Domaine technique La présente invention porte sur un procédé pour le revtement d'une bande métallique au trempé, c'est-à-dire par défilement continu à travers un métal liquide. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.

Etat de la technique L'invention sera décrite ici en faisant référence à la galvanisation au trempé d'une bande d'acier. Il faut cependant considérer que cette application n'est mentionnée qu'à titre d'exemple, et que l'invention peut aussi avantageusement tre appliquée à d'autres types de substrats métalliques en forme de bande ou de fil, ainsi qu'avec d'autres métaux et alliages de revtement.

La galvanisation au trempé d'une bande d'acier comprend généralement deux opérations principales, à savoir un recuit de la bande et le dépôt du revtement.

L'installation correspondante comporte dès lors deux grandes parties, à savoir un four de recuit et une cuve de galvanisation.

Le recuit a pour but de préparer la bande, en particulier sa surface, en vue de l'opération de revtement qui suit. En particulier, il assure la recristallisation de la structure écrouie dans le cas d'une bande laminée à froid ; il opère également, dans tous les cas, un nettoyage et un avivage de la surface au moyen d'une atmosphère appropriée, généralement réductrice, comprenant de l'hydrogène et de l'azote.

Schématiquement, la galvanisation conventionnelle consiste à faire passer une bande d'acier à travers un bain de zinc fondu puis, à la sortie de ce bain, à régler l'épaisseur de la couche de zinc par essorage au moyen de lames d'air ou d'azote sous pression.

Au cours de son trajet dans le bain de zinc, la bande est guidée par plusieurs rouleaux, notamment un premier rouleau, dit rouleau de fond, entièrement immergé dans le zinc, sous lequel elle passe avant de remonter verticalement vers la surface du bain, et d'autres rouleaux, dits rouleaux de stabilisation, de déflexion ou de guidage, souvent partiellement ou mme totalement immergés à proximité de la surface supérieure du

bain de métal liquide, destinés à assurer la stabilisation, éventuellement la planéité de la bande revtue, avant son essorage.

Ces rouleaux, motorisés ou libres, entrent en contact avec la surface de la bande en mouvement et peuvent ainsi engendrer des défauts de surface. Ils doivent donc tre fréquemment démontés pour tre inspectés, réparés voire remplacés, car leur état influence considérablement la qualité du revtement de zinc. II en résulte dès lors des arrts fréquents de la ligne de production et une perte de productivité non négligeable.

Par ailleurs, l'homme du métier connaît bien la difficulté de régler et de maintenir la composition du métal de revtement. Celui-ci n'est pratiquement jamais un métal pur, mais plutôt un alliage contenant différents éléments en quantités déterminées mais variables d'un type à l'autre, destinés à améliorer les performances des revtements, comme par exemple les additions d'aluminium dans les bains de galvanisation.

Enfin, les mattes, c'est-à-dire des agrégats de particules de composés intermétalliques, formés entre autres par la dissolution de l'extrme surface des bandes d'acier par le bain de métal liquide, entraînent également des défauts d'aspect bien connus, et doivent donc tre régulièrement éliminées. II en résulte des pertes de temps et de métal, qui nuisent à la productivité et à la rentabilité des procédés conventionnels.

Il a déjà été proposé de remplacer le rouleau de fond par un tube semi-circulaire fixe, également immergé dans le bain de métal liquide, et muni de fentes à travers lesquelles on injecte du métal liquide de revtement. Il se forme ainsi une zone de métal sous pression qui maintient la bande à distance de la surface du tube immergé, sans toutefois que cette distance puisse tre réglée et contrôlée de façon précise.

Dans la pratique également, cette solution ne remédie pas aux problèmes de stabilité de la bande, ni aux défauts de surface causés par le contact avec les rouleaux de guidage, ni davantage à la difficulté de régler la composition du métal liquide, ni enfin aux problèmes liés aux mattes à éliminer.

Présentation de l'invention L'invention a pour objet de proposer un procédé pour le revtement d'une bande métallique au trempé, qui permet de remédier aux inconvénients précités, notamment

en supprimant tous les rouleaux immergés et en assurant une composition constante du métal liquide dans la zone de revtement. Dans un autre aspect, elle propose un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.

Conformément à l'invention, un procédé pour le revtement d'une bande métallique au trempé au moyen d'un métal liquide, dans lequel on fait passer ladite bande dans un volume dudit métal liquide, est caractérisé en ce que l'on fait circuler ladite bande dans un mince canal, en ce que l'on introduit le métal liquide dans ledit mince canal au moins de part et d'autre de ladite bande, et en ce que l'on crée un mouvement de circulation dudit métal liquide par rapport à ladite bande, à l'intérieur dudit mince canal.

On constate alors qu'on effectue donc le revtement par contact de la surface de la bande métallique avec un flux de métal liquide plutôt que d'effectuer un revtement de ladite surface par immersion dans un bain de métal liquide.

Selon l'invention, on alimente ledit mince canal en métal liquide à partir d'une source séparée, constituée par exemple par un réservoir séparé ; un tel réservoir séparé est avantageusement disposé plus haut que ledit mince canal, de façon à assurer l'alimentation au moins partiellement par un effet gravimétrique. Une partie ou la totalité de l'alimentation peut cependant aussi tre assurée par une ou plusieurs pompes.

Selon une caractéristique intéressante, on soumet le métal liquide à au moins un traitement avant de l'introduire dans ledit mince canal. En particulier, ledit traitement peut consister à filtrer le métal liquide avant de l'introduire dans le mince canal. On réduit ainsi le risque de déposer des particules flottantes, telles que des composés intermétalliques, sur la surface de la bande.

Suivant une autre caractéristique, on mesure à des intervalles déterminés, de préférence en continu, la composition chimique et/ou la température du métal liquide et, le cas échéant, on ajuste cette composition chimique et/ou cette température avant d'introduire le métal liquide dans ledit mince canal. Il est ainsi possible de maintenir au moins sensiblement constantes ces conditions régissant l'opération de revtement au trempé de la bande métallique.

Selon une autre caractéristique avantageuse, on réalise l'alimentation dudit mince canal en circuit fermé. On évite ainsi tout contact du métal liquide avec l'air ambiant, et de ce fait tout risque d'altération du métal liquide, en particulier par oxydation.

Selon une caractéristique particulièrement intéressante, on alimente ledit mince canal en métal liquide sous une pression réglable de façon indépendante sur chaque face de la bande. Suivant une méthode bien connue en soi, on règle la pression d'alimentation du métal liquide, selon le cas, en faisant varier la différence de niveau entre le mince canal et le réservoir séparé, ou en modifiant la pression fournie par les pompes d'alimentation.

Suivant encore une autre caractéristique particulièrement avantageuse, la vitesse de circulation du courant de métal liquide par rapport à la bande, à l'intérieur dudit canal mince, est comprise entre 0,1 m/s et 5 m/s.

II s'est avéré avantageux d'appliquer une pression identique de part et d'autre de la bande dans le mince canal. On peut cependant imaginer d'appliquer des pressions différentes de part et d'autre de la bande, notamment en vue d'influer sur la réactivité de surface de ladite bande métallique.

Un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé comprend essentiellement un mince canal, des moyens pour faire circuler la bande à revtir à travers ledit mince canal, ainsi que des moyens pour alimenter ledit mince canal en métal liquide et pour créer un mouvement de circulation du métal liquide par rapport à la bande, à l'intérieur du mince canal.

La section du mince canal suivant l'invention est déterminée de façon à permettre le passage de la bande la plus large qui doit y tre revtue, sans nécessiter de débit excessif de métal liquide.

Compte tenu de la largeur des bandes actuelles, la largeur du mince canal suivant l'invention est généralement comprise entre 1 m et 2 m. Il va de soi que cette largeur pourrait tre augmentée ou diminuée en fonction de circonstances particulières.

La hauteur du mince canal définit l'épaisseur de la couche de métal liquide en circulation, et par conséquent influence aussi le débit de métal liquide dans le mince canal. Cette hauteur est de préférence inférieure à 6 cm, et de préférence encore inférieure à 3 cm, de façon à pouvoir limiter le débit de métal liquide dans le mince canal.

Le mince canal suivant l'invention peut présenter une forme soit plane, soit courbe, en particulier partiellement cylindrique. Dans ce dernier cas, la courbure doit tre limitée afin de ne pas compliquer inutilement la trajectoire et le guidage de la bande.

La bande à revtir circule à travers ledit canal sous l'action de la traction exercée par les systèmes d'entraînement de la ligne de revtement. Sa trajectoire est déterminée par des moyens de guidage, généralement des rouleaux, disposés à l'extérieur du canal, en amont et en aval de celui-ci, de façon à ne pas endommager la surface de la bande pendant l'opération de revtement.

A l'intérieur du mince canal, la bande doit dès lors tre maintenue à une distance minimale des parois du canal, afin d'éviter tout risque de contact avec celles-ci. En règle générale, cette distance est comprise entre 1 mm et 15 mm, en fonction de divers paramètres tels que la vitesse et la largeur de la bande, la nature du métal liquide, la longueur et/ou la forme de la trajectoire du mince canal.

Le mince canal suivant l'invention comporte d'une part des moyens d'alimentation en métal liquide, et d'autre part des moyens pour créer un mouvement de circulation du métal liquide par rapport à la bande, à l'intérieur du mince canal.

Lesdits moyens d'alimentation comprennent au moins un réservoir séparé, d'une capacité nettement plus grande que le mince canal ; ce réservoir est relié au mince canal par un circuit d'alimentation conduisant à des moyens d'introduction du métal liquide dans le mince canal, de part et d'autre de la bande qui y circule. Ces moyens d'introduction peuvent tre constitués soit par des injecteurs disposés à au moins une des extrémités du canal, soit par des injecteurs ménagés dans les parois du canal parallèles au plan de la bande, soit encore par une combinaison de ces deux types d'injecteurs.

Pour assurer la circulation du métal liquide, y compris dans le mince canal, le réservoir séparé peut tre surélevé par rapport au mince canal, ou le circuit d'alimentation peut comporter au moins une pompe.

D'une façon également avantageuse, le dispositif comprend aussi des moyens de contrôle et de réglage de la température et/ou de la composition du métal liquide, des moyens pour ajouter du métal liquide frais ainsi que des moyens pour filtrer le métal liquide avant son introduction dans le mince canal.

En outre, le canal est pourvu de moyens d'étanchéité, tels que des sas à ses extrémités, permettant le passage de la bande mais empchant les fuites de métal liquide.

Enfin, le canal peut avantageusement tre intégré dans un circuit fermé, comprenant également au moins un réservoir d'alimentation, éventuellement surélevé, un circuit d'alimentation du mince canal, un circuit de récupération du métal liquide en excès, des moyens de traitement du métal liquide, et éventuellement au moins une pompe de circulation du métal liquide.

Le procédé et le dispositif de l'invention permettent de revtir une bande par immersion dans un courant de métal liquide animé de vitesses élevées par rapport à la bande.

Ces vitesses sont supérieures à celles qui résultent du défilement de la bande dans un bain de métal liquide au repos.

Par rapport à la technique antérieure, le procédé de l'invention offre de nombreux avantages, qui seront explicités plus loin, lors de la description des dessins annexés.

Brève description des dessins Des exemples de réalisation du dispositif de l'invention sont représentés de façon schématique dans les dessins annexés, dans lesquels la Fig. 1 rappelle le principe d'une installation conventionnelle de revtement au trempé de la technique antérieure ; la Fig. 2 montre le principe du procédé de la présente invention ; la

Fig. 3a illustre un premier cas d'application du procédé de l'invention, avec un mince canal rectiligne pratiquement horizontal ; la Fig. 3illustre un deuxième cas d'application du procédé de l'invention, avec un mince canal courbe en forme de parabole ; la Fig. 3c illustre un troisième cas d'application du procédé de l'invention, avec un mince canal approchant la trajectoire habituelle de la bande dans un bain de métal liquide ; la Fig. 4 montre différentes dispositions des orifices d'alimentation en métal liquide, ménagés dans les parois du mince canal (Fig. 4a, b, c) ; et la Fig. 5 illustre différentes configurations possibles du mince canal avec son circuit d'alimentation en métal liquide (Fig. 5a, b, c, d).

Ces figures ne constituent que des représentations schématiques simplifiées, dans lesquelles on n'a reproduit que les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention. Le sens de circulation du métal liquide est indiqué par des flèches. Des éléments identiques sont désignés par les mmes repères numériques dans toutes les figures.

Modes de réalisation de l'invention La figure 1 représente un dispositif conventionnel de galvanisation au trempé d'une bande d'acier, intégré dans une ligne de traitement. Dans ce dispositif, une bande à revtir 1 est traitée dans un four de recuit continu 2, dont elle sort par une trompe 3 pour plonger dans un bain de zinc en fusion 4. La bande 1 passe sous un rouleau de fond 5, complètement immergé dans le zinc liquide 4, puis elle est guidée par des rouleaux de stabilisation 6 immergés à proximité de la surface supérieure du bain de zinc 4, avant de quitter le bain de zinc suivant une trajectoire verticale. L'excès de zinc est essoré au moyen de lames de gaz, généralement d'air ou d'azote, sous pression 7.

La bande 1 monte ensuite verticalement jusqu'à un rouleau de déviation supérieur 8, qui est situé suffisamment haut pour que le revtement de zinc soit solidifié avant de l'atteindre. La bande 1 poursuit ensuite son chemin dans la ligne de traitement.

Dans ce dispositif classique, la bande à revtir 1 circule à travers un bain de zinc liquide au repos 4, et elle est en contact direct avec plusieurs rouleaux immergés 5,6.

Le principe du procédé de l'invention est illustré dans la figure 2. Ici, la bande à revtir 1, provenant d'un four de recuit continu non représenté, circule à travers un mince canal 10 dans lequel on a créé un courant de métal liquide 9. Dans cette figure, le canal 10 est rectiligne et légèrement incliné vers le haut, et la circulation du métal liquide est assurée par une pompe 11. Dans cette illustration, la bande 1 et le courant de métal liquide 9 circulent dans le sens ascendant, indiqué par des flèches. Des systèmes d'étanchéité, non représentés, sont prévus aux extrémités d'entrée et de sortie de la bande 1 dans le canal 10.

D'autres configurations possibles sont illustrées et décrites dans la figure 3. Cette figure 3 montre comment il est possible de contrôler, au moins en partie, la position de la bande dans un mince canal, suivant le procédé de l'invention.

Comme on l'a indiqué plus haut, on crée un mouvement de circulation du métal liquide, par exemple du zinc en fusion, dans le canal 10, de part et d'autre de la bande 1. Ce courant circule de préférence à grande vitesse, et s'accompagne inévitablement de gradients de pression entre la bande 1 et les parois du canal 10. Les chemins hydrauliques que le métal liquide suit dans le canal 10 peuvent tre conçus de façon à créer des différences de pression entre les faces de la bande et à influencer ainsi la position de la bande dans le canal. En effet, mme si elles sont de faible amplitude, ces différences de pression agissent sur des surfaces importantes, à savoir la surface des deux faces de la bande dans le canal, et elles peuvent ainsi générer des forces considérables.

A titre d'exemple, une différence de pression entre les deux faces de la bande peut tre obtenue de plusieurs manières : en créant des débits de métal liquide différents sur les deux faces, tout en conservant des vitesses de circulation suffisantes ; en modifiant la distance entre la bande et la paroi du canal : à débit de métal égal, une diminution de cette distance entraîne une augmentation de la pression ; en différenciant l'injection de métal liquide entre les deux faces de la bande, en ce qui concerne aussi bien la pression d'injection que le nombre et/ou la disposition des injecteurs.

La figure 3a illustre le cas simple d'un mince canal 12 rectiligne, pratiquement horizontal, dans lequel la bande 1 circule à égale distance des deux parois. Les pressions 13 exercées sur la face inférieure de la bande sont plus élevées que celles 14 appliquées sur la face supérieure, afin de supporter le poids de la bande 1 tout en maintenant celle-ci en position centrée dans le canal 12.

Dans la figure 3b, le canal 15 présente la forme d'une parabole, correspondant à la forme dite"en chaînette"que prend naturellement la bande 1 suspendue librement entre deux rouleaux supérieurs non représentés.

Une telle trajectoire parabolique de la bande 1 peut tre maintenue par un contrôle permanent de la vitesse de la bande en amont et en aval du canal 15. Elle est aussi maintenue grâce aux pressions que le métal liquide exerce sur la bande ; si les pressions 16 sur la face interne sont plus élevées que celles 17 exercées sur la face externe, elles sont mme capables de compenser une traction dans la bande. Dans une telle configuration du canal, il est particulièrement aisé d'assurer l'étanchéité du canal, en recueillant le métal liquide débordant aux deux extrémités du canal pour le réintroduire dans la partie inférieure, par exemple à l'aide de pompes 18.

Enfin, la figure 3c montre un canal 15 d'une forme proche de celle du trajet habituel d'une bande 1 dans une installation de revtement au trempé du type illustré dans la figure 1. Dans cette configuration, la bande 1, qui subit la traction exercée par la ligne de traitement, est supportée par l'application de pressions 19 plus élevées sur la face interne que celles 20 exercées sur la face externe. En outre, la bande 1 peut tre guidée de façon contrôlée tant à l'entrée qu'à la sortie du canal, par des pressions différentielles 21, qui remplacent avantageusement, c'est-à-dire sans contact, les rouleaux de guidage 6 de la figure 1.

Ici également, l'étanchéité du canal est assurée avec facilité en recueillant le métal liquide en excès aux deux extrémités du canal pour le réintroduire dans la partie inférieure, par exemple à l'aide d'une pompe commune 22.

L'alimentation du mince canal en métal liquide est de préférence assurée par des orifices ménagés dans les parois du canal, de façon à répartir d'une façon aussi uniforme que possible les pressions agissant sur les faces de la bande.

La figure 4 montre diverses dispositions possibles de ces orifices d'alimentation dans une portion d'une paroi de canal 23. Dans les exemples représentés, les orifices peuvent tre soit des fentes 24 parallèles et/ou perpendiculaires à la direction 25 de déplacement de la bande (Fig. 4a), soit des orifices, par exemple circulaires 26, disposés suivant des lignes également parallèles à la direction 25 de déplacement de la bande (Fig. 4b), soit encore des orifices, par exemple circulaires 27, répartis régulièrement, par exemple en quinconce, dans la paroi du canal (Fig. 4c).

Ces dispositions sont données à titre de simples exemples et n'excluent nullement toute autre disposition d'orifices permettant d'obtenir une répartition uniforme des pressions dans le canal.

On a déjà mentionné plus haut la possibilité, dans le procédé de l'invention, d'effectuer différentes opérations sur le métal liquide en circulation, en particulier de filtrer les particules de composés intermétalliques et de contrôler et/ou d'ajuster la température et/ou la composition chimique du métal liquide, avant de l'introduire dans le canal de revtement.

Par ailleurs, on a également souligné l'intért de prévoir un réservoir extérieur, c'est-à- dire distinct du mince canal proprement dit mais communiquant avec celui-ci, et de mettre le métal liquide en circulation entre le mince canal-de faible capacité-et le réservoir extérieur de plus grande capacité.

La figure 5 illustre différentes configurations possibles du circuit du métal liquide, avec une unité de traitement, éventuellement combinée à un réservoir extérieur surélevé.

Dans la disposition de la figure 5a, un canal rectiligne horizontal 12, parcouru par une bande 1, est alimenté en direct au moyen d'une pompe 28. Le métal liquide est récupéré aux extrémités du canal 12 et renvoyé par la pompe 28, d'abord à une unité de traitement 29 et ensuite directement dans le canal 12.

La figure 5b représente également un canal rectiligne horizontal 12 parcouru par une bande à revtir 1. Ce canal 12 est alimenté par gravité à partir d'un réservoir surélevé 30 de grande capacité, tandis que le métal liquide en excès est récupéré aux extrémités du canal 12 et renvoyé, toujours par gravité, dans un réservoir de collecte 32. A partir de celui-ci, le métal liquide est alors renvoyé au réservoir surélevé 30 au moyen d'une pompe 31. Une unité de traitement 29 est placée entre le réservoir 30 et le canal 12 et/ou entre la pompe 31 et le réservoir 30.

La configuration de la figure 5c est analogue à celle de la figure 5a, avec la différence que le canal 33 épouse ici le trajet de la bande 1 dans une ligne de revtement au trempé conventionnelle. Le métal liquide en excès est récupéré aux extrémités surélevées du canal 33 et renvoyé au point bas de ce canal, à travers une pompe 28 et une unité de traitement 29.

Enfin, la figure 5d illustre une disposition, analogue à celle de la figure 5b, mais où le canal 33 épouse le trajet de la bande 1 dans une ligne de revtement au trempé conventionnelle. Le canal 33 est alimenté directement en son point bas par gravité, à partir d'un réservoir surélevé 30 de grande capacité ; le métal liquide en excès est récupéré aux extrémités surélevées du canal 33 et renvoyé, également par gravité, dans un réservoir de collecte 32. A partir de celui-ci, le métal liquide est renvoyé au réservoir surélevé 30 au moyen d'une pompe 31. Une unité de traitement 29 est prévue entre le réservoir 30 et le canal 33, et/ou entre la pompe 31 et le réservoir 30.

Par rapport à la technique antérieure d'immersion d'une bande en mouvement dans un bain de métal liquide, de grand volume, au repos, la présente invention offre de nombreux avantages, en ce qui concerne aussi bien le procédé proprement dit que la qualité des produits revtus.

En matière de procédé, un avantage important est la grande souplesse conférée à la ligne de traitement concernant la nature du métal déposé. Il suffit en effet de changer de réservoir d'alimentation pour passer d'un revtement à un autre.

D'autre part, la circulation continue du métal liquide entre le canal de revtement et un réservoir séparé permet de traiter le métal liquide en continu. On peut en effet

contrôler, et au besoin ajuster, tant la température que la composition chimique du métal liquide.

Il est également possible d'éliminer les mattes, c'est-à-dire les particules de composés intermétalliques qui flottent dans le métal liquide et qui risquent de se déposer sur la bande. Cette élimination peut se faire par toute méthode appropriée, telle que filtrage, décantation, centrifugation, etc., en particulier dans l'unité de traitement mentionnée plus haut.

Enfin, il convient de souligner la facilité de maintenance du dispositif de l'invention. Les rouleaux immergés ayant disparu, la maintenance concerne essentiellement les pompes, qui peuvent d'ailleurs tre doublées et dès lors entretenues en alternance sans que la ligne de revtement doive tre mise à l'arrt.

La qualité du revtement dépend notamment de la réactivité entre le métal de revtement et la surface de la bande à revtir. A titre d'exemple, les aciers à haute résistance destinés à tre galvanisés pour l'industrie automobile, ont une surface faiblement réactive à l'égard du zinc ; il en résulte un manque de mouillabilité qui peut conduire à de graves défauts de revtement.

A cet égard, on a constaté que la vitesse relative élevée entre la bande et le métal liquide dans le canal de revtement provoquait une amélioration de la réactivité entre le métal liquide et la bande, et contribuait à supprimer les défauts de revtement précités.

De mme, l'instauration d'une vitesse relative significative, par exemple de 0,5 m/s à 1 m/s, entre la bande et le métal liquide dans le canal, contribue à réduire le risque de collage sur la bande, de particules en suspension dans le métal liquide. Cet effet s'ajoute à celui de l'opération d'élimination des mattes mentionnée plus haut.

Enfin, le procédé de l'invention rétablit la symétrie entre les deux faces de la bande, du fait qu'aucune des deux faces de la bande n'est désormais plus en contact avec des rouleaux. La durée réelle et les conditions d'exposition des deux faces de la bande au métal liquide sont identiques.

Le dispositif de l'invention est nettement plus simple que les dispositifs conventionnels de galvanisation au trempé. Il nécessite une moins grande quantité de métal liquide, il offre une plus grande souplesse de fonctionnement et il permet d'obtenir des produits revtus de meilleure qualité. Enfin, il peut s'intégrer, sans difficulté importante, dans une ligne de traitement existante, comme le montre la figure 3c.