Brevet FR2701718A1 — publié le 19940826

La présente invention concerne la galvanisation à chaud et plus spécialement les moyens mis en oeuvre à la sortie immédiate du bain de zinc. Lorsque la bande d'acier galvanisé quitte le bain de zinc ou d'alliage fondu elle entre dans une enceinte en surpression au-dessus du bain de zinc, appelée clocheton de sortie1 dans laquelle sont disposées les buses de soufflage du gaz d'essorage. Le gaz de l'enceinte et celui issu des buses de soufflage est en général de l'azote pour éviter une oxydation du zinc fondu présent sur la tôle et non encore solidifié. Le jet de gaz qui parvient à la surface du bain avec l'excès de zinc refoulé engendre, associé au mouvement contraire ascendant de la bande des remous à la surface du bain qui forme une sorte de mousse ou crème dont la présence a plusieurs effets. C'est elle qui, dans les turbulences gazeuses du clocheton, donne naissance à des particules de zinc qui se solidifient sous forme de poussières polluant l'espace à l'intérieur du clocheton où une partie d'entre elles vient se déposer sur la bande. Les cristaux sont une source de défauts dans la cristallisation du zinc sur la bande car ils constituent les germes aléatoires autour desquels la cristallisation commence. Elle constitue également une zone où les mattes sont piégées. Les mattes sont un précipité d'un alliage intermétallique Fer Zn ou plus exactement Fer Zn aluminium, car le bain comporte toujours une quantité d'aluminium, qui est dispersé sous forme de particules de petite taille lorsque le bain est "neuf" puis de taille plus importante lorsque le bain, bien que recomplété, a servi longtemps et a dissous du fer (provenant de la bande, du rouleau de fond...). Le mouvement de la bande dans le bain créée dans ce dernier une turbulence et un brassage permanents par lesquels certaines de ces particules (mattes) atteignent la surface où elles sont retenues par cette sorte de mousse, qui joue le rôle d'un piège se chargeant de plus en plus de mattes qui de temps à autre sont entraînées avec de la mousse par la bande. Le défaut du revêtement est alors majeur et la portion de bande qui le comporte est impropre à la commercialisation. La production implique donc une surveillance continue de la bande pour détecter ces défauts afin d'en repérer l'emplace- ment dans la bobine de produit fini pour, au besoin, lors d'opérations ultérieures de formage, laquage ou découpage, pouvoir éliminer ce rebut (ou au moins ce produit déclassé). La mousse, outre son rôle de piège pour les mattes, ce qui est d'une certaine manière avantageux car elle évite un entraînement continu de ces mattes par la bande, joue un rôle d'amortisseur des ondes sur la surface libre du bain, ce qui est un avantage pour la régularité de l'entraînement donc celle du dépôt. Cet amortissement calme la surface du bain, diminue donc son agitation et par voie de conséquence diminue le mouvement des mattes en surface donc la probabilité pour celles-ci de rencontrer la bande et d'être entraînées par elle. Il serait cependant avantageux de pouvoir diminuer au maximum les occasions de défauts de fabrication d'une bande galvanisée à chaud, donc de diminuer les poussières dans le clocheton et l'entraînement des mattes par la bande. L'invention offre une solution satisfaisante de ce point de vue en proposant un nouveau clocheton permettant une meilleure maîtrise des phénomènes qui se déroulent dans son enceinte. A cet effet, l'invention a donc pour objet un dispositif de confinement dtune atmosphère anti-oxydante à la sortie du bain de métal fondu dans une installation de galvanisation en continu d'une bande métallique à chaud, autour d'un dispositif pneumatique d'essorage de la bande issue du bain comprenant un clocheton dont les bords inférieurs sont maintenus immergés dans le bain et dont la paroi supérieure est pourvue d'un orifice de passage de la bande, dans lequel chaque bord immergé de la cloche parallèle à la bande appartient à un volet dont la section est en V, ce volet étant articulé au clocheton autour d'un axe parallèle à son arête pour pivoter entre une première position dans laquelle le bord de l'un des panneaux du V est immergé dans le bain, le bord de l'autre panneau étant situé au-dessus du bain à l'intérieur du clocheton et une seconde position dans laquelle le bord du premier panneau est situé au-dessus du bain à lexterieur du clocheton, le bord du second panneau étant immergé. Cette disposition constructive présente l'avantage de maîtriser la formation de la mousse à la surface du bain à l'intérieur du clocheton. En effet, en faisant pivoter ce volet à intervalles de temps réguliers, on réalise une opération de raclage par le second panneau du volet intérieur au clocheton qui entraîne vers l'extérieur une partie de la pellicule recouvrant le bain à l'extérieur du clocheton où elle est accessible et peut être évacuée, le premier panneau étant soulevé. Cette élimination par fraction de cette couche superficielle ne rompt pas l'étanchéité du clocheton puisque le volet fonctionne comme un sas. Selon une autre caractéristique de l'invention, le clocheton comporte, au voisinage de chaque volet, une fente d'extraction d'une fraction de l'atmosphère interne. Cette aspiration au niveau de la surface libre du bain, donc de sa pellicule superficielle, permet d'extraire à l'endroit de leur formation, les particules de zinc qui ont tendance à se détacher sous l'effet des courants gazeux existant dans le clocheton et à former des poussières pouvant contaminer la bande en s'y déposant. Par ailleurs, en disposant de moyens pour régler la section de ltorifice supérieur de passage de la bande au travers de la paroi du clocheton, on peut ajuster le débit de fuite de gaz à ce niveau et influencer le comportement des gaz dans le clocheton dont l'alimentation provient des buses d'essorage. Enfin, pour tenter de diminuer les turbulences à l'intérieur du clocheton, on a choisi conformément à l'invention, de lui donner une forme telle que sa section dans un plan perpendiculaire à la bande est en forme de bulbe. Les veines gazeuses auront alors tendance à prendre des trajectoires tourbillonnantes plus calmes et plus régulières que les turbulences créées par un clocheton possédant des angles. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description donnée ci-après d'un exemple de réalisation de l'invention. Il sera fait référence au dessin annexé qui comporte une figure unique illustrant en coupe dans un plan perpendiculaire à la bande issue du bain un clocheton conforme à l'invention. Le bain d'alliage fondu porte la référence 1 sur la figure. Une bande 2 sort verticalement de ce bain dans le sens A en entraînant avec elle de l'alliage fondu 3. Pour régler l'épaisseur de cet alliage sur chacune des faces de la bande 2, on procède à un essorage pneumatique consistant à souffler de chaque côté de la bande au moyen de buses 4 et 5, une lame pneumatique, de préférence une lame d'azote dirigée contre la bande et vers le bas, qui limite la couche d'alliage fondu entraîne par la bande en refoulant l'excès en direction du bain 1. Il faut noter que la couche restant de chaque côté de la bande 2 a une épaisseur d'environ 20p. L'alliage liquide à la surface du bain et entraîné par la bande présente une surface qu'il faut préserver de l'oxydation. Pour ce faire, on fait sortir la bande 2 du bain 1 à l'intérieur d'un clocheton 6 qui, par sa partie inférieure, plonge dans le bain autour de la bande 2 afin d'assurer une étanchéité à l'égard de l'atmosphère extérieure, et qui comporte à sa partie supérieure une ouverture 7 par laquelle la bande s'échappe. Le débit d'azote issu des buses 4 et 5 est en général suffisant pour compenser l'échappement d'atmosphère au travers de l'orifice 7 et pour qu'il règne à l'intérieur du clocheton 6 une surpression interdisant à l'atmosphère extérieure d'y pénétrer. Dans le clocheton, on constate qu'il se produit à la surface du bain circonscrite par les bords immergés du clocheton, la formation d'une sorte de mousse ou crème 8 résultant d'une émulsion de l'alliage dans l'azote refoulant l'excédant d'alliage entraîné par la bande. Par ailleurs, le mouvement vertical A de la bande à l'intérieur du bain 1, crée une convection dans ce bain, marquée par les flèches B de la figure, qui porte au contact de la crème 8 les mattes, c'est-à-dire les précipités d'alliage intermétallique Fer, Zinc, Aluminium que contient le bain comme cela a été rappelé précédemment, une partie de ces mattes étant piégée par la couche superficielle 8. La formation de cette crème a deux consequences. La première est que sa quantité augmentant, certaines fractions de celle-ci sont entraînées avec la bande et s'y déposent, ce qui crée des défauts sur la bande qui ne sont pas éliminés par les lames pneumatiques. La seconde est que, compte tenu des courants de circulation gazeuse qui existent à l'inte- rieur du clocheton 6, certaines particules de cette mousse ont tendance à s'en détacher et à polluer la totalité de l'atmosphère à l'intérieur du clocheton 6 pour finalement se déposer sur la bande et la contaminer. Pour diminuer les effets néfastes de cette crème 8, l'invention propose un clocheton dont les parois latérales, c'est-à-dire celles qui encadrent la bande et référencées 9 et 10 sur la figure, portent à leur partie inférieure un volet articulé 1l et 12, chaque volet ayant deux branches lla, 11b ; 12a, 12b, formées par des panneaux plans qui forment entre eux un dièdre, ce dièdre étant articulé au voisinage de son arête 13, 14 à la partie inférieure des parois 9 et 10. La largeur de ces panneaux formant les volets 11 et 12 ainsi que l'angle du dièdre, sont tels que lorsque les panneaux lla et 12a ont leur bord inférieur immergé dans le bain 1, les panneaux llb et 12b ont leur bord inférieur audessus de ce bain et à l'intérieur du clocheton. En faisant tourner le volet 11 et le volet 12 autour de leur articulation respective 13 et 14 vers l'extérieur du clocheton, le panneau llb du volet 11 et le panneau 12 > du volet 12 pénêtre dans le bain avant que les panneaux lla et 12a ne sortent. On a ainsi constitué un sas qui préserve l'étanchéité du volume intérieur du clocheton.En outre, les panneaux llb et 12b, lorsque l'on poursuit la rotation à l'extérieur des volets 11 et 12, joue le rôle de raclette qui entraîne vers l'extérieur une fraction de la crème ou mousse 8 présente à la surface du bain à l'intérieur du clocheton. Cette crème étant alors à l'extérieur du clocheton, peut être retirée avant de faire basculer les volets 11 et 12 en sens inverse. On a représenté schématiquement par des vérins 15 et 16 les moyens qui permettent de faire pivoter les volets 11 et 12 autour de leur articulation 13 et 14. On notera qu'il est ni nécessaire ni utile de retirer la totalité de la crème 8. En effet on s'est rendu compte que la présence de la crème à la surface du bain à l'intérieur du clocheton était un facteur de stabilisation de cette surface de bain. Une surface de bain stabilisé est favorable à un dépôt régulier et à une diminution de la présence des mattes à son niveau. Le clocheton selon l'invention possède également deux fentes 17, 18 reliées à des dispositifs d'aspiration non représentés au moyen desquels on peut extraire une quantité déterminée de gaz à l'intérieur de l'enceinte formée par le clocheton. Cette quantité sera bien sûr en relation avec le débit introduit par les buses 4 et 5 de manière qu'il n'y ait pas de dépression se créant dans le clocheton. Cette aspiration a lieu par les fentes 17, 18 sur toute la largeur de la bande 2 et a pour effet avantageux de capter les particules de zinc diminuant ainsi la pollution de l'atmosphère à l'intérieur de clocheton. Dans le clocheton représenté, la partie supérieure de chaque paroi 9 et 10 est en forme de volet articulé 19, 20 qui, au moyen de vérins 21, 22 peut être plus ou moins écarté de la bande 2. On règle ainsi la section de passage de l'orifice 7 et le débit de fuite d'atmosphère par cette section. Cette disposition permet de prévenir une entrée d'air dans le clocheton qui conduirait au phénomène bien connu des surépaisseurs de rive. L'aspiration à la base et le réglage de la section de l'orifice 7 permettent de contrôler au moins approximativement les mouvements gazeux à l'intérieur du clocheton. Pour encore améliorer ces mouvements gazeux, la forme des parois 9 et 10 prolongée par les volets 19 et 20, est telle que le clocheton vu en coupe par un plan perpendiculaire à la bande 2 comme cela est le cas de la figure, affecte la forme d'un bulbe. Ainsi, les turbulences gazeuses se transforment en mouvement tourbillonnaire relativement plus calme, donc moins générateur de mousse. REVENDICATIONS 1. Dispositif (6) de confinement d'une atmosphère anti-oxydante à la sortie du bain (1) de métal fondu dans une installation de galvanisation en continu d'une bande métallique à chaud, autour d'un dispositif pneumatique (4, 5) d'essorage de la bande issue du bain comprenant un clocheton dont les bords inférieurs sont maintenus immergés dans le bain (1) et dont la paroi supérieure est pourvue d'un orifice (7) de passage de la bande, caractérisé en ce que chaque bord immergé du clocheton (6) parallèle à la bande (2) appartient à un volet (11, 12) dont la section est en V, ce volet étant articulé au clocheton autour d'un axe (13, 14) parallèle à son arête pour pivoter entre une première position dans laquelle le bord de l'un des panneaux (lla, 12a) du V est immergé dans le bain (1), le bord de l'autre panneau (lob, 12b) étant situé au-dessus du bain (1) à l'intérieur du clocheton (6) et une seconde position dans laquelle le bord du premier panneau (lla, 12a) est situé au-dessus du bain (1) à l'extérieur du clocheton (6), le bord du second panneau (lob, 12b) étant immergé. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au voisinage de chaque volet (11, 12) une fente (17,18) d'extraction d'une fraction de l'atmosphère interne au clocheton (6). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'orifice supérieur (7) de passage de la bande dans la paroi supérieure du clocheton est de largeur réglable. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la section du clocheton (6) par un plan perpendiculaire à la bande (2) est en forme de bulbe.