Brevet FR3014449A1 — publié le 20150612

APPAREIL ET PROCÉDÉ DE CHAUFFAGE PAR INDUCTION POUR SECTION DE RECUIT APRÈS GALVANISATION L'invention concerne les lignes de galvanisation en continue de bobines d'acier, et plus particulièrement la tour de galvanisation. Elle porte sur un appareil et un procédé de chauffage de la bande par induction à flux transverse en vue du chauffage de nuances d'aciers amagnétiques lors du procédé de recuit après galvanisation. La demande d'acier galvanisé à hautes performances mécaniques est en forte croissance au niveau mondial. Cela est notamment vrai dans le secteur de l'automobile où l'usage de ces aciers permet de réduire l'épaisseur des tôles pour une même résistance mécanique. Le gain en poids qui résulte de la réduction des épaisseurs se traduit par une moindre consommation des véhicule et donc moins de rejets en CO2. Les aciers à haute teneur en manganèse sont particulièrement intéressants car ils concilient une grande résistance mécanique et une forte aptitude à la mise en forme par emboutissage. La tôle utilisée pour la carrosserie des automobiles est souvent revêtue selon le procédé de recuit après galvanisation. Dans ce procédé, une étape est ajoutée après la galvanisation au trempé de la bande. Elle consiste en un réchauffage de la bande d'acier galvanisée en sortie du bain de zinc, suivi d'une phase de maintien. Dans cette étape la couche de zinc se voit 20 modifiée par la diffusion du fer de la tôle et du zinc du revêtement qui conduit à la création d'un alliage entre le support métallique et la couche de zinc. Ce recuit après galvanisation augmente la soudabilité de la tôle revêtue et améliore la qualité de surface de la tôle après peinture. 25 Le réchauffage de la bande dans une section de recuit après galvanisation est traditionnellement réalisé par un équipement de chauffage par induction à flux longitudinal. Il a l'avantage de transmettre une forte densité de puissance à la bande permettant ainsi de réduire la longueur de l'équipement. La compacité de l'équipement de chauffage est en effet cruciale dans la tour de galvanisation car l'ajout d'une étape de recuit après 30 galvanisation entraine une forte augmentation de la hauteur de la tour en raison de la longueur des équipements à installer pour assurer le réchauffage et le maintien de la bande ainsi que le refroidissement supplémentaire de celle-ci. La longueur de l'équipement de maintien est définie par le temps nécessaire pour assurer la diffusion des métaux. L'apport calorifique étant limité, le chauffage de la bande est généralement réalisé par des 35 résistances électriques, Les rives«cle la bande ont naturellement tendance à se refroidir davantage que le reste de la bande dans la section de maintien du recuit après galvanisation et dans la section de refroidissement qui suit. Pour remédier à ce problème, FR2661423 décrit l'ajout de15 dispositifs de chauffage de rives. Cette solution n'est pas pleinement satisfaisante car elle nécessite la mise en place d'équipements supplémentaires pour palier à ce problème. Le recuit après galvanisation n'est pas utilisé pour toutes les qualités de tôles galvanisées. Il est nécessaire de mettre hors ligne l'équipement de recuit après galvanisation lorsqu'il n'est pas utilisé pour le remplacer par des gaines de refroidissement. Par principe, un équipement de chauffage par induction à flux longitudinal comprend une bobine qui entoure la bande. Pour permettre la mise hors ligne de l'équipement de chauffage, il est nécessaire de prévoir un inducteur qui puisse s'ouvrir. La complexité d'un tel équipement, par exemple décrit par JP2903449, rend cette solution peut séduisante. 10 Les aciers à haute teneur en manganèse ont généralement une structure austénitique à température ambiante et sont amagnétiques. Le réchauffage par induction à flux longitudinal n'est plus possible pour ces aciers en raison du très faible rendement de chauffe. Ainsi, il n'existe pas à ce jour de dispositif de chauffage par induction dans les sections de recuit après galvanisation pour le revêtement d'aciers amagnétiques. La solution 15 selon l'état de la technique consiste à installer des équipements équipés de brûleurs ou de résistances électriques mais conduit à une sur-longueur de l'équipement en raison de densités de puissance limitées. L'invention apporte une solution aux problèmes énoncés précédemment particulièrement avantageuse pour le recuit après galvanisation des aciers amagnétiques, en permettant 20 d'avoir une section de réchauffage très compacte, qui puisse facilement être mise hors ligne, et qui permette de surchauffer les rives. L'invention a ainsi pour objet, selon un premier aspect, un appareil de chauffage par induction destiné à chauffer une bande métallique amagnétique en circulation dans une ligne de traitement en continu comprenant une section de revêtement, l'appareil étant 25 implanté en aval de ladite section de revêtement dans le sens de défilement de la bande, l'appareil permettant de relever la température de la bande au niveau requis pour obtenir l'évolution souhaitée de son revêtement, caractérisé en ce que l'appareil de chauffage comprend au moins un inducteur à flux transverse. Avec un inducteur à flux transverse, le flux magnétique est dirigé perpendiculairement à la 30 surface de la bande. Par opposition, le flux magnétique est tangent à la surface de bande lors d'un chauffage à flux longitudinal. L'induction à flux transverse permet de chauffer des matériaux amagnétiques avec un très bon rendement énergétique et de fortes densités de puissance. Dans la pratique, l'inducteur à flux transverse est composé de deux structures de pôles 35 magnétiques situées de part et d'autre de la bande à chauffer, avec des bobines d'excitation. Le courant alternatif dans les bobines est polarisé de telle sorte que, à tout instant, les pôles magnétiques se faisant face sont de signes opposé, ce qui oblige le flux magnétique à traverser la bande. La mise en oeuvre d'un inducteur à flux transverse pour le réchauffage de la bande dans une section de recuit après galvanisation est rendu complexe du fait de la nécessité d' obtenir une qualité de chauffage optimale pour les différentes largeurs de bande. Ainsi, l'appareil selon l'invention a des bobines dont les dimensions sont adaptées de sorte d'influer sur le profil transversal de température de la bande et obtenir une surchauffe des rives de la bande. Selon une variante de réalisation de l'invention, l'appareil comprend des écrans amovibles latéralement dans le sens de défilement de la bande, de sorte qu'un ajustement de la position des écrans permet de régler une surchauffe des rives de la bande. L'inducteur à flux transverse peut comprendre une seule paire de bobines ou au moins deux paires de bobines. Le choix du nombre de paires de bobines sera notamment fonction des caractéristiques de la bande à chauffer et de la capacité de production de la ligne. L'invention a également pour objet, selon un second aspect, un procédé de chauffage par induction destiné à chauffer une bande métallique amagnétique en circulation dans une ligne de traitement en continu en aval d'une section de revêtement dans le sens de défilement de la bande, la température de la bande étant relevée au niveau requis pour obtenir l'évolution souhaitée de son revêtement, caractérisé en ce que le chauffage de la bande est réalisé au moyen d'un inducteur à flux transverse. Ainsi, la section de revêtement de la ligne permet une galvanisation au trempé et le chauffage selon l'invention permet de réaliser un recuit après galvanisation. Selon l'invention, pour anticiper le refroidissement supplémentaire des rives qui résulte de l'effet de bord, les rives de la bande sont directement surchauffées par l'inducteur à flux transverse. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, laquelle est donnée à titre d'exemple non limitatif et en référence aux figures annexées suivantes : - Figure 1: représente schématiquement une section de revêtement d'une ligne de galvanisation pour le traitement d'aciers magnétiques comprenant un recuit après galvanisation à chauffage par induction à flux longitudinal selon l'état de la technique, - Figure 2 : illustre schématiquement le flux magnétique qui résulte d'un inducteur à flux longitudinal, - Figure 3 : illustre schématiquement le flux magnétique qui résulte d'un inducteur à flux transversal, - Figure 4: représente schématiquement un exemple de réalisation d'un appareil de chauffage par induction selon l'invention, et, - Figure 5 : représente schématiquement, en vue en coupe, un exemple de réalisation d'un appareil de chauffage par induction selon l'invention montrant notamment l'usage d'écrans amovibles. Sur la figure 1 est représentée schématiquement une tour de galvanisation 21 d'une ligne de galvanisation. En aval de la section de revêtement 20 est placée une section de recuit après galvanisation. La bande 1 en provenance du four de recuit plonge dans le bain de zinc 2. Le sens de défilement de la bande est indiqué par la flèche 13. En sortie du bain de zinc, la bande remonte verticalement dans la tour de galvanisation. Elle traverse une essoreuse 3 qui va permettre de ne conserver sur la bande que l'épaisseur de revêtement requise avant de rentrée dans la section de recuit après galvanisation. La bande traverse dans un premier temps l'appareil de chauffage 4 équipé d'un inducteur à flux longitudinal 5 qui va permettre de porter la bande à la température requise pour le recuit après galvanisation. Elle traverse ensuite l'unité de maintien 6 équipée de résistances électriques 7. La bande est ensuite refroidit à l'air par des gaines de refroidissement 8 successives puis à l'eau dans un bac à eau 9. La figure 2 illustre schématiquement le flux magnétique 10 qui résulte d'un inducteur 5 à flux longitudinal. Ce flux est tangent à la surface de bande 1. La figure 3 illustre schématiquement le flux magnétique 11 qui résulte d'un inducteur 12 à flux transversal. Cet inducteur est constitué d'une paire de bobine 12a, 12b. Le flux est dirigé perpendiculairement à la surface de la bande 1. Figure 4 représente schématiquement un exemple de réalisation d'un appareil 14 de chauffage par induction selon l'invention. Cet appareil comprend un inducteur 15 à flux transversal comprenant deux paires de bobines 16a, 16b successives dans le sens de défilement de la bande. Un paire est constituée des bobines placées de chaque côté de la bande 1. Les bobines sont maintenues par des supports 17. Figure 5 illustre plus explicitement le positionnement des écrans amovibles 18a, 18, par rapport à la bande 1, aux bobines 16 et aux plaques support 17. L'appareil comprend également des écrans 18 placés de part et d'autres des rives 19 de la bande. Ces écrans sont amovibles latéralement dans le sens 13 de défilement de la bande de sorte d'influer sur le profil transversal de température de la bande. Par ajustement latéral il faut comprendre un rapprochement ou un éloignement de 2 écrans 18a, 18b placés sur les deux rives 19 opposées de la bande. L'ajustement de la position des écrans permet de régler utle surchauffe des rives pour compenser les effets de bords qui conduisent à un refroidissement plus important des rives. Selon une variante de réalisation de l'invention, les écrans 18 sont également amovibles transversalement pour ajuster leur écartement par rapport à la bande. Cet ajustement complémentaire permet davantage de possibilité de réglage de l'appareil de chauffage.10 REVENDICATIONS1. Appareil (14) de chauffage par induction destiné à chauffer une bande métallique amagnétique (1) en circulation dans une ligne de traitement en continu comprenant une section de revêtement (20), l'appareil étant implanté en aval de ladite section de revêtement dans le sens de défilement de la bande, l'appareil permettant de relever la température de la bande au niveau requis pour obtenir l'évolution souhaitée de son revêtement, caractérisé en ce que l'appareil de chauffage comprend au moins un inducteur (15) à flux transverse. 2. Appareil selon la revendication 1 comprenant des écrans (18) amovibles latéralement dans le sens de défilement de la bande de sorte d'influer sur le profil transversal de température de la bande, caractérisé en ce qu'un ajustement de la position des écrans permet de régler une surchauffe des rives (19) de la bande. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'inducteur (15) à flux transverse comprend au moins deux paires de bobines (16). 4. Procédé de chauffage par induction destiné à chauffer une bande métallique amagnétique (1) en circulation dans une ligne de traitement en continu en aval d'une section de revêtement (20) dans le sens de défilement de la bande, la température de la bande étant relevée au niveau requis pour obtenir l'évolution souhaitée de son revêtement, caractérisé en ce que le chauffage de la bande est réalisé au moyen d'un inducteur (15) à flux transverse. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la section de revêtement permet une galvanisation au trempé et en ce que le chauffage selon l'invention permet de réaliser un recuit après galvanisation. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les rives de la bande sont surchauffées par l'inducteur à flux transverse. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la surchauffe des rives de la bande permet de compenser le refroidissement supplémentaire de celles-ci qui résulte de l'effet de bord.