Brevet FR2781704A1 — publié le 20000204

La présente invention concerne un procédé et une installation de fabrication d'une bande laminée à chaud revêtue par électrodéposition. Lors de la fabrication de produits en acier, on rapporte souvent un revêtement sur le produit fini. Ce revêtement sert essentiellement à protéger le produit à l'égard de la corrosion. Dans une large mesure, on a utilisé de beaucoup, dans ce but, des revêtements de zinc ou d'alliages de zinc mais également des revêtements d'étain ou de chrome qui ont présenté un grand intérêt dans le domaine des bandes d'emballage. Pour le revêtement continu de bandes en acier, on a employé avant tout deux procédés les plus courants à savoir l'étamage au feu et le zingage électrolytique (électrodéposition). Dans les deux cas on utilise, en tant que matière première, une bande laminée à froid. Cette bande laminée à froid est obtenue dans des laminoirs à froid à partir d'une matière première plus épaisse (bande laminée à chaud), l'épaisseur typique de la bande passant de 1,5 à 5 millimètres à une épaisseur finale de 0,3 à 2 millimètres. Avant que la bande laminée à chaud puisse être laminée, la calamine (une couche superficielle constituée de différents oxydes de fer et ayant une épaisseur typique de 5 à 20 micromètres) qui est formée au cours du processus de laminage à chaud, doit être éliminée. Cette élimination est réalisée généralement par une dissolution de cette couche dans des acides minéraux tels que l'acide sulfurique ou l'acide chlorhydrique. Ce processus est appelé décapage et il est mis en oeuvre dans des installations de décapage à fonctionnement continu ou discontinu. Un exemple de mise en oeuvre d'un tel procédé est décrit par exemple dans le brevet AT N 399 517. On a tenté de combiner des étapes individuelles dans la fabrication de bandes en acier afin de réaliser des économies sur le coût des installations nécessaires et d'améliorer la qualité du produit obtenu. Par exemple il est connu dans la technique d'intégrer les procédés de décapage et de laminage à froid précités. Le brevet DE N l 960 6305 décrit par ailleurs une possibilité de mettre en oeuvre le procédé de laminage à chaud et le procédé de décapage dans une même installation. Par le procédé de laminage à froid décrit, on obtient un durcissement du matériau qui doit être de nouveau éliminé par un procédé de recuit ultérieur. Ce procédé de recuit est mis en oeuvre d'une façon discontinue dans un four à cloche ou d'une façon continue dans un four de passage. Dans le cas du zingage au feu, le procédé de recuit et le procédé de dépôt sont mis conjointement en oeuvre dans une installation de traitement d'une bande dans laquelle le procédé de recuit est tout d'abord exécuté et ensuite, au cours d'une autre étape, la bande est recouverte d'une couche de zinc par immersion dans du zinc en fusion. Une autre possibilité de déposer du zinc et d'autres métaux sur une bande en acier est d'utiliser le procédé électrolytique. Dans ce cas la bande, la plupart du temps une bande laminée à froid recuite est tirée à travers un bain qui contient des ions métalliques en solution. La bande est reliée, par des procédés appropriés, au pôle négatif c'est- à-dire à la cathode d'un redresseur tandis qu'en regard de la bande sont disposées des anodes métalliques qui sont reliées au pôle positif du redresseur. Par suite du passage d'un courant électrique entre ces pôles, les ions métalliques sont déposés sur la bande en acier sous forme métallique. Un tel procédé est décrit par exemple dans le brevet autrichien AT 373 922. Un autre procédé qui convient tout particulièrement pour le dépôt d'alliages de zinc à partir d'un électrolyte à base de chlorure, tandis que l'espace des anodes est séparé de l'espace des cathodes par un diaphragme, est décrit dans le brevet EP 580 730. Ces dernières années le procédé de fabrication d'une bande laminée à chaud a connu un développement significatif et il est maintenant possible de produire directement, par le laminage à chaud, une bande de plus en plus mince. De ce fait, il devient possible d'utiliser cette bande laminée à chaud dans beaucoup d'applications qui étaient antérieurement réservées à une bande laminée à froid. Il en résulte toutefois la nécessité de prévoir une protection contre la corrosion déjà sur la bande laminée à chaud. Dans le brevet japonais JP 91 258210 il a été proposé à cet effet de décalaminer, à l'état sec, une bande laminée à chaud et d'exécuter ensuite un procédé de zingage à chaud. Ce procédé présente toutefois quelques inconvénients du fait que des procédés de décalaminage à sec sont nécessaires et que la combinaison, avantageuse pour une bande laminée à froid, des procédés de recuit et de zingage au feu n'a plus de sens car il n'est nullement nécessaire de recuire la bande laminée à chaud. Le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce qu'on fait passer d'une manière continue, en ligne, la bande laminée à chaud dans une unité de décapage chimique et ensuite dans une unité d'électrodéposition comportant des cellules d'électrolyse. Une autre forme d'exécution avantageuse de l'invention est caractérisée en ce qu'on rince la bande entre les unités de décapage et d'électrodéposition. Une autre forme d'exécution avantageuse de l'invention est caractérisée en ce qu'on utilise, en tant que liquide de décapage, de l'acide chlorhydrique et, en tant que liquide d'électrodéposition, un électrolyte à base de chlorure et en ce qu'on peut utiliser également, en tant que liquide de décapage, de l'acide sulfurique et, en tant que liquide d'électrodéposition, un électrolyte à base de sulfate. Une autre forme d'exécution avantageuse de l'invention est caractérisée en ce qu'on utilise la solution formée au cours du décapage, contenant du fer, en tant que liquide pour l'électrodéposition. Une autre forme d'exécution avantageuse de l'invention est caractérisée en ce qu'on utilise, en tant que solution de décapage, dans au moins un étage de l'unité de décapage, la solution sortant des cellules d'électrolyse. L'invention a également pour objet une installation de fabrication d'une bande laminée à chaud revêtue par électrodéposition caractérisée en ce qu'une unité de décapage chimique est reliée en ligne avec une unité d'électrodéposition comportant des cellules d'électrolyse et l'unité de décapage chimique et les cellules d'électrolyse peuvent être séparées par une unité de ringçage. L'avantage de ce procédé est que les deux procédés sont mis en oeuvre à des températures relativement basses de 50 à 90 C, dans des solutions aqueuses. De ce fait il n'est plus nécessaire de chauffer la totalité de la masse de la bande en acier à des températures allant de 300 à 500 C, ce qui entraîne une économie d'énergie appréciable. Dans le procédé antérieur de fabrication d'une bande en acier revêtue par électrodéposition il est aussi toujours nécessaire de procéder, en tant que prétraitement de la bande, à un court décapage dans de l'acide, principalement pour assurer une bonne adhérence de la couche déposée sur le matériau de base. En outre il est nécessaire de prévoir, dans la technique antérieure, un dégraissage parce que les bandes en acier sont huilées afin de les protéger de la corrosion pendant leur entreposage intermédiaire. Ces étapes du procédé peuvent être également supprimées parce que, dans le procédé suivant la présente invention, le décapage et l'électrodéposition sont exécutés directement l'un après l'autre, en étant éventuellement séparés par une opération de rinçage. On obtient ainsi une économie de produits chimiques et une réduction de la production d'eau usée. La solution de sulfate de fer ou de chlorure de fer produite par le décapage peut être aussi utilisée en partie, dans tous les cas, après exécution d'un procédé de purification, comme il est décrit par exemple dans le brevet autrichien AT 400 042, pour servir en tant que source de fer dans un électrolyte utilisé pour le dépôt d'un revêtement d'alliage, tel que par exemple un alliage de zinc-fer. Le procédé pour la réalisation d'un tel revêtement dans un électrolyte à base de chlorure est décrit par exemple dans le brevet autrichien AT 397 663. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé qui est un schéma d'une installation de fabrication d'une bande laminée à chaud revêtue par électrodéposition suivant la présente invention. Une bande laminée à chaud non traitée 1 est amenée à une unité de décapage chimique 2 qui comporte par exemple deux bains de décapage 3,4. Cette unité de décapage 2 est alimentée en acide frais 5 à l'endroit de la sortie de la bande. L'unité de décapage est représentée comme utilisant un seul acide de décapage mais on pourrait aussi utiliser des acides différents dans les bains de décapage 3,4. L'acide usé 6 est évacué à l'endroit de l'entrée de la bande et il est transmis à une unité de purification de l'acide 7. L'acide de décapage 8 qui en sort, peut être transmis à une unité de régénération de l'acide de manière à pouvoir être réintroduit ultérieurement dans les bains acides, en tant qu'acide frais. Après être passée dans l'unité de décapage chimique 2, la bande est débarrassée, dans une unité de rinçage 9, de l'acide y adhérant et elle est ensuite transmise directement à des cellules d'électrolyse 10 en vue d'y être revêtue par électrodéposition. La bande enduite terminée 11 quitte alors l'installation et elle peut être ensuite enroulée en bobine. L'alimentation en électrolyte 12 est assurée à partir d'une unité de dissolution 13 dans laquelle l'électrolyte est préparé. A cet effet, on utilise la solution 14 de sulfate de fer ou de chlorure de fer produite par le décapage, après son passage à travers l'unité 7 de purification de l'acide, et une alimentation complémentaire en zinc 15. On donnera maintenant quelques exemples de mise en oeuvre de l'invention. Dans une installation pilote prévue pour le revêtement électrolytique de bandes métalliques, qui est constituée essentiellement d'appareils de déroulement, de dégraissage, de décapage, de cellules d'électrolyse, d'appareils de rinçage, de séchage, et d'enroulement, on a mis en place des bobines d'une bande laminée à chaud, mince et revêtue de calamine, d'une largeur de 300 millimètres et d'une épaisseur de 1 millimètre. L'unité de dégraissage n'a pas été mise en service. Essai N I: La bande laminée à chaud a été traitée, dans l'unité de décapage, au moyen d'une solution d'acide sulfurique à 20% de H12SO4, à une température de 90 C. A la fin de la phase de décapage, la bande a été rincée avec de l'eau pendant une courte période de temps. Les cellules d'électrolyse, suivant la technique verticale, ont été équipées d'anodes en titane insolubles, revêtues de IrO2. Dans les cellules se trouvait un électrolyte à base de sulfate de zinc ayant une valeur de pH de 1,5 et à une température de 55 C. Chacune des quatre anodes, à raison de deux pour la face supérieure et de deux pour la face inférieure de la bande, ont été alimentées avec un courant électrique de 3000 A. Avec une vitesse de la bande de 30 mètres par minute, une couche de zinc ayant une épaisseur d'environ 2 micromètres a été déposée. Après les cellules d'électrolyse, la bande a été rincée à l'eau et finalement séchée. Le produit obtenu a présenté une surface régulière, à reflet argenté. Au cours de tests ultérieurs, on a constaté une bonne adhérence de la couche déposée sur la surface de la bande. Essai N 2: Au cours de cet essai, la bande a été décapée avec de l'acide chlorhydrique avec une concentration de 16%, à une température de 80 C. La bande a été ensuite introduite, sans passer par un rinçage intermédiaire, dans les cellules d'électrolyse. Ces cellules ont été équipées d'anodes en zinc solubles sous la forme de bandes. L'électrolyte utilisé a été un électrolyte à base de chlorure de zinc ayant une valeur de pH égale à 3. Malgré une teneur en fer d'environ 5 g/l une couche de zinc pur a été déposée. La surface de la bande revêtue a été encore plus claire que celle résultant du dépôt à partir de l'électrolyte à base de sulfate de zinc. L'adhérence de la couche de zinc déposée s'est révélée être très bonne. Des examens métallographiques ont également montré que le processus de décapage avait été totalement actif et qu'aucun reste de calamine n'adhérait à la bande. Essai N 3 Au cours de cet essai, la solution sortant de l'unité de décapage qui utilisait alors de l'acide chlorhydrique et qui présentait la composition approximative suivante à savoir g/l de Fe, 60 g/l HCl et 190 g/l de chlorure total, a été pompée à travers une unité de dissolution dans laquelle se trouvait des granulés de zinc. Après le processus de dissolution, le reste de l'acide chlorhydrique a été utilisé par la dissolution du zinc. La solution sortante présentait alors la composition suivante: Fe 100 g/l, Zn 54 g/l, chlorure 190 g/1. Cette solution a été introduite dans l'unité d'électrolyse en tant qu'électrolyte. Les cellules d'électrolyse ont été équipées d'anodes insolubles et d'un diaphragme. Par suite de l'application ultérieure d'un courant électrique, une couche de zinc-fer a été déposée sur la bande. L'analyse de la teneur en fer de la couche déposée a donné une teneur comprise entre 11 et 13%. Au cours de la poursuite de l'essai, la solution a été extraite des cellules d'électrolyse et introduite dans l'unité de décapage. Il s'est révélé que l'acide libre formé dans l'unité d'électrolyse pouvait être utilisé dans l'unité de décapage pour dissoudre la calamine. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une bande laminée à chaud revêtue par électrodéposition caractérisé en ce qu'on fait passer d'une manière continue, en ligne, la bande laminée à chaud dans une unité de décapage chimique (2) et ensuite dans une unité d'électrodéposition (10) comportant des cellules d'électrolyse. 2. Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'on rince la bande entre les unités de décapage et d'électrodéposition. 3. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qu'on utilise, en tant que liquide de décapage, de l'acide chlorhydrique et, en tant que liquide d'électrodéposition, un électrolyte à base de chlorure. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qu'on utilise, en tant que liquide de décapage, de l'acide sulfurique et, en tant que liquide d'électrodéposition, un électrolyte à base de sulfate. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'on utilise la solution formée au cours du décapage, contenant du fer, en tant que liquide pour l'électrodéposition. 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'on utilise, en tant que solution de décapage, dans au moins un étage de l'unité de décapage, la solution sortant des cellules d'électrolyse. 7. Installation de fabrication d'une bande laminée à chaud revêtue par électrodéposition caractérisée en ce qu'une unité de décapage chimique (2) est reliée en ligne avec une unité d'électrodéposition comportant des cellules d'électrolyse (10). 8. Installation suivant la revendication 7 caractérisée en ce que l'unité de décapage chimique (2) et les cellules d'électrolyse (10) sont séparées par une unité de rinçage (9).