A.- O._ a travaillé en qualité d'aide-chaudronnier au service de la société G._ SA de 1971 à 1975, puis de 1978 à 1993. Depuis lors, il n'a plus exercé d'activité lucrative. Le 29 mai 1996, il a présenté une demande de rente de l'assurance-invalidité. Après avoir recueilli des renseignements d'ordre médical, l'Office cantonal AI du Valais (OAI) a rendu une décision, le 19 novembre 1997, par laquelle il a accordé à l'assuré, à partir du 1er avril 1997, un quart de rente, fondée sur un taux d'invalidité de 45 %. Saisi d'un recours, le Tribunal cantonal valaisan des assurances l'a rejeté par jugement du 5 octobre 1998. Par arrêt du 16 septembre 1999, le Tribunal fédéral des assurances a admis le recours de droit administratif interjeté par O._, annulé (sans examen sur le fond) le jugement entrepris, ainsi que la décision de l'OAI du 19 novembre 1997 et renvoyé la cause au Tribunal des assurances du canton du Valais pour qu'il procède à une instruction complémentaire et rende un nouveau jugement. La cour cantonale a requis l'expertise des médecins du Centre multidisciplinaire de la douleur à X._ qui ont établi leur rapport le 28 décembre 1999 et ont répondu le 8 janvier 2000 à des questions complémentaires. B.- Par jugement du 17 avril 2000, le Tribunal des assurances du Canton du Valais a accordé à O._, avec effet rétroactif au 1er avril 1997, un quart de rente d'invalidité de 332 fr. par mois pour lui-même, une rente d'un quart pour épouse de 100 fr. et une rente d'un quart pour l'enfant A._ de 133 fr. C.- O._ interjette recours de droit administratif contre ce jugement dont il demande l'annulation. Il conclut, principalement, à l'octroi d'une rente d'invalidité entière et, subsidiairement, à l'allocation d'une demirente d'invalidité, à partir du 1er avril 1997. Il sollicite le bénéfice de l'assistance judiciaire pour la procédure fédérale. L'office AI conclut au rejet du recours. L'Office fédéral des assurances sociales n'a pas présenté de détermination. D.- Par décision du 3 juin 1999, l'OAI a octroyé à O._ une demi-rente d'invalidité à raison de cas pénible, avec effet rétroactif au 1 juillet 1998.