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La présente invention se rapporte à la fabrication de. matériel de fer en feuillard, enduit de métaux tels que l'étain et l'alliage étain-plomb. Elle fera l'objet d'une description dans une forme de réalisation donnée à titre d'exemple et ayant trait à la production de matériel enduit à l'étain, comme celui qui est très employé dans la fabrication de conserves et @
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récipients similaires pour produits alimentaires et autres denrées emballées..
Une partie importante du matériel de fer en feuillard du commerce à revêtement d'étain se fabriquait autrefois par des procédés d'immersion à chaud avec emploi de fondant, le feuil- lard étant passé à travers un bain d'étain fondu, après avoir été traité avec le fondant, en une longueur de parcours suffi- sante pour assurer le mouillage par l'étain fondu et l'élimina- tion du fondant adhérent, après quoi on faisait passer les feuillards à partir du bain à travers un appareillage de sortie approprié, lequel comporte des cylindres de sortie. Il était de pratique courante de faire nager un bain d'huile à haute tempé- rature sur la surface du bain d'étain, ce bain d'huile entou- 'rant les cylindres de sortie, et d'enlever les feuillards à travers l'huile.
Il est possible par ce procédé de préparer des produits étamés, mais l'enduit d'étain à tendance à être rela- tivement épais; d'autrepart, le procédé est relativement lent.
Il a déjà été proposé de fabriquer du matériel à enduit d'étain par des procédés continus d'immersion à chaud, en uti- lisant du matériel'en bande laminé à froid, de longueur illimi- tée, le procédé étant en général celui qui a donné satisfaction dans la galvanisation continue et dans l'enduction continue de matériel de fer avec de l'aluminium. Les opérations continues d'enduction, du fait de leur débit beaucoup plus grand, sont en tant que procédés beaucoup plus économiques que les procédés antérieurs d'enduction de feuillard, mais il s'est avéré impos- 'sible jusqu'ici de régler l'enduit aux limites prescrites dési- rées pour des vitesses de fonctionnement dépassant environ 12 mètres par minute.
On rencontre des difficultés non seulement dans le maintien d'une uniformité satisfaisante de l'enduit sur les diverses parties de,la bande continue, mais, ce qui est plus important encore, les enduits ont tendance à être plus
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épais que ce qui estactuellement souhaité.
Avec le. progrès récents dans les procédés d'emballage, le développement a'enduits genre vernis pour matériels étamés et la classification de divers usages d'emballage, la nécessita
3'enduits d'étain très minces et soigneusement réglés a fait que l'industrie aux Etats- Unis tend à s'écarter des produits l'immersion à chaud et à se tourner vers le dépôt électrolyti- que de l'étain. Par les procédés électrolytiques on peut appli- quer uniformément des enduits d'une minceur extrême de même que des enduits ayant des épaisseurs approchant celles qui sont obtenues jusqu'ici dans l'immersion à chaud.
On a installé des chaînes à grand débit et perfectionnées pour la production électrolytique de fer-blanc et, aux Etats-Unis, elles produi- sent actuellement la majeure partie du matériel étamé en usage.
L'étain est un métal coûteux et, bien qu'il soit généralement plus onéreux, poids pour poids, d'appliquer l'étain par élec- trolyse que par immersion à chaud, lorsque des enduits très minces-donnent satisfaction, comme c'est le cas pour la majori- té des applications, le premier procédé cité permet de réali- ser des économies substantielles.
Un objet fondamental de la présente invention est d'appor- ter un moyen et un procédé suivant lesquels il est possible de fabriquer une bande à enduit d'étain ou d'alliage étain-plomb par un procédé d'immersion en continu à-grande vitesse avec néanmoins un contrôle total de la nature de l'enduit en,ce qui concerne l'uniformité et l'épaisseur, ce qui permet de réalisel des économies substantielles par comparaison avec les procédés électrolytiques et de fabriquer des produits avec des épais- seurs d'enduits comme celles que l'on ne pouvait obtenir jusqu' ici que par galvanisation.
Un objet de l'invention est encore d'apporter un moyen et un procédé suivant lesquels on peut fabriquer un produit en-
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duit d'étain ou d'alliage étain-plomb avec un fini supérieur et un meilleur-contrôle de la trempe que ce qui était possible jusqu'ici.
Ces objets et d'autres objets de l'invention qui seront énoncés ci-après ou qui-apparaitront à l'homme de métier à la lecture'de contexte sont-réalisés par ce procédé et par l'em- ploi de l'appareillage dont on va maintenant décrire une-forme de réalisation à titre d'exemple. On se rapportera aux dessins d'accompagnement dans lesquels : la figure 1 est une représentation schématique d'un ensem- ble d'appareillages convenant à la mise en oeuvre de l'inven- tion.
La figure 2 est une vue longitudinale en coupe d'un bac d'enduction et de l'appareillage qui l'accompagne.
On va décrire ici (1) un mode de préparation du matériel ferreux en bande, c'est-à-dire d'une bande laminée à froid des- tinée à être enduite, (2) un procédé et appareillage d'enduc- tion comprenant un moyen et un procédé pour contrôler l'épais- seur et l'uniformité de l'enduit, et (3) un procédé et appareil lage de finissage. Le procédé et l'appareillage de finissage, la préparation du matériel en vue de l'enduction, et l'enduc- tion proprement dite, le mode et l'appareillage de contrôle de l'épaisseur et.de l'uniformité de l'enduit sont inter-dépen- dants comme on le verra ci-après.
Préparation en vue de l'enduction.
Dans la mise en application de l'invention, on a trouvé que lorsque de la bande d'acier laminée à froid a ses surfaces adéquatement préparées pour l'enduction dans un bain d'étain ou d'alliage étain-plomb de manière à ne pas devoir utiliser un fondant, le métal étant si aisément mouillable par le bain d'enduction fondu que l'on peut utiliser une courte durée d'immersion, avec comme conséquence un minimum de production
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d'alliage d'interface, il devient possible de contrôler l'épaisseur et l'uniformité de l'enduit appliqué par un trai- tement effectué dans un bain d'huile à haute température ou substance similaire surnageant le bain fondu d'enduction. Ce traitement comporte l'emploi de frotteurs comme cela sera ex- pliqué plus en détail par la suite.
Le traitement aux frotteurs sera toutefois inefficace si la bande lorsqu'elle émerge du bain fondu d'enduction porte sur ses surfaces une matière étrangère quelconque comme par exemple du fondant, de la batti' ture, de l'oxyde ou de la saleté; le contrôle total de l'épais. seur de l'enduit ne sera pas possible s'il y a production excessive d'alliage d'interface.
Le mode de préparation de la bande pour l'admission dans le bain de métal fondu d'enduction peut être celui qui est exposé dans le brevet américain N 2.110.893 publié le 13 mars 1938, et le brevet américain 2.136.957 publié le 16 novembre 1938, tous deux au nom de Tadeusz Sendzimir comme inventeur.
Une forme de réalisation de l'appareillage donnée à titre d'exemple est représentée dans la figure 1, dans laquelle une paire de dispositifs de dévidage 1 et la, pourvus chacun d'une cisaille 2 ou 2a, sont utilisés pour fournir une longueur con- tinue de bande ferreuse laminée à froid 3. Un appareillage de soudage au gaz,ou appareillage analogue, représenté schématique- ment en 4, est utilisé pour attacher les extrémités respectives des bandes ensemble avant que le matériel alimenté en continu atteigne un disposiftif de parcours en boucles 5. On comprendra que le dispositif de parcours en boucles peut prendre diverses formes ; il aura une capacité suffisante pour tenir compte du cycle de changement de bobine et de soudage.
Le nombre 6 indique un agencement à, cylindres de pincement mû par moteur, destiné à enlever la bande du dispositif de par- cours en boucles ; peut le supposer pourvu de moyens appro-
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priés de guidage et de tension.
La bande laminée à froid est normalement exempte d'écail- les, mais ses surfaces sont recouvertes de lubrifiant de lami- nage. La bande de fer au début du procédé doit être sans écail les, c'est-à-dire que ses surfaces doivent être exemptes de tout oxyde d'une épaisseur telle qu'il s'écaillerait au cintra- ge. Un traitement de la bande pour éliminer le lubrifiant de laminage ou autres matières étrangères sur ses surfaces est à recommander avant l'entrée de la bande dans un four de réduc- tion décrit ci-après. On peut effectuer un dégraissage par les solvants, mais un nettoyage chimique, comprenant un mouillage et un séchage, par exemple avec une solution caustique avec ou sans électrolyse est en général moins onéreuse.
On mentionne également un autre mode, encore moins coûteux, d'élimination du contaminant superficiel organique ou combustible dans les dits brevets de Sendzimir; il comprend le passage de la bande à travers un four d'oxydation indiqué schématiquement en 7. Ici, la bande est chauffée à une température par exemple d'environ 426 C en atmosphère oxydante, si bien que les huiles, graisses et autres matières combustibles sont enlevées de ses surfaces par combustion.
Après le prétraitement mentionné plus haut, la bande por- tera sur ses surfaces un enduit mince, uniforme et réglé d'oxy- de ou autre substance réductible. Une manière de désigner le caractère de l'enduit réductible est d'indiquer que cet,enduit ne doit pas être plus épais qu'une couleur de trempé oiydée allant du jaune au bleu et passant légèrement au gris. En aucun cas l'enduit ne présentera le caractère d'une écaille, c'est-à.= dire d'un enduit suffisamment épais pour se débiter en écailles lors du cintrage. Lorsque l'enduit est mince, uniforme et réglé comme précisé ci-dessus, il sera réduit dans le four de réduc- tion mentionné ci-après, donnant une surface aisément mouillée
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par le métal fondu d'enduction et produisant en même temps une adhérence excellente.
La bande, après l'un quelconque des prétraitements indi- qués plus haut, va ensuite à un four ou section de four 8 où elle est chauffée en atmosphère réductrice, de préférence une atmosphère contenant de l'hydrogène et une basse teneur en humidité. La bande sera chauffée à des températures de réduc- tion et pourra être davantage chauffée pour un recuit ou détrempe. En général la température à l'intérieur du four 8 sera dans l'intervalle d'environ 398,8 C à 787,7 C, ou pourra atteindre et dépasser 954.4 C. suivant l'effet de détrempe recherché.
La bande passe tout d'abord à travers une section de refroidissement 9 qui est en communication avec le four de réduction 8 à une extrémité et est reliée à l'autre extrémité par une conduite de décharge 10 avec le bain de métal fondu d'enduction contenu dans un bac ou récipient approprié 11.
L'extrémité de la conduite de décharge 10 s'étend en dessous de la surface du métal fondu d'enduction, si bien que le bain constitue un joint pour cette extrémité de la section de refroi. dissement. Le gaz contenant de l'hydrogène ou autre gaz réduc- teur, employé dans la section de refroidissement 9 et la sec- tion de réduction 8, est de préférence introduit dans la condui te de décharge au voisinage de l'entrée dans le bain, et, s'écoulant en contre-courant par rapport à la bande, il-sort à l'extrémité d'entrée du four de réduction.
Avec un appareil à étanchéité satisfaisante et avec un gaz réducteur approprié, il est ainsi possible non seulement de réduire la couche mince, réductible de manière contrôlée, sur les surfaces de la bande lorsqu'elle entre dans le four de réduction, mais également de protéger les surfaces de la bande jusqu'à ce qu'elle soie submergée dans le bain de métal fondu d'enduction. Dans la sec-
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tion de refroidissement et la conduite de décharge, la tempéra- ture de la bande est abaissée à une valeur proche de la tempé- rature du bain de métal fondu.
Pour ces raisons, la bande qui entre dans le bain est dans un état qui lui permet d'être instantanément mouillée par le métal fondu d'enduction, si bien qu'un fondant n'est pas nécessaire et que le trajet de la bande à travers le métal fondu d'enduction peut être réduit à un minimum, empêchant ainsi la formation de l'alliage interfacial.
Contrôle de l'épaisseur d'enduit.
On représente dans la figure 2 à une échelle un peu plus grande le bac d'enduction 11 et l'appareillage attenant. Les dimensions du bac sont établies de préférence à la valeur mini- mum pratique lui permettant de loger l'extrémité de la conduite de décharge 10, le cylindre de bac 12 et la boite à huile 13, avec suffisamment de place pour l'addition de métal au bain 14 lorsque cela est nécessaire, et pour écumer le bain. On appli- quera de la chaleur au bac 11, de préférencemais nonnécessaire- ment par un moyen électrique (non représenté). Etant donné que la bande 3 entre dans le bac à une température voisine de celle du bain (plus ou moins 27,7 C), la quantité de chaleur addi- tionnelle, lorsqu'il en faut, n'est pas importante.
La bande 3 quitte le bain à travers la boîte à huile 13 qui, comme on peut le voir, est supportée de manière à ce que son extrémité inférieure plonge en dessous de la surface du bain. Cette boite contient une colonne d'huile 15 ou son équi- valent qui, étant plus légère que le métal 14, flotte donc au- dessus de sa surface à l'intérieur de la boite, abaissant la surface du bain jusqu'à un certain niveau comme on peut le voir en 16.
L'huile 15 dans la boite 13 est de préférence maintenue à une température voisine de celle du métal dans le bain 14, et en tout cas dans un tel rapport avec le point de fusion du
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métal d'enduit de la vitesse de passage de la bande que l'en- duit formé sur la bande 3 ne se solidifie pas au cours de son passage à travers cette portion de l'huile, tout au moins, où le traitement que l'on va décrire ci-après est effectué. On peut utiliser en ce qui concerne la boite 13 un moyen (non figuré) permettant le maintien d'une température ou gradient de température voulu.
On comprendra facilement que la substance utilisée dans la boité 13 est ordinairement une huile de palme cuite ; cepen- dant, d'autres substances qui sont liquides aux températures considérées et qui sont non miscibles avec le métal fondu d'enduction peuvent s'employer. Ces autres substances non seu- lement comprennent des matières oléagineuses capables de sup- porter les températures requises sans décomposition, mais auss les matières de caractère non oléagineux capables de satisfaire aux exigences formulées, par exemple du soufre fondu. Tour l'application d'un enduit d'étain, les températures requises seront de l'ordre d'au moins 204,4 à 260 C environ.
L'étain a un point de fusion de 231,6*C; dans la pratique à l'échelle technique, le bain est ordinairement maintenu entre 273,8 et
310 C, la température préférée étant voisine de 285 C. L'étain étant à la température préférée, on a utilisé avec entière satisfaction une température moyenne de bain d'huile de 251,6 C
L'huile dans la boite 13 doit être suffisamment chaude, compté tenu de la vitesse de trajet de la bande enduite, pour.garder à l'état fondu l'enduit métallique sur la surface de la bande alors que cette dernière est traitée dans le bain d'huile comme on va le décrire ci-après. D'un autre côté, l'huile dans la boite ne peut pas atteindre une température égale ou supé- rieure à son point d'éclair.
Pour la commodité, le terme huile sera employé par la suite pour désigner la substance liquide à travers laquelle passe la bande enduite lorsqu'elle émerge
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du bac.
On a trouvé qu'il est possible de traiter la bande endui- te, tandis que l'enduit qui est dessus est fondu, de manière à contrôler l'épaisseur de l'enduit et de manière à produire des enduits résiduels très minces, au moyen de frotteurs, pourvu que certaines conditions soient remplies.
Les frotteurs efficaces à cet effet doivent être immergés dans le corps d'huile pour produire un enduit exempt de striu- res et d'érafflures. Ils doivent être quinconce et en position interdigitale de manière à produire une déflection de la bande en vue d'obtenir un enduit d'épaisseur uniforme. Lorsque la bande est déviée, elle est élastiquement aplanie en dépit de l'ondulation naturelle, de la cambrure ou manque d'égalité du matériau. En outre, une grande quantité du matériau laminé à froid n'est pas de calibre uniforme sur toute sa largeur, par exemple il peut être laminé avec un léger bombement au centre.
On peut prendre des mesures pour que les frotteurs en position interdigitale, qui dévient la bande tandis que cette dernière est portée au delà de ceux-ci sous tension, entrent en contact avec la bande de manière égale et uniforme sur toute sa lar- geur, malgré ces défauts.
Les frotteurs doivent être construits de manière à avoir une ligne de contact étroite avec la bande. Dans la pratique technique, les corps des frotteurs ont une épaisseur répondant aux exigences de robustesse et de rigidité, mais ils.diminuent coniquement en direction de l'arête de contact et ils sont fabriqués de manière à avoir un rayon de 1,58 mm au nez lorsqu' ils sont neufs. Cette dimension précise peut varier, mais les frotteurs doivent être construits de manière à ce qu'ils pré- sentent une surface de portée relativement étroite. Vu que le nez est formé avec un rayon, il est évident qu'initialement les frotteurs auront substantiellement un contact linéaire avec
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la bande.
Il se produit une usure lorsque la bande est tiré. à l'arrière du nez du frotteur, si bien qu'après un certain temps de fonctionnement, la ligne de contact pourra s'élargir par exemple à 0,79-1,58 mm, voire un peu plus ; une lar- geur de surface de portée dépassant par exemple 2,38 mm ne donne pas les résultats désirés. En pratique, les frotteurs satisfaisants ont été fabriqués en de l'acier contenant environ 0,70% de carbone, ces frotteurs ayant une durée à l'usure qui rend leur emploi satisfaisant au point de vue économique. On ne s'écarte pas de l'esprit de l'invention lorsqu'on fabrique les frotteurs en un métal plus dur pour réduire l'usure ou lorsqu' on forme les nez des frotteurs en un alliage dur tel que le carboloy.
De même, plutôt qu'une lame à corps relativement épais avec un nez cônique et arrondi, il est possible d'employer une lame frotteuse qui a une épaisseur de l'ordre de 0,79 à 1,58 mm., supportée par des organes arrières plus épais pour conférer la rigidité nécessaire. On peut rendre ajustable une telle lame mince dans ses organes arrières pour tenir compte de l'usure et, initialement, on peut à volonté l'arrondir ou non à son nez de contact.
Pour des raisons qui ne sont pas entièrement élucidées, les frotteurs doivent être placés de manière à s'incliner vers le bas, lorsqu'on s'éloigne de la bande, en supposant que la bande quitte le bac dans une direction substantiellement verti, cale. On obtient les meilleurs résultats lorsque les trotteurs penchent vers le bas d'environ 10 à 15 par rapport à une lign$ normale menée à la surface de la bande. Les frotteurs enlèvent de fait une partie du métal fondu d'enduction de la surface de la bande, métal d'enduction fondu qui s'écoule de nouveau dans le bain.
D'une certaine manière, l'inclinaison vers le bas das frotteurs assiste l'enlèvement du métal fondu d'enduction,
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bien qu'il soit douteux que le métal ait tendance à couler le long des surfaces des frotteurs étant donné que seuls les nez des frotteurs ont tendance à s'étamer.
Néanmoins, on a trouvé qu'il convient d'utiliser des frotteurs métalliques qui sont mouillables par le métal fondu d'enduction. On peut employer des frotteurs non mouillables comme ceux qui sont fabriqués en stéatite ou autres substances non métalliques et relativement dures, spécialement dans les opérations à grande vitesse ;
on a trouvé qu'elles présentent une tendance plus grande à laisser des striures sur la surface du produit enduit aux vitesses plus faibles. ,
Lorsqu'on utilise l'appareillage comme celui qui est représenté dans la figure 2, on ne se sert pas de cylindres à la surface du bain, et la surface du bain en dessous de l'huile est laissée libre pour recevoir le métal fondu d'en- duit enlevé des surfaces de la bande par les frotteurs ou lames
Comme indiqué plus haut, les frotteurs contrôlant efficacement l'épaisseur de l'enduit sont ceux qui se trouvent placés dans l'huile.
Ceci n'exclut pas à priori l'emploi de frotteurs sup- plémentaires situés en-dessous de la surface du métal d'enduit fondu si on juge ceux ci intéressants soit pour assurer l'en- lèvement de l'oxyde ou de la matière étrangère des surfaces de la bande, ou dans le but de dévier la bande en coopération avec un ou des frotteurs se trouvant dans l'huile.
Rien ne peut toucher les surfàces de la bande alors que la bande passe à travers le bain d'huile, à l'exception'des frotteurs. Par exemple, on doit éviter l'emploi de cylindres dans le bain d'huile. Un frotteur unique d'un côté de la bande, opposé à deux frotteurs écartés sur le côté opposé, avec au moins deux des frotteurs dans l'huile, assure un bon contrôle de l'enduit. On a trouvé qu'il est possible de produire des enduits plus minces par l'emploi de deux frotteurs d'un côté
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opposés à trois frotteurs de l'autre côté. On n'a pas constaté qu'un plus grand nombre de frotteurs exerce un effet plus grand.
Les frotteurs effectifs doivent être situés suffisamment loin vers le haut dans l'huile pour permettre un drainage libre
Bien que la condition fondue de l'enduit tende probablement à l'élimination des striures lorsque les surfaces de la bande enduite sont propres au moment où elles atteignent les frot- teurs, on a trouvé que la lame sommitale ne doit pas être cou- verte avec plus que la quantité d'huile suffisante à la proté- ger de l'oxydation et des oxydes flottants, de l'huile carboni- sée et de la crasse qui sans cela produiraient des striures.
Comme indiqué, les frotteurs doivent être placés de maniè- re à dévier la bande en vue d'assurer l'applanissement et le contact uniforme. La position interdigitale des lames trotteuses est variable ; ladéflection doit cependant ne pas être grande ou aiguë au point de causer un striage de la bande. Les lames seront espacées entre elles de manière à donner une déflection appropriée sans produire des cintrages aigus suivant un angle trop grand.
A titre d'exemple, on a trouvé que des lames écar- tées d'environ 10 cm dans la direction de déplacement de la bande donnent entière satisfaction avec l'application d'envi- ron 70 kg/cm2 de tension à la bande lorsqu'on tire cette der- nière au dela des lames, la variation dans la position inter- digitale allant de 0,79 à 1,58 mm ou au delà.
Le réglage du poids de l'enduit dépend de la pression des nez de lames frotteuses contre la bande, du tranchant.des nez de lame, de l'inclinaison des lames et de la caractéristique du matériau de lame en ce qui regarde la mouillabilité ou la non-mouillabilité par le métal fondu d'enduction. La pression des lames frotteuses contre la bande dépend à son tour de la tension de la bande lorsqu'elle est tirée au delà des nez de lame, et du degré de déflection de la bande, déterminé par la
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position interdigitale des nez de lame.
On peut obtenir une variation considérable dans le poids de l'enduit résiduel par le réglage de ces facteurs. En prati- que, on a produit des enduits réussis avec de l'étain dans les- quels le poids d'enduit varie substantiellement depuis environ une demi-livre (227 g) jusqu'à sub mtiellement 2 livres (908 g) par base box (40,46 m2) de feuillards.
Dans la figure 2 on représente un agencement de frotteurs et d'éléments structuraux de support. Une console 17 est atta- chée à la portion sommitale de la boite d'huile par exemple par boulonnage; on comprendra qu'une autre console similaire se trouve en face de.la précédente, ces deux consoles formant une paire se trouvant sur un côté de la voie de cheminement de la bande 3. Entre les deux consoles, des supports transversaux en métal relativement épais,',représentés en coupe en 18, sont fixés par exemple par soudage. Les lames frotteuses 19 sont fixées à ces sùpports de toute manière appropriée. Comme repré- senté dans le dessin, on peut les maintenir en place au moyen. de boulons passant à travers les supports, les lames frotteuses et des organes assurant la rigidité 20.
Sur le côté opposé de la voie de cheminement de la bande, il se trouve une autre paire opposée de consoles, dont une est représentée en.21. Les consoles de cette seconde paire sont toutefois pourvues d'un moyen 22 tourillonnant celles-ci de manière coulissante sur des voies 23 se trouvant sur le sommet de la boîte à huile. On peut déterminer et modifier les- posi- tions des consoles 21 au moyen d'une vis 24 engagée par un filet avec le moyen 22 et tourillonnée comme en 25 dans une console fixée à la boite à huile. Une poignée 26 ou un autre moyen approprié peut servir pour faire tourner l'arbre 24 en vue d'un réglage. Les consoles 21 comprendront des organes de support 27 s'étendant entre elles et portant les lames frot-
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teuses 28 comme décrit précédemment.
Dans l'agencement particulier représenté, trois lames frotteuses sont situées d'un côté de la bande et deux de l'au- tre côté. La position interdigitale des lames frotteuses et les pressions effectives de leurs nez sur la bande sont contrô- lées, chose évidente, par variation des positions des consoles mobiles 21. D'autres agencements sont possibles, y compris le montage des consoles sur un chassis que l'on peut lever hors de la boite à huile lorsqu'il devient nécessaire de changer les lames frotteuses. Deux ou plusieurs lames frotteuses peuvent être placées sur un arbre et les arbres être montés en groupes de manière à ce qu'une lame fraiche puisse être mise en con- tact avec la bande en mettant au point chaque arbre à une nou- velle position.
On notera que toutes les lames frotteuses re- présentées sont situées dans le corps d'huile dans la boite 13.
Après que la bande quitte le bain d'huile, le métal fondu d'enduction se trouvant sur ses surfaces se solidifie rapide- ment et cette solidification peut au besoin être assistée par des injections d'air ou autres moyens de refroidissement. Il est également possible de prolonger le bain d'huile et d'appli- quer des serpentins de refroidissement à l'extrémité supérieure de celui-ci en vue de solidifier l'enduit; cependant, les frot- teurs doivent éngager les surfaces de la bande dans une portion de l'huile où l'enduit demeure à l'état fondu.
Finissage.
Se référant de nouveau à la figure 1, on trouvera généra- lement qu'il convient d'appliquer un système frotteur à la ban- de pour enlever l'excès d'huile de sa surface et renvoyer 1' huile à la boîte à huile. On peut employer des frotteurs 29 sur la branche verticale de la bande lorsqu'elle quitte le bac; on a trouvé qu'à cet effet des tampons en caoutchouc de silico- ne donnent satisfaction.
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On représente la bande passant tout d'abord à un disposi ti de parcours en boucles 30 comportant une circulation forcée d'air pour refroidir la bande à une température peu supérieure à la température ordinaire, par exemple 65,5 C. A la sujte on représente schématiquement une unité de dégraissage par solvant 31. On peut utiliser conjointement avec celle-ci un appareilla- ge de distillation du solvant. On peut également faire appel à un nettoyage avec un alcali en vue du dégraissage.
Le stade suivant consiste à soumettre la bande enduite à une opération de laminage en vue de la trempe et de la produc- tion d'un fini brillant. A cet effet on représente schématique- ment en 32 un laminoir avec des dispositifs tendeurs de bande 33 et 34 de part et d'autre de celui-ci. Lorsque la bande a été dégraissée comme en 31, il peut être avantageux de l'huiler à nouveau avec un lubrifiant adéquat de laminage avant le stade de laminage de trempe. Ceci peut se faire au moyen de trotteurs ou d'un autre moyen approprié représenté schématiquement en 35.
L'enlèvement de l'huile emportée par la bande hors de la boite 13 se fait lorsqu'on désire soit faire un laminage de trempe à sec ou effectuer un laminage avec un lubrifiant différent. Bien qu'il soit préférable de dégraisser la bande soigneusement et d'appliquer ensuite un lubrifiant frais, comme indiqué, il est absolument possible avec un appareillage approprié de faire un laminage trempe de la bande sans enlever l'huile entrainée de la boite 13.
On comprendra que l'on peut employer divers types de la- minoirs pour le laminage de trempe. On donné la préférence au laminoir à froid appelé Senzimir, du.type "beam-backed", non seulement en raison des caractéristiques de laminage plat d'un tel laminoir, mais aussi parce que les cylindres peuvent y être échangés très rapidement, dans la plupart des cas en moins d'une demi-minute, si bien qu'un délai quelconque causé par des
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changements de cylindres est parfaitement compris dans la capa- cité des dispositifs de parcours en boucles dans la chaîne d' enduction, et ne requièrt pas un arrêt de l'opération d'enduc- tion.
On peut évidemment utiliser un autre type quelconque de laminoir présentant de bonnes caractéristiques de laminage et dans lequel un changement de cylindre peut se faire d'une manière expéditive.
Dans les procédés antérieurs de production de fer blanc ou de matériel analogue enduit, il était en usage de soumettre le produit à un laminage de trempe préalablement à l'application du métal d'enduit, que l'application du métal d'enduit se fasse par enduction à chaud ou par galvanisation. Mais une trempe ainsi produite subit un certain revenu soit par la chaleur in- tervenant dans la plongée du produit dans le métal fondu d'en- duction ou, dans le cas'd'un enduit déposé par électrolyse, par le chauffage intervenant dans la "refusion" du dépôt élec- trolytique. En conséquence, il est difficile d'exercer un con- trôle précis de la trempe du produit fini, et pour diverses applications, il était d'usage de chercher à obtenir le produit à diverses trempes, dont les normes sont classées et reconnues.
Les variations par rapport aux normes de trempes désirées étaient chose commune.
Dans la pratique du présent-procédé, on évite cette incer- titude. Il n'y a pas de traitement thermique à la suite du lami nage de trempe, pouvant avoir un effet de revenu, et le pour- centage de réduction effectué dans le laminage de trompe peut être modifié et réglé'avec précision pour donner des produits répondant uniformément aux normes de trempe désirées. Le métal est un produit à grains fins combinant une raideur relative à un degré élevé d'aptitude au revenu, et on réduit grandement le nombre de trempes différentes que l'on doit produire pour répondre aux exigences des diverses applications.
On verra éga-
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lement que dans le procédé actuel on peut assurer le même degré de trempe avec une réduction moindre de l'épaisseur de la bande dans l'opération de laminage de trempe.
L'homme de métier comprendra que la réduction subie dans le laminoir 32 sera d'ordinaire approximativement de 1% à 15%.
Le laminage de trempe du produit après enduction a un au-' tre avantage importante en ce sens qu'il améliore le fini. On obtient un produit ayant un fini supérieur parce que les cylin- dres du laminoir de trempe impriment une nouvelle surface sur la matière enduite d'étain, laquelle est exempte de variations superficielles sporadiques et, avec des cylindres présentant des surfaces miroitantes, peut avoir la surface d'un miroir.
La surface d'un enduit d'étain produit par tension superficiel- le comme dans le trempage à chaud ou par le procédé de "refu- sion" dans lequel une couche d'étain déposée par électrolyse est fondue sur la surface de la bande, ne peut jamais être complètement lisse. Le laminage de trempe du produit enduit de la présente invention réalise par contre un enduit parfait et une brillance de surface qui n'a jamais été obtenue jusqu'ici, du moins d'après ce qu'on oonnait.
Le laminage de trempe réussi, tel qu'il est mentionné ici, dépend toutefois de l'uniformité substantielle de l'enduit au moment ou se fait le laminage de trempe. S'il existe des inéga- lités dans l'enduit, il se produira évidemment un allongement différencia dans le laminoir, lequel détruira la planarité du produit.
Le traitement en-seingé ici permet d'obtenir une bande d'immersion à chaud, enduite à des vitesses élevées avec un enduit montrant une uniformité telle qu'il devient possible pour la première fuie d'effectuer un laminage de trempe réussi après induction,
Après le laminage de trempe,au cas où on a utilisé un lubrifiant et où le lubrifiant n'est pas d'un type acceptable
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par les usagers de fer-blanc, on peut faire passer la bande dans un autre appareillage de dégraissage 36 qui, comme précé- demment, peut être un moyen de nettoyage par un alcali ou de dégraissage au moyen d'un solvant. Ceci en vue d'enlever le lubrifiant de laminage de trempe.
Bien que le matériel enduit d'étain soit fréquemment fourni et vendu à l'état huilé, le marché réclame ordinairement que le lubrifiant de surface soit une huile différant d'un lubrifiant de laminage. D'ordinaire c'est un produit à base d'huile de palme ou d'huile de graines de coton.
Par conséquent on peut faire tout d'abord passer la bande dans une unité d'essuyage et un dispositif de rehuilage indi- qués schématiquement en 37 et comportant des brosses, des cy- lindres à peaux de mouton et des applicateurs appropriés pour l'huile finale désirée. Lorsque le laminage de trempe s'est fait en présence d'huile de palme ou autres huiles végétales, il est possible d'omettre les stades ultérieurs de dégraissage et de rehuilage et de régler la quantité d'huile,'demeurant sur la surface de la bande après passage à travers les cylin- dres, à l'unité d'essuyage.
Un système de parcours en boucles 38, d'absorption ou variable, est utilisé en tête d'un système cisailleur et de mise en tas. Les capacités des systèmes de parcours en boucles 31 et 38 doivent être à même de s'adapter aux délais normale- ment prévus dans les opérations de laminage de trempe, bobinage changement de bobines ou découpage et empilement des'feuillards
Si on le désire on peut enrouler la bande enduite mais, il est plus courant de la cisailler en feuillards. A cet effet une cisaille appropriée 39 du type à aile ou d'un autre type quelconque propre a séparer le matériel alors qu'il se déplace à grandes vitesses, sera combinée à une empileuse ou appareil de mise en tas 40 du type pour fer-blanc.
On peut introduire
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d'autres mécanismes dans la chaîne, par exemple des niveleurs à cylindres, des ébarbeurs d'arêtes, des tables d'inspection et de triage, etc. On peut prévoir un ébarbeur d'arêtes juste à l'avant du laminoir de trempe ou en tête de l'unité 7. Les ébarbages prélevés avant l'opération d'étamage peuvent être renvoyés au four à sole, tandis que les ébarbages portant un enduit d'étamage ne peuvent plus être ainsi recyclés sans subir une opération relativement onéreuse de désétamage.
Dans une opération typique, l'appareillage est conçu pour traiter la bande à des vitesses approximatives de 90 à 165 m/ minute. Celles-ci illustrent des opérations à grandes vitesses, mais elles n'ont pas un caractère limitatif. La bande traitée aura ordinairement un calibre substantiellement dans l'inter- valle de 0,1778 à 0,381 mm, correspondant à un poids par base box (40,46 m2) de 31,78 kg à 61,29 kg, ceci de nouveau à titre illustratif et non limitatif. En général, la vitesse dans les gammes pour lesquelles une installation particulière est prévue variera inversement au calibre. Ceci parce qu'un matériel plus lourd requiert une durée plus longue pour être porté à tempéra- ture dans un four de capacité fixe.
On peut employer le procédé décrit ici dans des opérations d'étamage sur bande d'une largeur appropriée quelconque ; avantages deviennent particulièrement apparents lorsqu'on étame une bande ayant une largeur de 76,2 cm ou plus.
Dans l'exemple typique décrit ici de la présente invention la bande se déplace plus ou moins en continu à travers la com- binaison entière de phases opératoires. Cependant, il est en- tendu que ceci est une question de commodité; il est permis de mettre en oeuvre les' phases opératoires suivant un mode discon- tinu en bobinant et débobinant la bande en des endroits supplé- mentaires dans le procédé. Par exemple, on peut enrouler la bande après enduction, et l'entreposer ou la déplacer à un
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nuire endroit avant de la dérouler et de la faire entrer dans des stades ultérieurs comprenant un laminage de trempe.
REVENDICATIONS.
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1.- Procédé de fabrication d'une bande de fer enduite d'étain ou d'alliage étain-plomb par immersion à chaud avec réglage de l'épaisseur et de l'uniformité de l'enduit, caract'' risé en ce qu'il comprend les phases opératoires consistant à préparer la surface d'une bande de fer de manière qu'elle soit aisément mouillée par le métal d'enduit fondu et à conduire cette bande, en l'absence d'un fondant et tandis u'elle est protégée de l'oxydation, dans un bain de métal fondu d'enduc- tion et hors de ce métal fondu d'enduction à travers un corps d'un liquide qui est non-miscible avec le métal d'enduit et où l'induit demeure fondu, et, au sein de ce liquide, à soumettre les surfaces de la bande enduite à l'action de frotteurs à nez étroits,
espacés dans la direction de cheminement de la bande et situés de manière à ce que leurs nez adoptent une position inter'ligitale au point de dévier et aplanir la bande, les trotteurs en l'occurence exerçant des pressions substantielle- ment égales sur la bande transversalement.
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The present invention relates to the manufacture of. strip iron material, coated with metals such as tin and tin-lead alloy. It will be described in one embodiment given by way of example and relating to the production of tin coated equipment, such as that which is widely used in the manufacture of preserves and tins.
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similar containers for food and other packaged food.
In the past, a significant portion of commercial tin-coated strip iron material was made by hot-dip processes with the use of flux, the strip being passed through a bath of molten tin, after being treated with the flux, in a sufficient run length to ensure wetting by the molten tin and removal of adhering flux, after which the strips were passed from the bath through a suitable outlet apparatus , which has output cylinders. It was common practice to swim a high temperature oil bath over the surface of the tin bath, this oil bath surrounding the outlet cylinders, and to remove the strips through the 'oil.
It is possible by this process to prepare tin products, but the tin coating tends to be relatively thick; on the other hand, the process is relatively slow.
It has already been proposed to make tin-coated material by continuous hot-dipping processes, using cold-rolled strip material of unlimited length, the process generally being that which has given satisfaction in the continuous galvanizing and in the continuous coating of iron material with aluminum. Continuous coating operations, because of their much higher throughput, are as much more economical methods than previous strip coating methods, but it has heretofore proved impossible to control the process. Coated to prescribed limits desired for operating speeds exceeding about 12 meters per minute.
Difficulties are encountered not only in maintaining a satisfactory uniformity of the coating on the various parts of the continuous strip, but, more importantly, the coatings tend to be thinner.
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thicker than what is currently desired.
With the. recent advances in packaging processes, the development of varnish-like coatings for tin-plated materials and the classification of various packaging uses, the need for
The very thin and carefully tuned tin coatings have caused the industry in the United States to move away from hot-dip products and towards electroplating tin. Extremely thin coatings can be applied uniformly by electrolytic processes as well as coatings having thicknesses approaching those which have hitherto been obtained in hot dipping.
High throughput and advanced lines have been installed for the electrolytic production of tinplate, and in the United States they now produce most of the tinplate material in use.
Tin is an expensive metal and, although it is generally more expensive, weight for weight, to apply tin by electrolysis than by hot dipping, when very thin coatings are satisfactory, such as As is the case for the majority of applications, the first method cited allows substantial savings to be made.
It is a fundamental object of the present invention to provide a means and a method by which it is possible to manufacture a tin or tin-lead alloy coated strip by a continuous to large immersion process. speed with nevertheless a total control of the nature of the coating in, as regards the uniformity and the thickness, which allows to realize substantial savings compared to the electrolytic processes and to manufacture products with thicknesses plasters like those that could only be obtained by galvanization until now.
It is also an object of the invention to provide a means and a process according to which a product can be produced by
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tin or tin-lead alloy pickle with a superior finish and better temper control than hitherto possible.
These objects and other objects of the invention which will be set out below or which will appear to those skilled in the art on reading the context are achieved by this method and by the use of the apparatus. one embodiment of which will now be described by way of example. Reference is made to the accompanying drawings in which: Figure 1 is a schematic representation of a set of apparatus suitable for implementing the invention.
Figure 2 is a longitudinal sectional view of a coating tank and the equipment that accompanies it.
We will describe here (1) a method of preparing ferrous strip material, that is to say a cold rolled strip intended to be coated, (2) a coating process and apparatus. comprising means and a method for controlling the thickness and uniformity of the coating, and (3) a method and apparatus for finishing. The process and apparatus for finishing, the preparation of the material for coating, and the actual coating, the method and apparatus for checking the thickness and uniformity of the coating. coating are interdependent as will be seen below.
Preparation for coating.
In practicing the invention, it has been found that when cold rolled steel strip has its surfaces adequately prepared for coating in a bath of tin or tin-lead alloy so as not to not having to use a flux, the metal being so easily wettable by the molten coating bath that a short immersion time can be used, resulting in minimal production
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of interfacial alloy, it becomes possible to control the thickness and uniformity of the coating applied by a treatment carried out in a bath of high temperature oil or the like supernatant of the molten coating bath. This treatment involves the use of wipers as will be explained in more detail below.
The rubbing treatment will, however, be ineffective if the strip as it emerges from the molten coating bath bears on its surfaces any foreign material such as, for example, flux, scale, oxide or dirt; full control of the thick. Coating will not be possible if there is excessive production of interface alloy.
The method of preparing the strip for admission to the molten coating bath may be that disclosed in U.S. Patent No. 2,110,893 issued March 13, 1938, and U.S. Patent 2,136,957 issued March 16, 1938. November 1938, both in the name of Tadeusz Sendzimir as inventor.
An exemplary embodiment of the apparatus is shown in Figure 1, in which a pair of unwinding devices 1 and 1a, each provided with a shear 2 or 2a, are used to provide a length con. - cold rolled ferrous strip tinue 3. Gas welding equipment, or the like, shown schematically at 4, is used to tie the respective ends of the strips together before the continuously fed material reaches a feeder device. in loops 5. It will be understood that the device for traversing in loops can take various forms; it will have sufficient capacity to take into account the cycle of reel change and welding.
The number 6 indicates a motor driven pinch cylinder arrangement for removing the web from the loop trail device; can suppose it provided with appropriate means
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requested guidance and tension.
The cold rolled strip is normally free of scales, but its surfaces are coated with rolling lubricant. The iron strip at the start of the process should be flake-free, ie its surfaces should be free of any oxide of such thickness that it would flake off on bending. Treatment of the strip to remove rolling lubricant or other foreign matter from its surfaces is recommended before entering the strip into a reduction furnace described below. Degreasing with solvents can be carried out, but chemical cleaning, including wetting and drying, for example with a caustic solution with or without electrolysis, is generally less expensive.
Another mode, even less expensive, of removing the organic or combustible surface contaminant is also mentioned in the said Sendzimir patents; it comprises the passage of the strip through an oxidation furnace indicated schematically at 7. Here, the strip is heated to a temperature for example of about 426 C in an oxidizing atmosphere, so that oils, greases and other combustible materials are removed from its surfaces by combustion.
After the aforementioned pretreatment, the strip will have on its surfaces a thin, uniform and regulated coating of oxide or other reducible substance. One way of designating the character of the reducible coating is to indicate that this coating should not be thicker than an oiidized dip color ranging from yellow to blue and fading slightly to gray. In any case, the coating will not have the character of a scale, that is to say a coating thick enough to be cut into scales during bending. When the plaster is thin, uniform and adjusted as specified above, it will be reduced in the reduction oven mentioned below, giving an easily wetted surface.
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by the molten coating metal and at the same time producing excellent adhesion.
The strip, after any of the above pre-treatments, then goes to a furnace or furnace section 8 where it is heated in a reducing atmosphere, preferably an atmosphere containing hydrogen and low moisture content. The strip will be heated to reducing temperatures and may be further heated for annealing or tempering. In general, the temperature inside the oven 8 will be in the range of about 398.8 C to 787.7 C, or may reach and exceed 954.4 C. depending on the desired tempera effect.
The strip first passes through a cooling section 9 which is in communication with the reduction furnace 8 at one end and is connected at the other end by a discharge line 10 with the molten coating bath. contained in a suitable tray or container 11.
The end of the discharge line 10 extends below the surface of the molten coating metal so that the bath forms a seal for this end of the cooling section. dement. The gas containing hydrogen or other reducing gas, employed in the cooling section 9 and the reduction section 8, is preferably introduced into the discharge line near the entrance to the bath, and, flowing in counter-current with respect to the strip, it exits at the inlet end of the reduction furnace.
With an apparatus with satisfactory sealing and with a suitable reducing gas, it is thus possible not only to reduce the thin, reducible layer in a controlled manner on the surfaces of the strip as it enters the reduction furnace, but also to protect the surfaces of the tape until it is submerged in the bath of molten metal coating. In the sec-
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The temperature of the strip is lowered to a value close to the temperature of the molten metal bath.
For these reasons, the strip entering the bath is in a condition which allows it to be instantly wetted by the molten coating metal so that flux is not required and the path of the strip to through the molten metal coating can be reduced to a minimum, thus preventing the formation of the interfacial alloy.
Coating thickness control.
FIG. 2 shows on a slightly larger scale the coating tank 11 and the adjoining equipment. The dimensions of the tank are preferably set to the minimum practical value allowing it to accommodate the end of the discharge line 10, the tank cylinder 12 and the oil box 13, with sufficient room for the addition of. metal in the bath 14 when necessary, and for skimming the bath. Heat will be applied to tank 11, preferably but not necessarily by electrical means (not shown). Since the strip 3 enters the tank at a temperature close to that of the bath (plus or minus 27.7 ° C.), the quantity of additional heat, when necessary, is not important.
The strip 3 leaves the bath through the oil box 13 which, as can be seen, is supported so that its lower end dips below the surface of the bath. This box contains an oil column 15 or its equivalent which, being lighter than the metal 14, therefore floats above its surface inside the box, lowering the surface of the bath to a certain point. level as can be seen in 16.
The oil 15 in the box 13 is preferably maintained at a temperature close to that of the metal in the bath 14, and in any case in such a relationship with the melting point of the
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coating metal of the speed of passage of the strip that the inductor formed on the strip 3 does not solidify during its passage through that portion of the oil, at least, where the treatment that l 'will be described below is carried out. As regards the box 13, a means (not shown) can be used for maintaining a desired temperature or temperature gradient.
It will be readily understood that the substance used in box 13 is usually cooked palm oil; however, other substances which are liquid at the temperatures under consideration and which are immiscible with the molten coating metal may be employed. These other substances not only include oleaginous materials capable of withstanding the required temperatures without decomposition, but also materials of a non-oleaginous character capable of meeting the stated requirements, for example molten sulfur. In the application of a tin coating, the temperatures required will be on the order of at least 204.4 to about 260 ° C.
Tin has a melting point of 231.6 ° C; in practice on a technical scale, the bath is usually maintained between 273.8 and
310 ° C., the preferred temperature being close to 285 C. The tin being at the preferred temperature, an average oil bath temperature of 251.6 ° C. was used with complete satisfaction.
The oil in box 13 must be hot enough, taking into account the travel speed of the coated strip, to keep the metal coating in the molten state on the surface of the strip while the latter is being processed in the oil bath as will be described below. On the other hand, the oil in the can cannot reach a temperature at or above its flash point.
For convenience, the term oil will be used hereafter to denote the liquid substance through which the coated strip passes when it emerges.
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Tray.
It has been found that it is possible to treat the coated strip, while the coating on it is melted, so as to control the thickness of the coating and so as to produce very thin residual coatings, at the same time. using rubbers, provided certain conditions are met.
Wipers effective for this purpose must be submerged in the body of oil to produce a coating free of streaks and scuffs. They must be staggered and in an interdigital position so as to produce a deflection of the strip in order to obtain a coating of uniform thickness. When the web is deflected, it is elastically flattened despite the material's natural corrugation, camber or unevenness. Further, a large amount of the cold rolled material is not of uniform gauge across its width, for example it may be rolled with a slight crown in the center.
Measures can be taken so that the rubbers in the interdigital position, which deflect the strip while the latter is carried beyond them under tension, come into contact with the strip in an equal and uniform manner over its entire width, despite these flaws.
The rubbers should be constructed so that they have a narrow line of contact with the tape. In technical practice, the bodies of the wipers have a thickness meeting the requirements of strength and rigidity, but they decrease conically in the direction of the contact edge and they are manufactured so as to have a radius of 1.58 mm at the nose when they are new. This precise size may vary, but the wipers must be constructed so that they have a relatively narrow bearing surface. Since the nose is formed with a radius, it is evident that initially the wipers will have substantially linear contact with
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the band.
Wear occurs when the tape is pulled. at the back of the nose of the wiper, so that after a certain operating time, the contact line may widen, for example to 0.79-1.58 mm, or even a little more; a bearing surface width exceeding, for example, 2.38 mm does not give the desired results. In practice, satisfactory wipers have been manufactured from steel containing about 0.70% carbon, these wipers having a wear life which makes their use satisfactory from an economic point of view. It does not depart from the spirit of the invention when making the wipers of a harder metal to reduce wear or when forming the noses of the wipers of a hard alloy such as carboloy.
Likewise, rather than a blade with a relatively thick body with a conical and rounded nose, it is possible to employ a rubbing blade which has a thickness of the order of 0.79 to 1.58 mm., Supported by thicker rear organs to give the necessary rigidity. Such a thin blade can be made adjustable in its rear members to take account of wear and, initially, it can be rounded or not at its contact nose at will.
For reasons which are not fully understood, the rubbers should be placed so as to tilt downward, as one moves away from the strip, assuming the strip leaves the bin in a substantially vertical direction, wedge . The best results are obtained when the trotters lean down about 10 to 15 from a normal line conducted on the surface of the strip. The wipers effectively remove some of the molten coating metal from the surface of the strip, which molten coating metal flows back into the bath.
In a way, the downward tilt of the wipers assists the removal of the molten coating metal,
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although it is doubtful that the metal tends to flow along the surfaces of the wipers since only the noses of the wipers tend to tin.
Nevertheless, it has been found that it is convenient to use metallic rubbers which are wettable by the molten coating metal. Non-wettable wipers such as those made of soapstone or other non-metallic and relatively hard materials can be employed, especially in high speed operations;
they have been found to exhibit a greater tendency to leave streaks on the surface of the coated product at lower speeds. ,
When using apparatus such as that shown in Figure 2, no cylinders are used on the surface of the bath, and the surface of the bath below the oil is left free to receive the molten metal. 'coating removed from the surfaces of the strip by the rubbers or blades
As indicated above, the wipers effectively controlling the thickness of the coating are those which are placed in the oil.
This does not exclude a priori the use of additional wipers located below the surface of the molten coating metal if these are considered to be of interest either to ensure the removal of the oxide or of the material. of the surfaces of the strip, or for the purpose of deflecting the strip in cooperation with one or more rubbers in the oil.
Nothing can touch the surfaces of the belt as the belt passes through the oil bath, except the rubbers. For example, the use of cylinders in the oil bath should be avoided. A single wiper on one side of the belt, opposed to two spaced wipers on the opposite side, with at least two of the wipers in the oil, provides good plaster control. It has been found that it is possible to produce thinner plasters by using two rubbers on one side.
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opposed to three rubbers on the other side. It has not been found that a greater number of rubbers exerts a greater effect.
Effective rubbers should be located far enough up into the oil to allow free drainage
Although the molten condition of the plaster probably tends to remove streaking when the surfaces of the coated strip are clean by the time they reach the rubbers, it has been found that the top blade does not need to be covered. with more than enough oil to protect it from oxidation and floating oxides, carbonized oil and grime which would otherwise cause streaking.
As indicated, the rubbers should be positioned to deflect the web to ensure leveling and uniform contact. The interdigital position of the second hand blades is variable; however, the deflection should not be so large or acute as to cause streaking of the band. The blades will be spaced from each other to give proper deflection without producing sharp bends at too great an angle.
By way of example, it has been found that blades spaced about 10 cm apart in the direction of travel of the web are satisfactory with the application of about 70 kg / cm 2 of tension to the web when The latter is pulled beyond the blades, the variation in the inter-digitalis position ranging from 0.79 to 1.58 mm or more.
The adjustment of the plaster weight depends on the pressure of the scraper blade noses against the belt, the sharpness of the blade noses, the inclination of the blades and the characteristic of the blade material with respect to wettability or non-wettability by the molten coating metal. The pressure of the scrub blades against the belt in turn depends on the tension of the belt as it is pulled past the blade noses, and the degree of belt deflection, determined by the
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interdigital position of the blade noses.
Considerable variation in the weight of the residual plaster can be achieved by adjusting these factors. In practice, successful coatings have been produced with tin in which the coating weight varies substantially from about half a pound (227 g) to about 2 pounds (908 g) per base. box (40.46 m2) of strips.
Figure 2 shows an arrangement of rubbers and structural support elements. A console 17 is attached to the top portion of the oil box, for example by bolting; it will be understood that another similar console is located opposite the previous one, these two consoles forming a pair being on one side of the path of the strip 3. Between the two consoles, transverse supports of relatively thick metal , ', shown in section at 18, are fixed for example by welding. The rubbing blades 19 are fixed to these sùpports in any suitable manner. As shown in the drawing, they can be held in place by means. bolts passing through the supports, the rubbing blades and members ensuring rigidity 20.
On the opposite side of the web path there is another opposite pair of consoles, one of which is shown at 21. The consoles of this second pair are however provided with a means 22 journaling them in a sliding manner on tracks 23 located on the top of the oil box. The positions of the brackets 21 can be determined and modified by means of a screw 24 engaged by a thread with the means 22 and journaled as at 25 in a bracket fixed to the oil box. A handle 26 or other suitable means may be used to rotate the shaft 24 for adjustment. The consoles 21 will include support members 27 extending between them and carrying the friction blades.
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teuses 28 as described above.
In the particular arrangement shown, three rubbing blades are located on one side of the belt and two on the other side. The interdigital position of the rubbing blades and the effective pressures of their noses on the strip are controlled, evidently, by varying the positions of the mobile consoles 21. Other arrangements are possible, including the mounting of the consoles on a frame that you can lift out of the oil box when it becomes necessary to change the scrub blades. Two or more scraper blades can be placed on a shaft and the shafts can be mounted in groups so that a fresh blade can be brought into contact with the strip by focusing each shaft to a new position.
It will be noted that all the rubbing blades shown are located in the oil body in box 13.
After the strip leaves the oil bath, the molten coating metal on its surfaces quickly solidifies and this solidification can be aided by injections of air or other cooling if necessary. It is also possible to extend the oil bath and to apply cooling coils to the upper end thereof in order to solidify the plaster; however, the rubbers must engage the belt surfaces in a portion of the oil where the coating remains in a molten state.
Finishing.
Referring again to Figure 1, it will generally be found that it is convenient to apply a friction system to the belt to remove excess oil from its surface and return the oil to the oil box. . One can use rubbers 29 on the vertical branch of the strip when it leaves the tank; silicone rubber pads have been found to be satisfactory for this purpose.
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The strip is shown first passing through a looped path arrangement 30 comprising a forced circulation of air to cool the strip to a temperature not much higher than the ordinary temperature, for example 65.5 C. Schematically shows a solvent degreasing unit 31. A solvent distillation apparatus can be used in conjunction therewith. It is also possible to use an alkali cleaning with a view to degreasing.
The next step is to subject the coated strip to a rolling process to quench and produce a glossy finish. To this end, 32 shows schematically a rolling mill with belt tensioning devices 33 and 34 on either side thereof. When the strip has been degreased as in 31, it may be advantageous to re-oil it with a suitable rolling lubricant before the quench rolling stage. This can be done by means of trotters or other suitable means shown schematically at 35.
The removal of the oil carried by the strip out of the box 13 is done when it is desired to either do a dry quench rolling or to carry out a rolling with a different lubricant. Although it is preferable to degrease the strip carefully and then apply a fresh lubricant, as indicated, it is absolutely possible with suitable equipment to make a quench rolling of the strip without removing the entrained oil from the box 13.
It will be appreciated that various types of mills can be employed for the quench rolling. Preference is given to the cold rolling mill called Senzimir, of the "beam-backed" type, not only because of the flat rolling characteristics of such a rolling mill, but also because the rolls can be exchanged there very quickly, in the most cases within half a minute, so any delay caused by
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changing rolls is fully included in the capability of the loop path devices in the coating line, and does not require stopping the coating operation.
Of course, any other type of rolling mill can be used which has good rolling characteristics and in which a roll change can be made in an expeditious manner.
In previous processes for the production of coated tinplate or similar material, it was customary to subject the product to a quench rolling prior to the application of the coating metal, regardless of whether the coating metal was applied. by hot coating or by galvanization. However, a quench thus produced undergoes a certain tempering either by the heat occurring in the immersion of the product in the molten coating metal or, in the case of a coating deposited by electrolysis, by the heating occurring in the coating. "reflow" of the electrolytic deposit. As a result, it is difficult to exert precise control over the temper of the finished product, and for various applications it has been customary to seek to obtain the product at various temperings, the standards of which are classified and recognized.
Variations from the desired tempering standards were common.
In the practice of the present process, this uncertainty is avoided. There is no heat treatment as a result of the quench rolling, which can have a tempering effect, and the percent reduction effected in the sucker rolling can be varied and fine-tuned to give products. uniformly meeting desired hardening standards. Metal is a fine grained product combining relative stiffness with a high degree of temperability, and the number of different quenches that must be produced to meet the requirements of various applications is greatly reduced.
We will also see
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However, in the current process, the same degree of quenching can be achieved with less reduction in strip thickness in the quench rolling operation.
Those skilled in the art will understand that the reduction experienced in rolling mill 32 will ordinarily be approximately 1% to 15%.
The quench rolling of the product after coating has another important advantage in that it improves the finish. A product with a superior finish is obtained because the quench rolling mill rolls imprint a new surface on the tin coated material which is free from sporadic surface variations and, with rolls having shimmering surfaces, can have the same effect. surface of a mirror.
The surface of a tin coating produced by surface tension as in hot dipping or by the "reflow" process in which an electrolytically deposited layer of tin is melted onto the surface of the strip, can never be completely smooth. The quench rolling of the coated product of the present invention, on the other hand, achieves a perfect coating and a surface gloss which has never been obtained heretofore, at least from what has been known.
Successful quench rolling, as discussed herein, however, depends on the substantial uniformity of the coating at the time the quench rolling is performed. If there are unevenness in the plaster, there will obviously be a differential elongation in the rolling mill which will destroy the planarity of the product.
The en-seingé treatment here makes it possible to obtain a hot dip strip, coated at high speeds with a coating showing a uniformity such that it becomes possible for the first leak to perform a successful quench rolling after induction,
After quench rolling, in case a lubricant has been used and the lubricant is not of an acceptable type
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by tinplate users the strip can be passed through other degreasing equipment 36 which, as before, can be an alkali cleaning or solvent degreasing means. This is to remove the quench rolling lubricant.
Although tin coated equipment is frequently supplied and sold in an oiled state, the market ordinarily demands that the surface lubricant be an oil different from a rolling lubricant. Usually it is a product made from palm oil or cottonseed oil.
Therefore, the strip can first be passed through a wiping unit and re-oiling device shown schematically at 37 and comprising brushes, sheepskin cylinders and suitable applicators for the oil. desired final. When the quench rolling has been carried out in the presence of palm oil or other vegetable oils, it is possible to omit the subsequent degreasing and re-oiling stages and to regulate the quantity of oil, remaining on the surface of the oil. the strip after passing through the rollers to the wiping unit.
A loop path system 38, absorption or variable, is used at the head of a shearing and stacking system. The capacities of the loop path systems 31 and 38 must be able to adapt to the times normally foreseen in the operations of rolling, quenching, winding, changing coils or cutting and stacking the strips.
If desired, the coated strip can be wound up, but it is more common to shear it into strips. For this purpose a suitable shear 39 of the wing type or of any other type suitable for separating the material while it is moving at high speeds, will be combined with a stacker or stacker 40 of the type for ironing. White.
We can introduce
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other mechanisms in the line, for example roller levelers, edge deburrers, inspection and sorting tables, etc. An edge deburrer can be provided just in front of the quenching rolling mill or at the head of the unit 7. The deburring taken before the tinning operation can be returned to the hearth furnace, while the deburring bearing a tin coating can no longer be recycled in this way without undergoing a relatively expensive tinning operation.
In a typical operation, the equipment is designed to process the web at speeds of approximately 90 to 165 m / minute. These illustrate high speed operations, but they are not of a limiting nature. The strip treated will ordinarily have a gauge substantially in the range of 0.1778 to 0.381 mm, corresponding to a weight per base box (40.46 m2) of 31.78 kg to 61.29 kg, again to illustrative and non-limiting. In general, the speed in the ranges for which a particular installation is intended will vary inversely with the rating. This is because heavier material requires a longer time to be brought to temperature in a fixed capacity furnace.
The method described herein can be employed in strip tinning operations of any suitable width; Advantages become particularly apparent when tinning a web having a width of 76.2 cm or more.
In the typical example described herein of the present invention the web is moving more or less continuously through the entire combination of process phases. However, it is understood that this is a matter of convenience; It is permissible to carry out the process phases in a batch mode by winding and unwinding the web at additional places in the process. For example, the tape can be wound up after coating, and stored or moved to a
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harm the spot before unrolling it and feeding it into later stages including quench rolling.
CLAIMS.
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1.- A method of manufacturing an iron strip coated with tin or tin-lead alloy by hot dipping with adjustment of the thickness and uniformity of the coating, characterized in that 'it comprises the operating phases consisting in preparing the surface of an iron strip so that it is easily wetted by the molten coating metal and in conducting this strip, in the absence of a flux and while u' it is protected from oxidation, in a bath of molten coating metal and out of this coating molten metal through a body of a liquid which is immiscible with the coating metal and where l 'armature remains molten, and, within this liquid, in subjecting the surfaces of the coated strip to the action of narrow nose wipers,
spaced in the direction of travel of the web and located so that their noses assume an interligital position to deflect and flatten the web, the trotters in this case exerting substantially equal pressure on the web transversely .