l'autre mâchoire ( 11 A). 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens ( 16) pour écarter ou rapprocher la lèvre mobile ( 15) sont du type vérin, par exemple hydraulique, pneumatique ou à graisse. 4 Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que ladite lèvre mobile ( 15) est réalisée en une matière souple élastiquement déformable et s'étend sur au moins une partie de la longueur de la mâchoire ( 11 B) qui la porte. 5 Dispositif selon les revendications 3 et 4 prises en combinaison, caractérisé en ce que le déplacement de la lèvre souple ( 15) est commandé par une pluralité de vérins ( 16) répartis régulièrement sur la longueur de la mâchoire ( 11 B) portant ladite lèvre souple ( 15). 6 Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, J il caractérisé en ce que la lèvre mobile ( 15) est constituée d'un profilé présentant une section transversale en U s'emboîtant dans une partie en saillie en forme de règle ménagée à l'extrémité de la mâchoire ll B portant ladite lèvre mobile ( 15). 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la face interne de la mâchoire (ll B) portant la lèvre mobile ( 15) tournée vers la chambre ( 8) est recouverte d'une plaque ( 19) prolongée de façon à recouvrir également la lèvre ( 15) et s'étendant sur toute la longueur de celle-ci, de façon à former une jupe d'étanchéité s'opposant au passage de l'air entre ladite lèvre ( 15) et la mâchoire ( 11 B). 8 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est associé à un système automatique de réglage de la largeur de l'ouverture ( 12) sur toute la longueur de celle-ci en fonction des différents paramètres déterminant l'épaisseur du dépôt métallique. 9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le système automatique de réglage comprend une pluralité de jauges de mesure de l'épaisseur du dépôt sur la bande (B) après passage devant la ou les buses (Li, L 2), associées à des moyens d'asservissement de la position des vérins ( 16) en fonction de l'épaisseur de dépôt relevée par lesdites jauges. 10 Dispositif selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mesure des vibrations de la bande (B) par rapport à une position moyenne et que le système automatique tient compte des vibrations mesurées pour le réglage de la largeur de l'ouverture ( 12). 11 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour la mesure de la température et de la pression de la chambre 8, ainsi que des moyens pour détecter le déplacement des vérins 16, et que le système automatique tient compte de ces différentes mesures pour le réglage de la largeur de l'ouverture. 12 Equipement de galvanisation comportant un dispositif à lame d'air selon l'une des revendications précédentes.