Brevet FR2816638A1 — publié le 20020517

La présente invention concerne une installation de revêtement au trempé et à chaud et en continu d'une bande métallique, notamment d'une bande d'acier. Dans de nombreuses applications industrielles, on utilise des tôles d'acier revêtues d'une couche de protection par exemple contre la corrosion et le plus souvent revêtue d'une couche de zinc. Ce type de tôles est utilisé dans diverses industries pour réaliser toute sorte de pièces et en particulier des pièces d'aspect. Pour obtenir ce genre de tôles, on utilise des installations de revêtement au trempé en continu dans lesquelles une bande d'acier est immergée dans un bain de métal fondu par exemple du zinc, qui peut contenir d'autres éléments chimiques tels que l'aluminium, le fer, et d'éventuels éléments d'addition comme par exemple le plomb, l'antimoine, etc.. La température du bain dépend de la nature du métal et dans le cas du zinc la température du bain est de l'ordre de 460oC. Dans le cas particulier de la galvanisation à chaud, lors du défi- lement de la bande d'acier dans le bain de zinc fondu, il se forme à la surface de ladite bande un alliage intermétallique Fe-ln-AI d'une épaisseur de quelques dizaine de nanomètres. La résistance à la corrosion des pièces ainsi revêtues est assurée par le zinc dont l'épaisseur est réalisée le plus souvent par essorage pneumatique. L'adhérence du zinc sur la bande métallique est assurée par la couche d'alliage intermétallique précédemment mentionné. Avant le passage de la bande d'acier dans le bain de métal fondu, cette bande d'acier circule d'abord dans un four de recuit sous atmosphère réductrice en vue de la recristalliser après l'écrouissage important lié à l'opération de laminage à froid, et de préparer son état chimique de surface afin de favoriser les réactions chimiques nécessaires à l'opération de trempé proprement dite. La bande d'acier est portée aux environs de 650 à 900oC selon la nuance pendant le temps nécessaire à la recristallisation et à la préparation de surface. Elle est ensuite refroidie à une température voisine de celle du bain de métal fondu à l'aide d'échangeurs. Après son passage dans le four de recuit, la bande d'acier défile dans une gaine appelée aussi"descente de cloche"ou"trompe"sous atmos- phère protectrice vis à vis de l'acier et est immergée dans le bain de métal fondu. La partie inférieure de la gaine est immergée dans le bain de métal pour déterminer, avec la surface dudit bain et à l'intérieur de cette gaine, un joint d'étanchéité liquide qui est traversé par la bande d'acier lors de son défilement dans ladite gaine. La bande d'acier est défléchie par un rouleau immergé dans le bain de métal et elle ressort de ce bain de zinc, puis traverse des moyens d'essorage servant à réguler l'épaisseur du revêtement de métal liquide sur cette bande d'acier. Au moment de son extraction du bain, la bande traverse la surface du bain de zinc qui est recouverte d'oxyde de zinc et de mattes provenant de la réaction de dissolution de la bande d'acier. Pour éviter l'entraînement des particules par la bande, la surface du bain, accessible par les opérateurs, est régulièrement nettoyée de telle sorte que la bande n'entraîne pas de particules. Mais, cette procédure de nettoyage manuel ne garantit pas de manière permanente la propreté de la surface du bain et l'absence de particules remontant régulièrement du bain au point d'extraction de la bande d'acier. De ce fait, la bande d'acier revêtue présente des défauts d'aspect qui sont amplifiés, voire révélés lors de l'opération d'essorage du zinc. En effet, les particules intruses sont retenues par les jets d'essorage pneumatique avant d'être éjectées ou désagrégées, créant ainsi des traînées en sous épaisseur dans le zinc liquide d'une longueur de quelques millimètres à quelques centimètres. Une solution pour éviter ces inconvénients consiste à nettoyer la surface du joint liquide par pompage des oxydes de zinc et des mates en provenances du bain. Ces opérations de pompage permettent de nettoyer la surface du joint liquide que de manière très locale au point de pompage et ont une efficacité et un rayon d'action très faibles ce qui ne garantit pas un nettoyage complet notamment de la zone de sortie de la bande d'acier du bain de zinc liquide. L'invention a pour but de proposer une installation de revêtement au trempé en continu d'une bande métallique qui permet d'éviter les inconvénients précédemment mentionnés et d'atteindre une densité très faible de défauts exigée par des clients désirant des surfaces sans défauts d'aspect. A cet effet, l'invention a pour objet une installation de revêtement au trempé à chaud et en continu d'une bande métallique, du type comprenant : - une cuve contenant un bain de métal liquide, - une gaine de défilement de la bande métallique sous atmosphère protectrice et dont la partie supérieure est immergée dans le bain de métal liquide pour déterminer avec la surface dudit bain et à l'intérieur de cette gaine, un joint d'étanchéité liquide, - un rouleau déflecteur de la bande métallique disposé dans le bain de métal, et - des moyens d'essorage de la bande métallique revêtue à la sortie du bain de métal, caractérisée en ce qu'elle comporte, d'une part, au niveau de la sortie de la bande du bain de métal liquide, une enceinte d'isolement du métal liquide dans cette zone par rapport à la surface du bain et de récupération des particules d'oxyde de métal et de composés intermétalliques par écoulement du métal liquide de cette zone dans ladite enceinte et, d'autre part, des moyens d'extraction desdites particules de cette enceinte. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - l'enceinte entoure la bande métallique et comporte un fond et deux parois concentriques ménageant entre elles un compartiment et délimitant, à la partie supérieure de ladite enceinte, une ouverture, l'arête supérieure de la paroi externe étant positionnée au-dessus de la surface du bain de métal liquide et l'arête supérieure de la paroi interne étant positionnée au-dessous de ladite surface, - la paroi interne de l'enceinte présente une partie inférieure évasée vers le fond de la cuve et une partie supérieure parallèle à la bande métalli- que, - les moyens d'extraction des particules sont formés par une pompe raccordée, du côté aspiration, au compartiment de l'enceinte par un conduit de liaison et munie, du côté refoulement, d'un conduit d'évacuation du métal liquide prélevé, vers l'arrière de la cuve, - l'installation comporte des moyens de positionnement de la bande métallique par rapport à l'arête supérieure de la paroi interne de l'enceinte. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la Fig. 1 est une vue schématique en élévation d'une installation de revêtement au trempé en continu, conforme à l'invention, - la Fig. 2 est une vue à plus grande échelle de l'enceinte disposée à la sortie de la bande de l'installation de galvanisation, conforme à l'invention, - la Fig. 3 est une vue en coupe selon la ligne 3-3 de la Fig. 2, - la Fig. 4 est une vue schématique en élévation d'un premier mode de réalisation de l'arête supérieure de la paroi interne de l'enceinte, - la Fig. 5 est une vue schématique en élévation d'un second mode de réalisation de l'arête supérieure de la paroi interne de l'enceinte. Dans ce qui suit, la description sera faite pour une installation de galvanisation en continu d'une bande métallique. Mais, l'invention s'applique à tout procédé de trempage en continu dans lequel apparaît une pollution de surface et pour lequel il faut garder un joint liquide propre. Tout d'abord, à la sortie du train de laminage à froid, la bande d'acier 1 passe dans un four de recuit, non représenté, sous atmosphère réductrice en vue de la recristalliser après l'écrouissage important lié au laminage à froid, et de préparer son état chimique de surface afin de favoriser les réactions chimiques nécessaires à l'opération de galvanisation. Dans ce four, la bande d'acier est portée à une température comprise par exemple entre 6500 et 9000C. A la sortie du four de recuit, la bande d'acier 1 passe dans une installation de galvanisation représentée à la Fig. 1 et désignée par la référence générale 10. Cette installation 10 comporte une cuve 11 contenant un bain 12 de zinc liquide qui contient des éléments chimiques tels que l'aluminium, le fer et d'éventuels éléments d'addition comme le plomb, l'antimoine,.... La température de ce bain de zinc liquide est de l'ordre de 4600C. A la sortie du four de recuit, la bande d'acier 1 est refroidie à une température voisine de celle du bain de zinc liquide à l'aide d'échangeurs et est ensuite immergée dans le bain 12 de zinc liquide. Ainsi que représenté à la Fig. 1, l'installation de galvanisation 10 comporte une gaine 13 à l'intérieur de laquelle défile la bande d'acier 1 sous atmosphère protectrice vis à vis de l'acier Cette gaine 13 aussi appelée"descente de cloche"ou "trompe"présente, dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures, une section transversale rectangulaire. La partie inférieure 13a de la gaine 13 est immergée dans le bain de zinc 12 de façon à déterminer avec la surface dudit bain 12 et à l'intérieur de cette gaine 13, un joint d'étanchéité liquide 14. Ainsi, la bande d'acier 1 à l'immersion dans le bain de zinc 12 liquide, traverse la surface du joint liquide 14 dans la partie inférieure 13a de la gaine 13 La bande d'acier 1 est défléchie par un rouleau 15 couramment appelé rouleau de fond disposé dans le bain de zinc 12 et, à la sortie de ce bain de zinc 12, la bande d'acier 1 revêtue passe dans des moyens d'essorage 16 qui sont par exemple constitués par des buses 16a de projection d'air et qui sont dirigées vers chaque face de la bande d'acier 1 pour réguler l'épaisseur du revêtement de zinc liquide. Ainsi, que représenté sur les Figs. 1 et 2, l'installation comporte, au niveau de la zone de sortie 17 de la bande 1 du bain de zinc liquide 12, une enceinte 20 d'isolement du zinc liquide dans cette zone 17 par rapport à la surface du bain 12 et de récupération des particules d'oxyde de zinc et de composés Intermétalliques par écoulement du zinc liquide de cette zone 17 dans ladite enceinte 20, comme on le verra ultérieurement. L'enceinte 20 entoure la bande métallique 1 et comporte un fond 21 et deux parois concentriques, respectivement une paroi externe 22 et une paroi interne 23, ménageant entre elles un compartiment 24. Les parois 22 et 23 délimitent, à la partie supérieure de l'enceinte 20, une ouverture 25. Comme représenté à la Fig. 2, l'arête supérieure 22a de la paroi externe 22 est positionnée au-dessus de la surface du bain de zinc liquide 12 et l'arête supérieure 23a de la paroi interne 23 est positionnée au-dessous de cette surface. De préférence, la paroi interne 23 présente une partie inférieure évasée vers le fond de la cuve 11. Les parois 22 et 23 de l'enceinte 20 sont en acier Inoxydable et ont une épaisseur comprise par exemple entre 10 et 20mm. Selon un premier mode de réalisation représenté à la Fig. 4, l'arête supérieure 23a de la paroi interne 23 est rectiligne et de préférence effilée Selon un second mode de réalisation représenté à la Fig. 5, l'arête supérieure 23a de la paroi interne 23 de l'enceinte 20 comporte, dans le sens longitudinal, une succession de creux 26 et de saillies 27. Les creux 26 et les saillies 27 ont la forme d'arcs de cercle et l'amplitude"a"entre lesdits creux et lesdites saillies est comprise de préférence entre 5 et 10mm. De plus, la distance"d"entre les creux 26 et les saillies 27 est par exemple de l'ordre de 150mm. Dans ce mode de réalisation également, l'arrête supérieure 23 de la paroi interne 23 est de préférence effilée. Comme montré à la Fig. 1, l'installation comporte également des moyens d'extraction des particules recueillies dans le compartiment 24 de l'enceinte 20. Ces moyens d'extraction sont formés par une pompe 30 raccordée, du côté aspiration, au compartiment 24 par un conduit de liaison 31 et mu- nie, du côté refoulement, d'un conduit d'évacuation 32 dans le volume du bain 12 du zinc prélevé. Par ailleurs, l'installation comporte des moyens de positionnement de la bande d'acier 1 par rapport à l'arête supérieure 23a de la paroi interne 23 et qui sont constitués par deux rouleaux horizontaux 26 et 27 disposés de part et d'autre de la bande et décalés t'un par rapport à l'autre. D'une manière générale, la bande d'acier 1 pénètre dans le bain de zinc 12 par l'intermédiaire de la gaine 13 et du joint liquide 14 et cette bande entraîne les particules d'oxyde de zinc et de composés intermétalliques en provenance du bain en créant ainsi des défauts d'aspect dans le revêtement. Ces particules, en sursaturation dans le bain 12 de zinc liquide ont une masse volumique inférieure à celle du zinc liquide qui remonte à la surface de ce bain et notamment dans la zone de sortie 17. Ainsi, à la sortie du bain de zinc liquide 12, au moment de l'extraction de la bande 1, cette bande d'acier traverse le zone 17 qui est recouverte de particules d'oxyde de zinc et de composés intermétalliques. Pour éviter cet inconvénient, la zone 17 de sortie de la bande d'acier 1 est réduite grâce à la paroi interne 23 de l'enceinte 20 qui entoure la bande d'acier 1 et la surface du zinc liquide isolée dans cette zone 17 s'écoule dans le compartiment 24 de l'enceinte 20 en passant au-dessus de l'arrête supérieure 23a de la paroi interne 23 de ladite enceinte 20 Les particules qui surnagent à la surface de la zone 17 de zinc liquide et qui sont à l'origine des défauts d'aspect sont entraînées dans le compartiment 24 de l'enceinte 20 et le zinc liquide contenu dans ce compartiment 24 est pompé afin de maintenir un niveau suffisant en contre-bas pour permettre l'écoulement naturel du zinc de cette zone 17 vers ce compartiment 24. De cette manière, la surface libre de la zone 17 de sortie de la bande d'acier 1 revêtue est isolée par la paroi interne 23 de l'enceinte 20 et cette surface de zinc liquide est renouvelée en permanence et le zinc liquide aspiré par la pompe 30 dans le compartiment 24 est injecté dans le bain de zinc 12 à l'arrière de la cuve 11 par le conduit d'évacuation 32. Par l'effet ainsi créé, la bande d'acier revêtue défile, à sa sortie du bain du zinc liquide 12, à travers une surface de zinc liquide nettoyée en per- manence et ressort de ce bain de zinc avec un minimum de défauts. Le débit de zinc dans le compartiment 24 de l'enceinte 20 s'ajuste en faisant monter le niveau du bain de zinc 12 par l'introduction de lingots de zinc dans la cuve 11. Selon une variante, le débit de zinc dans le compartiment 24 peut être ajusté en faisant varier la position verticale de l'enceinte 20 par rapport à la surface du bain de zinc 12. A cet effet, cette enceinte 20 peut être équipée de moyens de réglage en hauteur de sa position verticale. Ces moyens sont constitués par exemple par au moins un vérin hydraulique ou pneumatique ou tout autre élément approprié. Lorsque le niveau décroît dans le compartiment 24, cela correspond à une légère diminution du débit d'écoulement du zinc dans ce compartiment 24 et donc du niveau de zinc dans la zone 17. Cette diminution est liée au zinc consommé par la bande d'acier 1 et par l'écumage de la surface du bain de zinc 12. Grâce à l'installation selon l'invention, la densité de défauts sur les surfaces revêtues de la bande d'acier est considérablement réduite et la qualité d'aspect ainsi obtenu de ce revêtement convient aux critères exigés par des clients désirant des pièces dont les surfaces sont sans défauts d'aspect. L'invention s'applique à tout revêtement métallique par trempé. REVENDICATIONS 1. Installation de revêtement au trempé à chaud et en continu d'une bande métallique (1), du type comprenant : - une cuve (11) contenant un bain de métal liquide (12), - une gaine (13) de défilement de la bande métallique (1) sous atmosphère protectrice et dont la partie inférieure (13a) est immergée dans le bain de métal liquide (12) pour déterminer avec la surface dudit bain et à l'intérieur de cette gaine, un joint d'étanchéité liquide (14), - un rouleau déflecteur (15) de la bande métallique (1) disposé dans le bain de métal (12), et - des moyens (16) d'essorage de la bande métallique (1) revêtue à la sortie du bain de métal (12), caractérisée en ce qu'elle comporte, d'une part, au niveau de la zone de sortie (17) de la bande (1) du bain de métal liquide (12), une enceinte (20) d'isolement du métal liquide dans cette zone (17) par rapport à la surface dudit bain (12) et de récupération des particules d'oxyde de métal et de composés intermétalliques par écoulement du métal liquide de cette zone (17) dans ladite enceinte (20) et, d'autre part, des moyens (30) d'extraction desdites particules de cette enceinte (20). 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'enceinte (20) entoure la bande métallique (1) et comporte un fond (21) et deux parois concentriques (22,23) ménageant entre elles un compartiment (24) et délimitant, à la partie supérieure de ladite enceinte (20), une ouverture (25), l'arête supérieure (22a) de la paroi externe (22) étant positionnée au-dessus de la surface du bain de métal liquide (12) et l'arête supérieure (23a) de la paroi interne (23) étant positionnée au-dessous de ladite surface. 3. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que la paroi interne (23) de l'enceinte (20) présente une partie inférieure évasée vers le fond de la cuve (11) et une partie supérieure parallèle à la bande métallique (1). 4. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'arête supérieure (23a) de la paroi interne (23) de l'enceinte (20) est rectiligne. 5. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'arête supérieure (23a) de la paroi interne (23) de l'enceinte (20) comporte, dans le sens longitudinal, une succession de creux (26) et de saillies (27). 6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que les creux (26) et les saillies (27) ont la forme d'arcs de cercle. 7 Installation selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que l'amplitude entre les creux (26) et les saillies (27) est comprise entre 5 et 10mm. 8. Installation selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que la distance entre les creux (26) et les saillies (27) est de l'ordre de 150mm. 9. Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisée en ce que l'arête supérieure (23a) de la paroi interne (23) de l'enceinte (20) est effilée. 10. Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de réglage de la position en hauteur de l'enceinte (20) par rapport à la surface du bain de métal liquide (12). 11 Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'extraction des particules sont formés par une pompe (30) raccordée, du côté aspiration, au compartiment (24) de l'enceinte (20) par un conduit de liaison (31) et munie, du côté refoulement, d'un conduit d'évacuation (32) dans le volume du bain (12) du métal liquide prélevé. 12. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (35,36) de positionnement de la bande métallique (1) par rapport à l'arête supérieure (23a) de la paroi interne (23) de l'enceinte (20). 13. Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que les moyens de positionnement sont formés par deux rouleaux horizontaux (26, 27), disposés de part et d'autre de la bande métallique (1) et décalés l'un par rapport à l'autre.