Brevet FR2797277A1 — publié le 20010209

Procédé et dispositif de réalisation en continu d'un revêtement de surface métallique sur une tôle en défilement. La présente invention concerne un procédé et un dispositif de réalisation en continu d'un revêtement de surface métallique sur une tôle en défilement, notamment une tôle en acier au carbone. L'invention s'adresse particulièrement à la galvanisation des bandes de tôle, typiquement d'une épaisseur de l'ordre de quelques dixièmes de millimètres à quelques millimètres. Typiquement pour une opération de galvanisation, le métal de revêtement déposé est du zinc ; il pourrait également s'agir d'autres' métaux de revêtement classiques, ou d'alliages de ces métaux. Le procédé courant de galvanisation est connu sous la désignation de galvanisation au trempé. La bande à revêtir est entraînée en défilement et circule du haut vers le bas puis du bas vers le haut en passant en position basse autour d'un rouleau d'axe horizontal immergé dans un bain de zinc fondu. La bande sur laquelle le zinc s'est déposé ressort du bain de galvanisation vers le haut, sensiblement à la verticale. Divers moyens, connus en eux-mêmes, peuvent être utilisés pour assurer la solidification du zinc et la régularité de la couche déposée. Une autre technique, connue notamment par W0 94/13850 et W0-93/18198, consiste à faire passer la bande uniquement de bas en haut à travers le bain de métal de revêtement. La bande passe alors à travers une fente, ménagée dans le fond du récipient, ou creuset, contenant le métal de revêtement. Pour contenir le métal en fusion et éviter son écoulement par l'espace existant entre la bande et les bords de la fente, on utilise un ou des inducteurs à champ glissant, placés sous le creuset, autour d'un chenal vertical débouchant dans le fond du creuset, les parois du chenal étant raccordées de manière étanche au fond du creuset. Ce chenal s'étend sur une certaine hauteur, typiquement de l'ordre du mètre, et sa section est déterminée de manière à ménager un espace de l'ordre de 1 à 2 cm de chaque côté de la bande, suffisant pour éviter que la bande vienne frotter contre les parois du chenal. On notera que la bande est classiquement guidée par des rouleaux de renvoi, disposés respectivement l'un en partie basse, sous le creuset, et l'autre en partie haute de l'installation, à une distance de l'ordre de 10 à 20 mètres au-dessus du rouleau inférieur. La distance importante séparant les deux rouleaux de maintien est nécessaire pour permettre au métal de revêtement de se solidifier avant que la bande passe sur le rouleau supérieur. Pour la même raison, aucun rouleau de guidage ne peut être utilisé à proximité du creuset, puisqu'il risquerait fortement de marquer le revêtement encore insuffisamment solidifié. La bande passe donc du bas vers le haut dans ce chenal avant de traverser le creuset contenant le bain de métal de revêtement en fusion, d'une hauteur de l'ordre de 50 cm par exemple. Au-dessus du bain, des buses d'essorages sont disposées de chaque côté de la bande, pour régulariser par le souffle d'une lame d'air l'épaisseur du revêtement et participer simultanément à son refroidissement et à sa solidification. Le métal en fusion est maintenu en sustentation dans la fente du chenal, sensiblement à mi-hauteur de celui-ci, d'une part par l'effet d'entraînement vers le haut provoqué par le défilement à grande vitesse de la bande, typiquement de l'ordre de plusieurs m/s, et d'autre part, de manière prépondérante, par les forces électromagnétiques développées dans le métal conducteur en fusion par les inducteurs à champ glissant, encore appelés moteurs linéaires, placés autour du chenal. Des forces électromagnétiques relativement importantes sont nécessaires pour maintenir le métal de revêtement en lévitation, en s'opposant à la pression hydrostatique de ce métal liquide. Le champ magnétique générateur de ces forces est donc un champ à relativement basse fréquence; supérieur à 30 Hz, typiquement de l'ordre de 50 à 200 Hz. I1 en résulte que le champ généré par chacun des inducteurs placés de part et d'autre de la bande exerce également des forces magnétiques sur la dite bande en acier, dont la température est bien inférieure au point de Curie. Ces forces sont des forces d'attraction qui déstabilisent la bande en défilement. En effet, lorsque la bande est parfaitement centrée dans le chenal, dans le plan de symétrie des inducteurs, théoriquement les forces d'attraction de la bande exercées de chaque côté s'équilibrent. Mais il s'agit là d'une position d'équilibre très instable qui est rompu dès qu'une perturbation déplace la bande vers l'un ou l'autre des inducteurs. Suite à une telle perturbation, par exemple une vibration de la bande due aux organes mécaniques de défilement , ou un déplacement généré par un mouvement du métal en fusion dans le creuset, la bande se trouve attirée vers l'inducteur dont elle est le plus proche, ce qui accroît le déséquilibre. In fine, la bande se retrouve appliquée contre une des parois du chenal, et l'opération de revêtement ne peut se poursuivre, non seulement à cause du frottement généré et de la dégradation de la surface de la bande qui pourrait en résulter, mais aussi parce que la régularité du revêtement ne peut bien sûr plus être assurée dans ces conditions. I1 n'existe pas actuellement de moyens de réglage de la position de la bande en sortie du creuset, c'est à dire suffisamment près au-dessus de celui-ci, permettant de maintenir la position centrée requise de la bande dans le chenal, ou de moyens de régulation permettant de s'opposer à toute dérive de cette position. Comme déjà indiqué ci-dessus, il n'est pas possible d'utiliser à cet endroit un quelconque moyen de maintien mécanique, puisque la bande est alors trop fraîchement revêtue pour accepter un contact sans détériorer le revêtement. La présente invention a pour but de résoudre les problèmes indiqués ci-dessus. Elle vise en particulier à proposer un procédé et une installation du type défini ci-dessus, pour la réalisation d'un revêtement métallique sur une bande en défilement, qui permettent de réaliser un revêtement le plus régulier possible, en assurant le centrage de la bande dans la fente et le chenal ménagés sous le creuset, et sans risquer d'abîmer le revêtement par un contact direct avec des éléments de guidage. Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un procédé de réalisation d'un revêtement métallique sur une bande en défilement, selon lequel on fait passer la bande sensiblement verticalement dans un bain du métal de revêtement contenu dans un creuset, en la faisant passer par une fente ménagée dans le fond du dit creuset, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on règle la position transversale de la bande au moyen de forces magnétiques exercées sur la dite bande, de chaque côté de celle-ci, l'intensité des forces magnétiques appliquées respectivement sur chaque face de la bande étant déterminée de manière à maintenir la bande dans une position transversale prédéterminée. Grâce à l'invention, la bande peut être maintenue dans la dite position prédéterminée, en principe une position autant que possible centrée dans la fente du creuset et dans le chenal des inducteurs de sustentation du métal de revêtement, ainsi que entre les buses d'essorage, assurant ainsi la qualité requise du revêtement. Le positionnement de la bande est assuré sans contact, ce qui est nécessaire pour ne pas détériorer le revêtement à peine solidifié de la bande. Les forces magnétiques devant agir sur la bande peuvent être générées par tous moyens susceptibles de provoquer essentiellement des forces magnétiques d'attraction, et non des forces répulsives, et on utilisera donc préférentiellement à cet effet des champs magnétiques continus ou basse fréquence produits, encore préférentiellement, par des électroaimants alimentés en courant basse fréquence ou encore mieux en courant continu ou redressé. Des forces répulsives ne seraient pas en elles- mêmes gênantes pour ce qui est du positionnement de la bande, car la combinaison de telles forces appliquées de chaque côté de la bande serait par nature auto-centrante, donc favorable. Mais de telles forces répulsives agiraient également sur la couche de métal de revêtement déposé, avec comme conséquence un effet de décollement perturbateur ou même destructeur de la dite couche, déposée sur la surface de la bande mais encore non totalement solidifiée en sortie du creuset. Il est incidemment rappelé ici que, de manière générale, un champ magnétique est susceptible de générer deux types de forces - des forces dites purement magnétiques, ou forces d'aimantation, qui sont des forces d'attraction n'agissant, dans le domaine ici concerné, que sur la bande en acier ferromagnétique et pas sur le métal de revêtement, notamment du zinc ou alliage de zinc, non magnétique, et - des forces électromagnétiques, répulsives, générées par des champs variables avec une fréquence suffisamment élevée, qui agissent sur les métaux conducteurs, et qui sont notamment utilisées, dans le domaine de la présente invention, pour maintenir le métal de revêtement liquide dans le creuset. Avec une alimentation en courant à basse ou très basse fréquence, c'est à dire à moins de 200 Hz, ou en courant continu, seules des forces d'aimantation, attractives, sont générées. On utilisera préférentiellement un courant de fréquence inférieure ou égale à 50 Hz, ou un courant continu ou redressé. Ainsi, l'utilisation d'électro-aimants dans ces conditions permet une action sur la bande à distance, donc sans risque d'un contact destructeur du revêtement, tout en limitant très fortement l'action du champ sur le revêtement de zinc ou autre métal ou alliage électriquement conducteur. Préférentiellement, les forces magnétiques sont appliquées sur la bande en sortie du creuset, c'est à dire au-dessus du bain de métal de revêtement. C'est en effet à cet endroit que la trajectoire de la bande risque le plus d'être déviée par rapport à sa trajectoire rectiligne idéale, car on est alors éloigné des rouleaux de guidage de la bande, et de plus c'est à cet endroit que la bande subit le plus les éventuels effets perturbateurs des inducteurs utilisés pour contenir le bain de métal de revêtement. C'est également à cet endroit qu'une déviation de la trajectoire de la bande risque de conduire à des défauts du revêtement, tels que épaisseur insuffisante ou au contraire trop importante, ou irrégularité de cette épaisseur. En effet, la régularité du revêtement est notamment obtenue grâce à l'action de buses d'essorage disposées de chaque côté de la bande, au-dessus du creuset, et des variations de distance de la bande par rapport à ces buses ont comme conséquence des variations sur l'épaisseur de revêtement. Au pire, on risquerait même d'obtenir un frottement, tout à fait rédhibitoire, de la bande sur les dites buses. On comprendra donc qu'il est particulièrement avantageux de réguler la position de la bande, en appliquant sur celle- ci les dites forces magnétiques, au-dessus du creuset, avant les buses d'essorage, c'est à dire entre le creuset et les dites buses. Toutefois, en variante, ou en complément à la disposition qui vient d'être mentionnée, les forces magnétiques peuvent aussi être appliquées sous le creuset, par exemple au niveau du chenal de passage de la bande, et générées par les inducteurs placés autour de ce chenal pour maintenir en sustentation le métal de revêtement liquide dans le dit chenal. L'utilisation des inducteurs destinés à assurer l'étanchéité pour également agir sur la position de la tôle est possible du fait que le champ généré par ces inducteurs est un champ à fréquence suffisamment basse pour exercer sur la bande ferromagnétique essentiellement des forces d'attractions, tout en jouant le rôle de moteur linéaire sur le métal non magnétique du revêtement pour maintenir ce dernier en sustentation. Une telle disposition est cependant difficilement exploitable à elle seule du fait qu'il serait alors très difficile d'assurer à la fois la régulation du maintien du niveau du ménisque inférieur à l'intérieur du chenal de passage de la bande, et la régulation de la position transversale de la bande, conformément à l'invention. On pourrait cependant envisager d'agir sur les inducteurs de manière à ce que l'effet de sustentation globalement assuré par les inducteurs placés des deux côtés de la bande soit maintenu constant, ou ajusté pour maintenir le ménisque inférieur à bon niveau, et que le rapport des intensités des champs générées par les inducteurs situés respectivement d'un côté et de l'autre de la bande soit ajusté pour exercer sur la bande les forces d'attractions dirigées dans le sens requis pour la maintenir centrée. Il apparaîtra cependant clairement que l'utilisation d'électroaimants au-dessus du bain de revêtement permet de dissocier la fonction de lévitation pour soutenir le bain de métal liquide, de la fonction de centrage de la bande, et ainsi d'avoir une plus grande latitude d'action pour réguler la position de la bande sans agir sur le niveau du ménisque inférieur du bain. Selon une disposition préférentielle, on mesure la position de la bande au-dessus du bain de métal de revêtement, et on régule l'intensité des forces magnétiques de chaque côté de la bande en fonction de la position mesurée de la bande. L'effet de centrage de la bande, bien que les forces soient préférentiellement appliquées au-dessus du creuset, se répercute cependant au niveau du chenal situé sous le creuset, grâce à la tension, même légère, appliquée sur la bande entre les deux rouleaux inférieur et supérieur, distants de plus de 10 m, qui la soutiennent mécaniquement. Cette tension est suffisante pour conférer une certaine rigidité longitudinale à la bande, suffisante pour que le centrage assuré au-dessus du creuset se répercute environ 1 à 2 m plus bas, au niveau du chenal. Comme l'ensemble du creuset est situé plus près du rouleau inférieur, l'application des forces magnétiques sur la bande au-dessus du creuset fait donc qu'elles sont appliquées en un lieu ou le bombé longitudinal de la bande tendrait à être plus important, ce qui est bien sûr favorable pour la précision de la régulation. Selon encore une autre disposition préférée, on utilise pour générer les forces magnétiques plusieurs électroaimants de chaque côté de la bande, chaque électroaimant étant associé à un capteur de position spécifique, et on régule l'intensité du champ produit par chaque électro-aimant en fonction de la mesure effectuée par le capteur associé. Cette disposition permet d'assurer, en complément, une régulation de la planéité de la bande, dans le sens transversal, notamment en amont des buses -d'essorage, et un parait parallélisme par rapport aux dites buses d'essorage, et ainsi d'assurer encore mieux la régularité du revêtement, en garantissant un effet homogène de l'essorage sur toute la largeur de la bande et sur chacune de ses faces. L'invention a aussi pour objet un dispositif de réalisation d'un revêtement métallique sur une bande ferromagnétique en défilement, comportant un creuset destiné à contenir un bain liquide de métal de revêtement, le fond du creuset comportant une fente de passage de la bande, la dite fente se prolongeant vers le bas par un chenal de passage autour duquel sont placés des moyens d'étanchéité électromagnétiques pour contenir le métal de revêtement, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens magnétiques de réglage de la position transversale de la bande, placés de part et d'autre de la trajectoire de la dite bande, et agencés de manière à produire au niveau de la dite trajectoire des champs magnétiques continus ou à basse fréquence, d'intensité réglable. Selon d'autres caractéristiques particulières - l'intensité des champs magnétiques produits par les moyens magnétiques de réglage de la position de la bande est réglable indépendamment pour les moyens de réglage situés respectivement d'un côté et de l'autre de la bande. - les moyens magnétiques de réglage de la position de la bande comportent des électroaimants, préférentiellement situés au-dessus du creuset, - plusieurs électroaimants sont répartis de chaque côté de la bande, transversalement à la trajectoire de la bande, - le dispositif comporte des capteurs de position de la bande, situés au-dessus du creuset, et préférentiellement, à chaque électro-aimant est associé un capteur et des moyens de régulation de l'intensité du courant d'alimentation de l'électro-aimant en fonction du signal fourni par le capteur. Selon une autre disposition, les moyens magnétiques de réglage de la position transversale de la bande peuvent être aussi constitués par les moyens d'étanchéité électromagnétiques utilisés pour contenir le métal de revêtement. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va être faite d'une installation de galvanisation de bandes- en acier conforme à l'invention. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique partielle en perspective d'une telle installation, - la figure 2 est une vue en plan de l'installation, - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 2. L'installation de galvanisation en continu illustrée sur les figures comporte un creuset 10 contenant un bain de zinc fondu 1, traversé de bas en haut par la bande d'acier 2 à galvaniser. La bande 2 est entraînée en défilement, de manière connue en soi, dans le sens de la flèche F, et est guidée par un rouleau de renvoi inférieur 11 et un rouleau de renvoi supérieur 12. Elle est maintenue en légère tension entre ces rouleaux. Le creuset 1 est situé entre les deux rouleaux 11, 12, plus près du rouleau inférieur, de sorte qu'une distance suffisante existe entre le bain de zinc 1 et le rouleau supérieur 12, pour que le zinc soit solidifié avant que la bande ne passe sur le rouleau supérieur. Une fente 13 de passage de la bande est ménagée dans le fond du creuset qui se prolonge vers le bas par un chenal 14, de section correspondant à la fente du fond du creuset. Des moyens d'étanchéité électromagnétiques tels que des inducteurs 15 sont placés de part et d'autre du chenal pour générer sur le zinc en fusion qui tend à s'écouler dans le dit chenal des forces électromagnétiques dirigées vers le haut, s'opposant à cet écoulement. Ces inducteurs, schématisés sur les dessins, sont des stators de moteurs linéaires alimentés par un courant de fréquence assez basse, de 15 à 100 Hz par exemple, produisant un champ glissant remontant. Il est signalé que sur les dessins le rapport réel entre les différentes dimensions n'a volontairement pas été respecté, par souci de clarté, pour mieux illustrer les problèmes auxquels l'invention remédie et les solutions qu'elle y apporte. Il est rappelé que dans la pratique . - l'épaisseur de la bande 2 est de l'ordre de quelques dixièmes de millimètre, et sa largeur de l'ordre de plusieurs dizaines de centimètres, ou du mètre, - la largeur de la fente 13 et du chenal 14 de passage de la bande est de l'ordre de quelques centimètres, typiquement environ 3 cm, - la hauteur du chenal 14 est de l'ordre du mètre et la hauteur de métal de revêtement 1 dans le creuset 10 d'environ 50 cm, alors que la distance entre les rouleaux inférieur 11 et supérieur 12 de guidage de la bande est de l'ordre de 10 à 20 m, toutes ces dimensions étant données uniquement à titre d'exemple. Au-dessus du creuset 10 sont disposés des buses d'essorage 16 sous forme de rampes s'étendant transversalement de part et d'autre de la trajectoire de la bande, pour souffler en direction de la bande un jet d'air assurant le refroidissement du zinc déposé et participant à la régularité de son épaisseur. Comme cela a déjà été indiqué, il est donc important que non seulement la bande reste centrée dans le chenal 14, mais aussi qu'elle reste bien centrée entre les buses 16 et parallèle à celles-ci, pour assurer la régularité du revêtement. Il faut donc éviter que la bande ne vienne dans une position décalée latéralement comme illustré en pointillé par le tracé 2' de la figure 3. A cet effet, conformément à l'invention, des électro-aimants 20 sont disposés de chaque côté de la trajectoire de la bande, pour exercer sur celle ci des forces magnétiques d'attraction. Préférentiellement, pour pouvoir agir de manière différenciée sur des zones longitudinales différentes, on disposera plusieurs électroaimants 20, par exemple trois de chaque côté, répartis sur la largeur de la bande. A chaque électro aimant 20 est associé un capteur 21 de position de la bande, par exemple un capteur inductif de type connu en soi, tous deux connectés à un boîtier de régulation 22, de type régulateur dit PID, adapté pour ajuster l'intensité du courant d'alimentation de l'électroaimant 20 en fonction de la position de la bande déterminée par le capteur 21. L'invention n'est pas limitée au dispositif décrit ci-dessus uniquement à titre d'exemple. En particulier, si la localisation des moyens magnétiques de réglage de la position de la bande et des capteurs est préférentiellement entre le creuset et les buses d'essorage, cette localisation n'est nullement limitative. Dans le cas où les dits moyens magnétiques seraient placés ailleurs, ou constitués par les inducteurs 15, on maintiendra cependant préférentiellement les capteurs à proximité des buses d'essorage, puisque c'est en général à ce niveau, au- dessus du creuset et à distance des deux rouleaux de guidage, que l'amplitude des déviations de la bande risque d'être la plus grande, et donc à ce niveau que la mesure aura la meilleure sensibilité. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'un revêtement métallique sur une bande ferromagnétique (2) en défilement, selon lequel on fait passer la bande (2) sensiblement verticalement dans un bain du métal de revêtement (1) contenu dans un creuset (10), en la faisant passer par une fente (13) ménagée dans le fond du dit creuset, caractérisé en ce qu'on règle la position transversale de la bande au moyen de forces magnétiques exercées sur la dite bande, de chaque côté de celle-ci, l'intensité des forces magnétiques appliquées respectivement sur chaque face de la bande étant déterminée de manière à maintenir la bande dans une position transversale prédéterminée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les forces magnétiques sont appliquées sur la bande (2) en sortie du creuset (10), c'est à dire au- dessus du bain de métal de revêtement (1). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les forces magnétiques sont générées par des champs magnétiques continus ou basse fréquence produits par des électroaimants (20). 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on mesure la position de la bande (2) au-dessus du bain de métal de revêtement (1), et on régule l'intensité des forces magnétiques de chaque côté de la bande en fonction de la position mesurée de la bande. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les champs magnétiques sont produits par des inducteurs (15) placés sous le creuset (10) autour d'un chenal (14) de passage de la bande (2), ces inducteurs étant par ailleurs utilisés pour maintenir en sustentation le métal de revêtement liquide dans le dit chenal. 6. Dispositif de réalisation d'un revêtement métallique sur une bande ferromagnétique (2) en défilement, comportant un creuset (10) destiné à contenir un bain liquide de métal de revêtement (1), le fond du creuset comportant une fente (13) de passage de la bande, la dite fente se prolongeant vers le bas par un chenal (14) de passage autour duquel sont placés des moyens d'étanchéité électromagnétiques (15) pour contenir le métal de revêtement, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens magnétiques (20) de réglage de la position transversale de la bande, placés de part et d'autre de la trajectoire de la dite bande, et agencés de manière à produire au niveau de la dite trajectoire des champs magnétiques continus ou à basse fréquence, d'intensité réglable. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens magnétiques de réglage de la position de la bande comportent des électroaimants (20). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte des capteurs (21) de position de la bande, situés au-dessus du creuset (10). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'à chaque électro-aimant (20) est associé un capteur (21) et des moyens (22) de régulation de l'intensité du courant d'alimentation de l'électro-aimant en fonction du signal fourni par le capteur. 10. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les électroaimants (20) sont situés au-dessus du creuset (10).