CA2155420A1 - Procedes et installations pour realiser en continu plusieurs revetements a base d'alliage metallique sur une bande d'acier - Google Patents
Procedes et installations pour realiser en continu plusieurs revetements a base d'alliage metallique sur une bande d'acierInfo
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Abstract
Le procédé et l'installation de fabrication en continu d'un substrat ferreux en bande (1), recouvert d'un matériau de protection à base d'alliage métallique, comportent une série d'étapes réalisées dans chacun des postes de l'installation et qui consistent à: préparer une dispersion de poudre de cet alliage métallique dans un mélange liquide; appliquer au moyen d'un poste d'enduction (4) le mélange ainsi constitué sur au moins une face de la bande (1) du substrat; faire passer la bande ainsi revêtue dans un four (5) de traitement thermique pour extraction des composants volatiles du mélange liquide et pour le chauffage du produit; refroidir le produit au moyen d'un poste de calendrage (6) comportant des rouleaux (11) régulés en température et portés au contact sous pression de la bande revêtue.
Description
21~ r 12 ~ PCT/FR94/00186 ~ 094/19510 Procédés e~ installations pour réaliser en continu plusieurs revêtements à base d'alliage métallique sur une bande d'acier.
La présente invention concerne des procédes et des installations pour réaliser un revêtement à base métallique sur une bande d acier continue et pour changer rapidement la nature du revêtement soit consecutivement, soit en réalisant un revêtement multicouches.
On conna~t plusieurs méthodes pour revêtir une bande d acier continue d'un revêtement métallique afin, notamment, de la protéger contre la corrosion et/ou de lui conférer un aspect de surface déterminé.
Le procédé le plus ancien ,est la métallisation au trempé. Dans une mise en oeuvre en continu, il consiste à
faire défiler la bande dans un bain métallique fondu (zinc, alliage de zinc, aluminium, ...), a essorer l'excédent de métal liquide entrafné par la bande a la sortie du bain, a refroidir le produit revêtu pour solidifier le rev8tement et éventuellement a appliquer un traitement thermique au produit revêtu pour en modifier ou améliorer les caractéristiques. Ce procédé reste le procédé le plus économique dans le cadre d'une production de masse mais il souEfre de limites intrin-seques qui tiennent essentiellement à la nature et a lamétallurgie des réactions mises en oeuvre.
Tout d'abord le nombre des revêtements possibles est limité a un petit nombre d~alliages dont le point de fusion est inférieur à 700C. Il ~,'agit essentiellement dlalliages à base de zinc ou de zinc et d'aluminium. La cinétique des réactions métallurgiques dans le bain est en outre très difficile à apprécier et à maitriser. Il se produit en effet une diffusion de fer dans le bain en solution et une diffusion de zinc et/ou d'aluminium a la surface de la bande qui créent un environnement réactionnel extrêmement complexe et variable dans le temps, dont on ne peut pas ma~triser les parametres. La conduite d une ligne de galvanisation a chaud ne peut donc s'opérer que par tâtonne-ment en procédant a des ajustements permanents de certains paramètres déterminés par l'expérience et ce, en fonction du -WO94/19510 PCT/~ 4/00186 21~42~
produit issu du bain. A l'heure actuelle la tendance est à
utiliser des alliages les plus purs possibles pour écarter l'influence des impuretés sur la qualité du dépôt et donc diminuer les paramètres incontrôlables de l'environnement réactionnel de la bande dans le bain. Cette contrainte renchérit le coût de production sans pour autant être pleinement satisfaisante, la pollution du bain par le fer restant l'une des questions majeures sans réponse.
Outre les problèmes métallurgiques d~une galvanisa-tion à chaud en continu, dont le rappel ci-dessus est loin d'être exhaustif, ce procédé connu présente des limites du fait même des traitements ultérieurs de la bande dès sa sortie du bain.
Le réglage de l'épaisseur du revêtement est généralement r~alisé par essorage à l'air ou à l'azote, au moyen de buses de soufflage refoulant l'excédent de métal liquide en direction du bain. L'un des problèmes non résolus de cette opération est la surépaisseur de revêtement qui subsiste sur les rives de la bande. Cette surépaisseur doit être éliminée pour permettre un enroulement correct de la bande revêtue. L'élimination est généralement mécanique (écrasement ou refendage) ce qui implique une opération supplémentaire à réaliser dans le processus de production.
Enfin cette méthode de production d'une tôle revêtue ne peut être que monoproduit. Il est en effet difficile de changer de type de revêtement sur une même ligne. Cela demande l'arrêt de la production et une installa-- tion spéciale pour changer, soit le bain de métal fondu, soit la cuve qui le contient. Il est ensuite nécessaire d'ajuster empiriquement les paramètres de la ligne à ses nouvelles conditions de fonctionnement.
On conna~t également le dépôt électrolytique d'un revêtement métallique sur une base également métallique.
Cette méthode est cependant d'un coût plus élevé et est réservée à des applications plus nobles que les produits PCT/~ 4/00186 ~094~19slo 21~20 issus d'une galvanisation à chaud. Il existe également une nombreuse littérature décrivant des techniques de revêtement par enduction ou pulvérisation d'une poudre métallique en suspension dans un liant en solution organique ou aqueuse.
La base métallique est gén~iralement revêtue à froid puis le produit subit un traitement thermique additionné d'un traitement mécanique pour éliminer le liant (avec le solvant) et provoquer une diffusion du métal pulvérulent d'une part dans la base métallique et d'autre part entre les grains qui le composent, pour obtenir un revêtement uniforme plus ou moins poreux selon la nature du revêtement et les caractéris-tiques du cycle thermique appliqué au produit enduit. Cette technique est, par exemple, illustrée par le document US-A-3 769 068 qui décrit le revêtement d'une bande métallique à
base de fer avec une bouillie aqueuse chargée d'une poudre d'aluminium.
Aucune de ces techniques ~ltilisant le dépôt d'une barbotine ou d'une bouillie n'a réel]ement vu le jour au plan industriel. Cette absence d'exploitation industrielle tient principalement au fait que le produit revêtu par cette méthode ne répond pas de manière satisfaisante aux exigences et aux contraintes sévères auxque]les est soumis un tel produit, notamment en ce qui concerne sofi aptitude à la déformation. En effet lors d'un pliage, le revêtement a tendance à slécailler ou à se fendiller en découvrant des zones qui constituent des amorces de corrosion. Par ailleurs, le temps de traitement pour obtenir une diffusion mutuelle de la matière du substrat et de celle du revêtement, est souvent trop long pour qu'une production industrielle de masse puisse être envisagée de manière économique En outre la maîtrise de cette diffusion conditionne la qualité du revêtement à
obtenir selon la destination du produit (soudabilité, aptitude à la peinture, aptitude à la déformation ...) et aucun des procédés connus n~a mis en oeuvre des moyens permettant le contrôle et l'action sur ce paramètre, autre WO94/l9510 PCT/FR94/00186 21~20 que le temps de traitement qui n'est pas un paramètre aisé à
modifier ou à ajuster en production industrielle.
On mentionnera également des études récentes qui ont montré qu une dispersion dans un revêtement de zinc ou d'alliage de zinc de particules minérales telles que de la silice ou de l'alumine, a un effet très favorable sur la résistance à la corrosion des produits ainsi revêtus. Ces études ont porté sur une galvanisation par électrodéposition.
Or ce procédé est relativement coûteux par rapport à la galvanisation à chaud dans lequel il n est pas industrielle-ment possible de disposer d~un bain d~alliage fondu chargé de particules minérales sans maintenir ce bain sous une agita-tion constante pour garder une dispersion homogène des particules au sein du bain. Il existe donc un besoin non satisfait d'un procédé de revêtement économique du point de vue de sa mise en oeuvre, grâce auquel on peut obtenir une résistance améliorée à la corrosion conformément aux résul-tats des études récentes.
Enfin la demande industrielle de produits nouveaux et variés implique, pour un producteur, de disposer d'un outil unique capable de fabriquer plusieurs produits sans que les opérations d'adaptation de l'outil au produit à fabriquer soit trop longues et/ou trop complexes, donc trop coûteuses.
L'invention entend répondre a l'ensemble de ces besoins en proposant des procédés et des installations pour fabriquer en continu des produits de préférence plats, ferreux, revêtus qui permettent de passer rapidement d'un revêtement à l'autre, de réaliser des produits difficiles à
réaliser industriellement par les techniques connues et de fabriquer des produits nouveaux grâce à la souplesse de la mise en oeuvre des moyens de l'invention qui autorisent une modification et une ma~trise rapide et simple des paramètres de fonctionnement de l'installation influant sur les proprié-tés métallurgiques des produits.
A cet effet l'invention a pour premier objet un ~ 094/19510 2 ~ 5 ~ 4 2 0 PCT/FR94tO0186 procédé de fabrication en continu d'un substrat ferreux en bande recouvert d~un matériau de protection à base dlalliage métallique comportant une série d'étapes consistant à :
- préparer une dispersion de poudre de cet alliage métallique dans un mélange liquide, - appliquer du mélange ainsi constitué sur au moins une face de la bande de substrat, - passer la bande ainsi revêtue dans un four de traitement thermique pour extraction des composants volatiles du mélange liquide et chauffage du produit, - refroidir le produit, cette étape de refroidisse-ment étant réalisée par contact du produit sous pression réglable avec des rouleaux régulés en température.
L'expérimentation a montré que le passage d'un revêtement de type peinture c'est-à-dire comportant une poudre métallique en suspension dans une solution, à un revêtement de type galvanisation, s'effectue en plusieurs stades dont il faut respecter la chronologie et maitriser les différents paramètres afin de ne pas laisser se développer des phénomènes indésirables. En part:iculier le dernier stade de cette transformation est celui de la diffusion des atomes de revêtement à l'intérieur de la structure cristalline du substrat et bien entendu, la diffusion inverse. Cès diffu-sions sont nécessaires à l'accrorhage" du revêtement au substrat au sens physico-chimique du terme, c'est-à-dire la formation d'un alliage à l'interface. La ma~trise de la quantité et de la qualité de cet alliage est extrêmement importante car elle conditionne la qualité du revêtement.
Si on prend par exemple ]e cas des alliages fer-zinc, on sait qu'il en existe plusieurs et que tous n ont pasles propriétés souhaitées. L'alliage FeZn ~ est celui qui deviendra prépondérant si on laisse prospérer la réaction physico-chimique de diffusion. Or cet alliage qui présente des qualités par exemple pour la soudabilité du produit revêtu, présente le grave inconvénient d~être cassant et ~155~2P
lorsqulil est présent à l'interface substrat revêtement sous une épaisseur trop importante, nuit à la bonne tenue du revêtement au droit notamment d'une pliure que le produit est amené à subir lors d'une opération de formage ou de profilage ultérieure. Aussi, non seulement dans le cas du zinc mais également dans le cas d'autres métaux, il est indispensable de contrôler la croissance des alliages intermétalliques, donc de ma~triser les phénomènes de diffusion d'où l'un des premiers moyens de l'invention consistant à refroidir de manière contrôlée le produit issu du four de traitement thermique.
Selon une autre caractéristique de l'invention l'étape d~extraction des composants du melange et le chauf-fage du produit est realisée par échauffement rapide mettant en oeuvre soit l'induction, soit la conduction (effet Joule) soit l'échauffement par micro-ondes...
L'emploi dans le procéde selon l'invention de tels moyens de chauffage rapide connus en eux-mêmes n'est cepen-dant pas qu'une simple substitution de moyens connus. En effet la caracteristique par exemple d'un chauffage à induc-tion ou par conduction est la brutalite de l'elévation de température de l'elément chauffé. Dans le cas present l'elément chauffe est un produit revêtu d'une couche compor-tant des solvants notamment organiques, dont on a pu craindre qu'en se vaporisant voire en se dégradant par combustion, brutalement, ils entra~nent avec eux les particules solides métalliques avant que celles-ci n'aient eu le temps d'attein-dre une cohérence propre. Or l'experimentation a montre qu'il n'en etait rien. On a même constate que cet échauffement brutal ne nuit pas à la densification du revêtement qui s'opère en conséquence de l'elevation de temperature. Celle-ci en effet engendre un phenomène de desorption des gaz retenus en superficie des grains qui se réorganisent en un amalgame moins poreux.
En outre un chauffage rapide permet de favoriser la ~ 094/19510 PCT/~ 4/00186
La présente invention concerne des procédes et des installations pour réaliser un revêtement à base métallique sur une bande d acier continue et pour changer rapidement la nature du revêtement soit consecutivement, soit en réalisant un revêtement multicouches.
On conna~t plusieurs méthodes pour revêtir une bande d acier continue d'un revêtement métallique afin, notamment, de la protéger contre la corrosion et/ou de lui conférer un aspect de surface déterminé.
Le procédé le plus ancien ,est la métallisation au trempé. Dans une mise en oeuvre en continu, il consiste à
faire défiler la bande dans un bain métallique fondu (zinc, alliage de zinc, aluminium, ...), a essorer l'excédent de métal liquide entrafné par la bande a la sortie du bain, a refroidir le produit revêtu pour solidifier le rev8tement et éventuellement a appliquer un traitement thermique au produit revêtu pour en modifier ou améliorer les caractéristiques. Ce procédé reste le procédé le plus économique dans le cadre d'une production de masse mais il souEfre de limites intrin-seques qui tiennent essentiellement à la nature et a lamétallurgie des réactions mises en oeuvre.
Tout d'abord le nombre des revêtements possibles est limité a un petit nombre d~alliages dont le point de fusion est inférieur à 700C. Il ~,'agit essentiellement dlalliages à base de zinc ou de zinc et d'aluminium. La cinétique des réactions métallurgiques dans le bain est en outre très difficile à apprécier et à maitriser. Il se produit en effet une diffusion de fer dans le bain en solution et une diffusion de zinc et/ou d'aluminium a la surface de la bande qui créent un environnement réactionnel extrêmement complexe et variable dans le temps, dont on ne peut pas ma~triser les parametres. La conduite d une ligne de galvanisation a chaud ne peut donc s'opérer que par tâtonne-ment en procédant a des ajustements permanents de certains paramètres déterminés par l'expérience et ce, en fonction du -WO94/19510 PCT/~ 4/00186 21~42~
produit issu du bain. A l'heure actuelle la tendance est à
utiliser des alliages les plus purs possibles pour écarter l'influence des impuretés sur la qualité du dépôt et donc diminuer les paramètres incontrôlables de l'environnement réactionnel de la bande dans le bain. Cette contrainte renchérit le coût de production sans pour autant être pleinement satisfaisante, la pollution du bain par le fer restant l'une des questions majeures sans réponse.
Outre les problèmes métallurgiques d~une galvanisa-tion à chaud en continu, dont le rappel ci-dessus est loin d'être exhaustif, ce procédé connu présente des limites du fait même des traitements ultérieurs de la bande dès sa sortie du bain.
Le réglage de l'épaisseur du revêtement est généralement r~alisé par essorage à l'air ou à l'azote, au moyen de buses de soufflage refoulant l'excédent de métal liquide en direction du bain. L'un des problèmes non résolus de cette opération est la surépaisseur de revêtement qui subsiste sur les rives de la bande. Cette surépaisseur doit être éliminée pour permettre un enroulement correct de la bande revêtue. L'élimination est généralement mécanique (écrasement ou refendage) ce qui implique une opération supplémentaire à réaliser dans le processus de production.
Enfin cette méthode de production d'une tôle revêtue ne peut être que monoproduit. Il est en effet difficile de changer de type de revêtement sur une même ligne. Cela demande l'arrêt de la production et une installa-- tion spéciale pour changer, soit le bain de métal fondu, soit la cuve qui le contient. Il est ensuite nécessaire d'ajuster empiriquement les paramètres de la ligne à ses nouvelles conditions de fonctionnement.
On conna~t également le dépôt électrolytique d'un revêtement métallique sur une base également métallique.
Cette méthode est cependant d'un coût plus élevé et est réservée à des applications plus nobles que les produits PCT/~ 4/00186 ~094~19slo 21~20 issus d'une galvanisation à chaud. Il existe également une nombreuse littérature décrivant des techniques de revêtement par enduction ou pulvérisation d'une poudre métallique en suspension dans un liant en solution organique ou aqueuse.
La base métallique est gén~iralement revêtue à froid puis le produit subit un traitement thermique additionné d'un traitement mécanique pour éliminer le liant (avec le solvant) et provoquer une diffusion du métal pulvérulent d'une part dans la base métallique et d'autre part entre les grains qui le composent, pour obtenir un revêtement uniforme plus ou moins poreux selon la nature du revêtement et les caractéris-tiques du cycle thermique appliqué au produit enduit. Cette technique est, par exemple, illustrée par le document US-A-3 769 068 qui décrit le revêtement d'une bande métallique à
base de fer avec une bouillie aqueuse chargée d'une poudre d'aluminium.
Aucune de ces techniques ~ltilisant le dépôt d'une barbotine ou d'une bouillie n'a réel]ement vu le jour au plan industriel. Cette absence d'exploitation industrielle tient principalement au fait que le produit revêtu par cette méthode ne répond pas de manière satisfaisante aux exigences et aux contraintes sévères auxque]les est soumis un tel produit, notamment en ce qui concerne sofi aptitude à la déformation. En effet lors d'un pliage, le revêtement a tendance à slécailler ou à se fendiller en découvrant des zones qui constituent des amorces de corrosion. Par ailleurs, le temps de traitement pour obtenir une diffusion mutuelle de la matière du substrat et de celle du revêtement, est souvent trop long pour qu'une production industrielle de masse puisse être envisagée de manière économique En outre la maîtrise de cette diffusion conditionne la qualité du revêtement à
obtenir selon la destination du produit (soudabilité, aptitude à la peinture, aptitude à la déformation ...) et aucun des procédés connus n~a mis en oeuvre des moyens permettant le contrôle et l'action sur ce paramètre, autre WO94/l9510 PCT/FR94/00186 21~20 que le temps de traitement qui n'est pas un paramètre aisé à
modifier ou à ajuster en production industrielle.
On mentionnera également des études récentes qui ont montré qu une dispersion dans un revêtement de zinc ou d'alliage de zinc de particules minérales telles que de la silice ou de l'alumine, a un effet très favorable sur la résistance à la corrosion des produits ainsi revêtus. Ces études ont porté sur une galvanisation par électrodéposition.
Or ce procédé est relativement coûteux par rapport à la galvanisation à chaud dans lequel il n est pas industrielle-ment possible de disposer d~un bain d~alliage fondu chargé de particules minérales sans maintenir ce bain sous une agita-tion constante pour garder une dispersion homogène des particules au sein du bain. Il existe donc un besoin non satisfait d'un procédé de revêtement économique du point de vue de sa mise en oeuvre, grâce auquel on peut obtenir une résistance améliorée à la corrosion conformément aux résul-tats des études récentes.
Enfin la demande industrielle de produits nouveaux et variés implique, pour un producteur, de disposer d'un outil unique capable de fabriquer plusieurs produits sans que les opérations d'adaptation de l'outil au produit à fabriquer soit trop longues et/ou trop complexes, donc trop coûteuses.
L'invention entend répondre a l'ensemble de ces besoins en proposant des procédés et des installations pour fabriquer en continu des produits de préférence plats, ferreux, revêtus qui permettent de passer rapidement d'un revêtement à l'autre, de réaliser des produits difficiles à
réaliser industriellement par les techniques connues et de fabriquer des produits nouveaux grâce à la souplesse de la mise en oeuvre des moyens de l'invention qui autorisent une modification et une ma~trise rapide et simple des paramètres de fonctionnement de l'installation influant sur les proprié-tés métallurgiques des produits.
A cet effet l'invention a pour premier objet un ~ 094/19510 2 ~ 5 ~ 4 2 0 PCT/FR94tO0186 procédé de fabrication en continu d'un substrat ferreux en bande recouvert d~un matériau de protection à base dlalliage métallique comportant une série d'étapes consistant à :
- préparer une dispersion de poudre de cet alliage métallique dans un mélange liquide, - appliquer du mélange ainsi constitué sur au moins une face de la bande de substrat, - passer la bande ainsi revêtue dans un four de traitement thermique pour extraction des composants volatiles du mélange liquide et chauffage du produit, - refroidir le produit, cette étape de refroidisse-ment étant réalisée par contact du produit sous pression réglable avec des rouleaux régulés en température.
L'expérimentation a montré que le passage d'un revêtement de type peinture c'est-à-dire comportant une poudre métallique en suspension dans une solution, à un revêtement de type galvanisation, s'effectue en plusieurs stades dont il faut respecter la chronologie et maitriser les différents paramètres afin de ne pas laisser se développer des phénomènes indésirables. En part:iculier le dernier stade de cette transformation est celui de la diffusion des atomes de revêtement à l'intérieur de la structure cristalline du substrat et bien entendu, la diffusion inverse. Cès diffu-sions sont nécessaires à l'accrorhage" du revêtement au substrat au sens physico-chimique du terme, c'est-à-dire la formation d'un alliage à l'interface. La ma~trise de la quantité et de la qualité de cet alliage est extrêmement importante car elle conditionne la qualité du revêtement.
Si on prend par exemple ]e cas des alliages fer-zinc, on sait qu'il en existe plusieurs et que tous n ont pasles propriétés souhaitées. L'alliage FeZn ~ est celui qui deviendra prépondérant si on laisse prospérer la réaction physico-chimique de diffusion. Or cet alliage qui présente des qualités par exemple pour la soudabilité du produit revêtu, présente le grave inconvénient d~être cassant et ~155~2P
lorsqulil est présent à l'interface substrat revêtement sous une épaisseur trop importante, nuit à la bonne tenue du revêtement au droit notamment d'une pliure que le produit est amené à subir lors d'une opération de formage ou de profilage ultérieure. Aussi, non seulement dans le cas du zinc mais également dans le cas d'autres métaux, il est indispensable de contrôler la croissance des alliages intermétalliques, donc de ma~triser les phénomènes de diffusion d'où l'un des premiers moyens de l'invention consistant à refroidir de manière contrôlée le produit issu du four de traitement thermique.
Selon une autre caractéristique de l'invention l'étape d~extraction des composants du melange et le chauf-fage du produit est realisée par échauffement rapide mettant en oeuvre soit l'induction, soit la conduction (effet Joule) soit l'échauffement par micro-ondes...
L'emploi dans le procéde selon l'invention de tels moyens de chauffage rapide connus en eux-mêmes n'est cepen-dant pas qu'une simple substitution de moyens connus. En effet la caracteristique par exemple d'un chauffage à induc-tion ou par conduction est la brutalite de l'elévation de température de l'elément chauffé. Dans le cas present l'elément chauffe est un produit revêtu d'une couche compor-tant des solvants notamment organiques, dont on a pu craindre qu'en se vaporisant voire en se dégradant par combustion, brutalement, ils entra~nent avec eux les particules solides métalliques avant que celles-ci n'aient eu le temps d'attein-dre une cohérence propre. Or l'experimentation a montre qu'il n'en etait rien. On a même constate que cet échauffement brutal ne nuit pas à la densification du revêtement qui s'opère en conséquence de l'elevation de temperature. Celle-ci en effet engendre un phenomène de desorption des gaz retenus en superficie des grains qui se réorganisent en un amalgame moins poreux.
En outre un chauffage rapide permet de favoriser la ~ 094/19510 PCT/~ 4/00186
2~42~ -création d'une diffusion entre les grains de poudre du revêtement, initiant un phénomène de frittage par réticula-tion de ces grains de poudre entre eux, de maniere prépondé-rante à la formation d'alliages intermétalliques c'est-à-dire d~une diffusion des atomes de substrat dans le revêtement et inversement. Le chauffage par induction conduit donc avanta-geusement à une limitation de cette diffusion intermétallique sans présenter l'inconvénient que ]'on pourrait craindre du fait de la vaporisation intense des composants du mélange.
Cette constatation a permis d'envisager sereinement une ligne de production industrielle à grande vitesse de défilement sans qu'il soit obligatoire de prévoir des fours de traite-ment thermique de longueur prohibitive qui auraient interdit la mise en place d'une ligne de traitement verticale, ce qui est utile pour éviter des contac:ts nuisibles entre les organes de support et le produit en cours de traitement, si la ligne, parce que longue, avait cLû être horizontale.
Afin de favoriser au m~;mum l~établissement de ponts entre les grains du revatement par diffusion d'atomes entre eux sous lleffet de la chaleur, c'est-à-dire afin de préserver leur aptitude a se lier, l'étape d~extraction des composants du mélange et de chauffage du produit est réalisée dans une atmosphère anti-oxydante.
En effet, dans cet état activé les grains de poudre ont tendance à s'oxyder très rapidement en surface et la couche d'oxyde dont ils s~entoureraient est une barrière a la diffusion intergranulaire donc à l'établissement des ponts entre grains de métal. On a même constaté qu~en additionnant à cette atmosphère anti-oxydante (par exemple de l'azote) quelques pour cents d'hydrogène (facteur réducteur) on améliore le phénomène de densification du revêtement au début de l'opération de frittage (diffusion interparticulaire) ce qui conduit en final à un revêtement de meilleure qualité.
Par ailleurs, pour encore améliorer la densifica-tion et favoriser l'amorçage du frit;tage initial, le procédé
~5~2~
de l'invention comporte une étape préalable au traitementthermique de compactage du revêtement déposé par enduction.
Il s~agit là d~un traitement purement mécanique pour diminuer les distances intergranulaires et la porosité de l'enduit. Ce compactage peut d'ailleurs être réalisé avec un léger apport de chaleur pour augmenter l'activité des atomes de surface de chaque grain. Un autre résultat de ce compactage préalable réside dans la rupture de la "coquille" d'oxyde pouvant exister autour de chaque grain. Cette opération augmente la probabilité et la rapidité de création des ponts par diffu-sion entre grains.
Le procédé selon l'invention permet de revêtir un substrat ferreux d'un métal ou d'un alliage métallique à
partir d'une poudre dans laquelle est incorporée une charge métallique pulvérulente. Cette charge pourra par exemple être de la silice dont on sait qu'elle présente des propriétes intéressantes en ce qui concerne la résistance à la corro-sion.
Il permet egalement de revêtir le substrat avec un alliage métallique a haut point de fusion, par exemple de l~acier inoxydable. Dans ce cas il pourrait être avantageux d'incorporer dans la poudre de ce m~lange un constituant minoritaire à bas point de fusion faisant office de fondant lors du traitement thermique au cours duquel la température m~;m~le du produit n'atteindra pas la température de fusion du constituant majoritaire.
Le procédé de l'invention a pour autre avantage de pouvoir passer rapidement d'un revêtement donné à un autre revêtement sur un même substrat. Il peut donc conduire à la mise en oeuvre aisée d'un procédé de fabrication successive, en continu d'une pluralité de produits à partir d'un substrat ferreux unique en bande, chacun de ces produits se distin-guant d'un autre par la nature différente de son revêtement.
Ce second procédé consiste, entre la réalisation de deux produits, à continuer de faire défiler la bande pendant qu'il ~ 094/19S10 2~ ~4~
est procédé au changement de mélange à appliquer sur celle-ci et à modifier des paramètres relatifs au traitement thermique et au refroidissement de la bande enduite en fonction de la nature du nouveau mélange.
Du fait que, grâce à une montée rapide en tempéra-ture et un refroidissement efficace, le procédé de base selon l'invention peut être mis en oeuvre industriellement sur une installation en ligne de faible longueur, il peut conduire à
un troisième procédé de fabrication en continu d'un produit ferreux en bande recouvert d'au moins deux matériaux de protection à base d'alliages métalliques différents, consis-tant à répéter sur le produit obtenu par la mise en oeuvre d'une série d'étapes de traitement, la même série d'étapes en utilisant un second mélange liqu:ide chargé d'une poudre métallique différente. On disposera la succession des revêtements de manière que la température de fusion du composant majoritaire le plus fusible de la seconde poudre soit sup~rieure à la température de fusion du composant majoritaire le moins fusible de la poudre employée pour réaliser le revêtement précédent.
Enfin l'invention a pour autres objets les instal-lations pour mettre en oeuvre chacun des procédés ci-dessus.
L'une de ces installationr, comporte entre un poste dérouleur d'une bobine de matériau ferreux en bande et un poste d'enroulement d'une bobine de matériau revêtu, définis-sant une ligne de traitement, - un dispositif d'enduction, - un four à induction, - un dispositif de calandrage à rouleaux refroidis, le trajet de la bande de substrat ferreux étant vertical au moins entre le dispositif d'enduction et le dispositif de calandrage.
Eventuellement, en fonction notamment de la qualité
de la poudre introduite dans le mélange destiné à l~enduction du substrat, l'installation comporte entre le dispositif WO94119510 PCT/~ 4100186 d'enduction et le four, un dispositif de compactage de l'enduit. Le compactage s'effectuera apres un dispositif de séchage de l'enduit formant four d~élimination des solvants.
Pour pouvoir aisément changer de produits, le dispositif d'enduction sera amovible latéralement par rapport à la ligne de défilement de la bande.
Enfin pour réaliser des revêtements multicouches, l'installation peut comprendre entre le dispositif de calandrage et le poste d'enroulement au moins un second dispositif d'enduction, au moins un second four à induction et au moins un second dispositif de calandrage à rouleaux refroidis.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description d'exemples de réalisation donnée ci-après à titre indicatif.
Il sera fait référence aux dessins annexés parmi lesquels :
- la figure l est un schéma d'une première instal-lation pour mettre en oeuvre le procédé de base selon l'invention adaptée a la réalisation de plusieurs revêtements consécutifs sur une bande métallique continue ;
- la figure 2 est un graphe d'un cycle thermique réalisé en appliquant le procédé de l'invention ;
- la figure 3 est une variante de réalisation de l'installation de la figure l ;
- la figure 4 est un graphe du cycle thermique pouvant être obtenu avec la variante de la figure 3 ;
- la figure 5 est un schéma d'une seconde installa-tion selon l'invention adaptée à la réalisation de revête-ments multicouches.
Aux figures, la bande l issue d'une bobine dedéroulage 2 subit tout d'abord une opération de préparation de surface dans un poste 3 de dégraissage. Elle emprunte ensuite un trajet vertical sur lequel, d'amont en aval dans le sens A de défilement, sont disposés un poste d'enduction ~ 094/19510 2 ~ ~ ~ 4 2 ~ PCTn~94/00186 4, un four 5 et un dispositif de calandrage 6. Elle est bobinée enfin sur un poste d'enroulement E.
Le poste d'enduction 4 est constitué comme une machine à peindre à rouleaux, connue en elle-même, alimentée par une barbotine dont la consistance est voisine de celle d'une peinture. Cette barbotine est de préférence réalisée par dispersion d~une poudre métallique fine (la granulométrie étant de l~ordre de 5 ~) dans un mélange organique de solvants, de liants et de dispersants. Les solvants sont du type de ceux utilisés dans le domaine de la peinture (toluè-ne, éthanol, acétone, éther ...) avec comme critère principal de sélection, la vitesse d'évaporat:ion afin qu'ils ne soient pas trop volatiles pour éviter un séchage trop rapide et un risque d'encrassage de l'enducteur.
Le dispersant est également du type de ceux classiquement utilisés dans le domaine des peintures c'est-à-dire possédant des macromolécules.
Quant au liant, son choix sera opéré par exemple, parmi les résines acryliques. On évitera tout produit pouvant présenter des risques de bullage.
Un choix judicieux de la phase liquide organique permet d'y incorporer une très forte charge pulvérulente. Le produit final ainsi obtenu a peu tendance à décanter.
La bande rev8tue est ensuite introduite dans un four 5 de traitement thermique cl induction. Ce four 5 comporte une enceinte 7 de confinement d'une atmosphère protectrice introduite par les conduits d~amenée 8 et extraite du four par le conduit de sortie 9. La section du conduit 9 sera nettement plus élevée que celle des conduits d'entrée car il faut extraire, en plus du gaz de l'atmosphère contrôlée, les produits gazeux provenant de l~évaporation du solvant et de la combustion des liant et dispersant. L~atmos-phère gazeuse introduite dans l'enceinte 7 du four est essentiellement de l'azote additionnée de quelques pour cents d'hydrogène.
2 ~
Par la référence 10 on a représenté le ou les inducteurs de chauffage de la bande qui peuvent être en plusieurs sections. Des essais ont montré qu'avec notamment des inducteurs à flux transverses, il est possible d'obtenir une augmentation extrêmement rapide de la température de la bande.
A la sortie du four, la bande est introduite dans un calandreur 6 formé d'une pluralité de rouleaux 11 d'appli-cation d~une pression réglable (par des organes symbolisés en 12) sur la bande, ces rouleaux 11 étant refroidis, par exemple par une circulation interne d'eau. Le calandreur est également enclos dans une enceinte 13 dans laquelle est instaurée une atmosphère protectrice, notamment anti-oxydante (de l'azote par exemple).
La bande issue du calandreur est à une température de l'ordre de 250, après avoir été portée dans le four 5 à
une température comprise entre 400 et 800 selon la nature du revêtement que l'on souhaite obtenir.
A la figure 2 on a représenté le cycle thermique subi par la bande dans l'ensemble four et calandreur. Du fait du chauffage par induction la montée en température de la bande est extrêmement rapide (de l'ordre de quelques secon-des). Il se produit pendant cette phase une vaporisation des solvants et une pyrolyse de toutes les molécules organiques.
Il faut noter à cet égard que le débit d'azote doit être très important pour qu'il y ait dans le four une dilution impor-tante des produits organiques afin d~éviter le dépôt de carbone sur la bande et les parois du four.
La température du produit atteint un palier Tl dont la valeur dépend de la nature de la poudre et de son point de fusion, au cours duquel il se produit d'abord une densifica-tion de la poudre par réarrangement des grains du fait de l'activation thermique qu'ils subissent, de la désorption des gaz et de la diffusion qui s'installe entre eux. Cette densification est d'ailleurs améliorée en présence d~hydro-094119510 %1~3 4 2 0 gene dans l'atmosphère du four.
On assiste donc au commencement de la constitutiond'un revêtement de moins en moins poreux par frittage des grains. Dans le même temps mais de manière moins importante, il se produit un début de diffusion entre le substrat de base et les grains qui se sont densifiés à sa surface.
Ce phénomène de densification et frittage se poursuit ensuite le long du palier T1 par exemple au delà du temps tl par un phénomène de diffusion du métal de base et de celui du revêtement. On comprend donc qu en maitrisant le temps t2 auquel on refroidit brutalement le produit, on maStrise la croissance des alliages intermétalliques et donc la qualité du produit revêtu que l'on cherche à obtenir en fonction de sa destination ultérieure (soudabilité, aptitude au pliage, aptitude à la peinture ...). La maStrise de la fabrication résulte donc principalement de l'echauffement par induction qui, par sa rapidité, p~ivilegie le frittage du revêtement par rapport à la formation des alliages intermé-talliques et du refroidissement brutal qui permet d'arrêter cette croissance comme souhaité. Le réglage des temps tl, t2 et de la température T1 peut s'opérer dans une installation selon l'invention, soit en prévo~rant des équipements de chauffage mobiles et/ou modulaires le long de la li`gne, soit en faisant varier la vitesse de défilement de la bande, soit enfin par une combinaison de ces variables.
A la figure 3 on a représenté une variante de réalisation de l'installation de la figure 1 dans laquelle le four présente deux étages : le premier étage 14 est affecté
au "séchage" de la barbotine (déliantage et début de pyrolyse des composants organiques) pour pouvoir réaliser un compac-tage au moyen de rouleaux presseurs 15 de la barbotine séchée. On a en effet constaté que la diffusion intergranu-laire et le frittage sont d'autant améliorés et d'instaura-tion rapide que les grains sont le plus près les uns les autres. Ce rapprochement est obtenu par la pression mécanique WO94/19~10 PCT/~ 4/00186 21~5~2~
que fournit ce compactage. En outre cette pression brise les grains et notamment la couche d'oxyde superficielle dont ils sont entourés, ce qui favorise la création de ponts au moments du frittage.
L'un des intérêts de la réalisation de la figure 3 réside également dans la possible division des flux d'atmos-phère entre la partie de séchage (déliantage, pyrolyse) et la partie traitement thermique. Ainsi peut-on faire circuler sous grand débit de l'azote pur dans l'étage 14 du four tandis qu'un plus faible débit d'azote additionné d~hydrogène peut être envoyé dans l'enceinte 7.
On comprend qu'au moyen d'une installation conforme à l'invention, il est possible de changer rapidement de fabrication. Il suffit en effet d~ouvrir le dispositif enducteur 4 et de le déplacer latéralement (perpendiculaire-ment au plan des figures) pour mettre en place un autre dispositif alimenté d'une autre barbotine. Cette substitution évite d'avoir à nettoyer l'enducteur pour le charger d'une nouvelle barbotine. Cette opération peut être réalisée sans arrêt de la ligne. On procédera ensuite au réglage des paramètres relatifs au nouveau revêtement.
Les dispositifs d'enduction représentés servent à
revêtir les deux faces de la bande. Il est tout a fait possible de ne recouvrir qu'une seule face, l'autre étant au contact d'un rouleau de soutien faisant face au rouleau d'enduction.
On notera enfin que la pression des rouleaux 11 de calandrage est réglable en fonction essentiellement de la qualité superficielle du revêtement à obtenir. Une faible pression laisse subsister un revêtement granuleux apte à
recevoir une peinture. Une pression plus élevée lisse la surface de ce dernier.
Comme le procédé de l'invention permet d'obtenir un revêtement compact, il n~est pas nécessaire d'appliquer une pression de calandrage importante qui affecterait les 094119510 ~1 ~ 5 ~ 2 0 PCT/FR94100186 qualités mécaniques et géométriques de la bande.
Sur la figure 5 enfin, on a représenté une instal-lation complexe permettant de réaliser des produits multicou-ches. Il s'agit en fait entre les postes d'enroulement 2 et de déroulement E, d'une duplication des moyens de la figure
Cette constatation a permis d'envisager sereinement une ligne de production industrielle à grande vitesse de défilement sans qu'il soit obligatoire de prévoir des fours de traite-ment thermique de longueur prohibitive qui auraient interdit la mise en place d'une ligne de traitement verticale, ce qui est utile pour éviter des contac:ts nuisibles entre les organes de support et le produit en cours de traitement, si la ligne, parce que longue, avait cLû être horizontale.
Afin de favoriser au m~;mum l~établissement de ponts entre les grains du revatement par diffusion d'atomes entre eux sous lleffet de la chaleur, c'est-à-dire afin de préserver leur aptitude a se lier, l'étape d~extraction des composants du mélange et de chauffage du produit est réalisée dans une atmosphère anti-oxydante.
En effet, dans cet état activé les grains de poudre ont tendance à s'oxyder très rapidement en surface et la couche d'oxyde dont ils s~entoureraient est une barrière a la diffusion intergranulaire donc à l'établissement des ponts entre grains de métal. On a même constaté qu~en additionnant à cette atmosphère anti-oxydante (par exemple de l'azote) quelques pour cents d'hydrogène (facteur réducteur) on améliore le phénomène de densification du revêtement au début de l'opération de frittage (diffusion interparticulaire) ce qui conduit en final à un revêtement de meilleure qualité.
Par ailleurs, pour encore améliorer la densifica-tion et favoriser l'amorçage du frit;tage initial, le procédé
~5~2~
de l'invention comporte une étape préalable au traitementthermique de compactage du revêtement déposé par enduction.
Il s~agit là d~un traitement purement mécanique pour diminuer les distances intergranulaires et la porosité de l'enduit. Ce compactage peut d'ailleurs être réalisé avec un léger apport de chaleur pour augmenter l'activité des atomes de surface de chaque grain. Un autre résultat de ce compactage préalable réside dans la rupture de la "coquille" d'oxyde pouvant exister autour de chaque grain. Cette opération augmente la probabilité et la rapidité de création des ponts par diffu-sion entre grains.
Le procédé selon l'invention permet de revêtir un substrat ferreux d'un métal ou d'un alliage métallique à
partir d'une poudre dans laquelle est incorporée une charge métallique pulvérulente. Cette charge pourra par exemple être de la silice dont on sait qu'elle présente des propriétes intéressantes en ce qui concerne la résistance à la corro-sion.
Il permet egalement de revêtir le substrat avec un alliage métallique a haut point de fusion, par exemple de l~acier inoxydable. Dans ce cas il pourrait être avantageux d'incorporer dans la poudre de ce m~lange un constituant minoritaire à bas point de fusion faisant office de fondant lors du traitement thermique au cours duquel la température m~;m~le du produit n'atteindra pas la température de fusion du constituant majoritaire.
Le procédé de l'invention a pour autre avantage de pouvoir passer rapidement d'un revêtement donné à un autre revêtement sur un même substrat. Il peut donc conduire à la mise en oeuvre aisée d'un procédé de fabrication successive, en continu d'une pluralité de produits à partir d'un substrat ferreux unique en bande, chacun de ces produits se distin-guant d'un autre par la nature différente de son revêtement.
Ce second procédé consiste, entre la réalisation de deux produits, à continuer de faire défiler la bande pendant qu'il ~ 094/19S10 2~ ~4~
est procédé au changement de mélange à appliquer sur celle-ci et à modifier des paramètres relatifs au traitement thermique et au refroidissement de la bande enduite en fonction de la nature du nouveau mélange.
Du fait que, grâce à une montée rapide en tempéra-ture et un refroidissement efficace, le procédé de base selon l'invention peut être mis en oeuvre industriellement sur une installation en ligne de faible longueur, il peut conduire à
un troisième procédé de fabrication en continu d'un produit ferreux en bande recouvert d'au moins deux matériaux de protection à base d'alliages métalliques différents, consis-tant à répéter sur le produit obtenu par la mise en oeuvre d'une série d'étapes de traitement, la même série d'étapes en utilisant un second mélange liqu:ide chargé d'une poudre métallique différente. On disposera la succession des revêtements de manière que la température de fusion du composant majoritaire le plus fusible de la seconde poudre soit sup~rieure à la température de fusion du composant majoritaire le moins fusible de la poudre employée pour réaliser le revêtement précédent.
Enfin l'invention a pour autres objets les instal-lations pour mettre en oeuvre chacun des procédés ci-dessus.
L'une de ces installationr, comporte entre un poste dérouleur d'une bobine de matériau ferreux en bande et un poste d'enroulement d'une bobine de matériau revêtu, définis-sant une ligne de traitement, - un dispositif d'enduction, - un four à induction, - un dispositif de calandrage à rouleaux refroidis, le trajet de la bande de substrat ferreux étant vertical au moins entre le dispositif d'enduction et le dispositif de calandrage.
Eventuellement, en fonction notamment de la qualité
de la poudre introduite dans le mélange destiné à l~enduction du substrat, l'installation comporte entre le dispositif WO94119510 PCT/~ 4100186 d'enduction et le four, un dispositif de compactage de l'enduit. Le compactage s'effectuera apres un dispositif de séchage de l'enduit formant four d~élimination des solvants.
Pour pouvoir aisément changer de produits, le dispositif d'enduction sera amovible latéralement par rapport à la ligne de défilement de la bande.
Enfin pour réaliser des revêtements multicouches, l'installation peut comprendre entre le dispositif de calandrage et le poste d'enroulement au moins un second dispositif d'enduction, au moins un second four à induction et au moins un second dispositif de calandrage à rouleaux refroidis.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description d'exemples de réalisation donnée ci-après à titre indicatif.
Il sera fait référence aux dessins annexés parmi lesquels :
- la figure l est un schéma d'une première instal-lation pour mettre en oeuvre le procédé de base selon l'invention adaptée a la réalisation de plusieurs revêtements consécutifs sur une bande métallique continue ;
- la figure 2 est un graphe d'un cycle thermique réalisé en appliquant le procédé de l'invention ;
- la figure 3 est une variante de réalisation de l'installation de la figure l ;
- la figure 4 est un graphe du cycle thermique pouvant être obtenu avec la variante de la figure 3 ;
- la figure 5 est un schéma d'une seconde installa-tion selon l'invention adaptée à la réalisation de revête-ments multicouches.
Aux figures, la bande l issue d'une bobine dedéroulage 2 subit tout d'abord une opération de préparation de surface dans un poste 3 de dégraissage. Elle emprunte ensuite un trajet vertical sur lequel, d'amont en aval dans le sens A de défilement, sont disposés un poste d'enduction ~ 094/19510 2 ~ ~ ~ 4 2 ~ PCTn~94/00186 4, un four 5 et un dispositif de calandrage 6. Elle est bobinée enfin sur un poste d'enroulement E.
Le poste d'enduction 4 est constitué comme une machine à peindre à rouleaux, connue en elle-même, alimentée par une barbotine dont la consistance est voisine de celle d'une peinture. Cette barbotine est de préférence réalisée par dispersion d~une poudre métallique fine (la granulométrie étant de l~ordre de 5 ~) dans un mélange organique de solvants, de liants et de dispersants. Les solvants sont du type de ceux utilisés dans le domaine de la peinture (toluè-ne, éthanol, acétone, éther ...) avec comme critère principal de sélection, la vitesse d'évaporat:ion afin qu'ils ne soient pas trop volatiles pour éviter un séchage trop rapide et un risque d'encrassage de l'enducteur.
Le dispersant est également du type de ceux classiquement utilisés dans le domaine des peintures c'est-à-dire possédant des macromolécules.
Quant au liant, son choix sera opéré par exemple, parmi les résines acryliques. On évitera tout produit pouvant présenter des risques de bullage.
Un choix judicieux de la phase liquide organique permet d'y incorporer une très forte charge pulvérulente. Le produit final ainsi obtenu a peu tendance à décanter.
La bande rev8tue est ensuite introduite dans un four 5 de traitement thermique cl induction. Ce four 5 comporte une enceinte 7 de confinement d'une atmosphère protectrice introduite par les conduits d~amenée 8 et extraite du four par le conduit de sortie 9. La section du conduit 9 sera nettement plus élevée que celle des conduits d'entrée car il faut extraire, en plus du gaz de l'atmosphère contrôlée, les produits gazeux provenant de l~évaporation du solvant et de la combustion des liant et dispersant. L~atmos-phère gazeuse introduite dans l'enceinte 7 du four est essentiellement de l'azote additionnée de quelques pour cents d'hydrogène.
2 ~
Par la référence 10 on a représenté le ou les inducteurs de chauffage de la bande qui peuvent être en plusieurs sections. Des essais ont montré qu'avec notamment des inducteurs à flux transverses, il est possible d'obtenir une augmentation extrêmement rapide de la température de la bande.
A la sortie du four, la bande est introduite dans un calandreur 6 formé d'une pluralité de rouleaux 11 d'appli-cation d~une pression réglable (par des organes symbolisés en 12) sur la bande, ces rouleaux 11 étant refroidis, par exemple par une circulation interne d'eau. Le calandreur est également enclos dans une enceinte 13 dans laquelle est instaurée une atmosphère protectrice, notamment anti-oxydante (de l'azote par exemple).
La bande issue du calandreur est à une température de l'ordre de 250, après avoir été portée dans le four 5 à
une température comprise entre 400 et 800 selon la nature du revêtement que l'on souhaite obtenir.
A la figure 2 on a représenté le cycle thermique subi par la bande dans l'ensemble four et calandreur. Du fait du chauffage par induction la montée en température de la bande est extrêmement rapide (de l'ordre de quelques secon-des). Il se produit pendant cette phase une vaporisation des solvants et une pyrolyse de toutes les molécules organiques.
Il faut noter à cet égard que le débit d'azote doit être très important pour qu'il y ait dans le four une dilution impor-tante des produits organiques afin d~éviter le dépôt de carbone sur la bande et les parois du four.
La température du produit atteint un palier Tl dont la valeur dépend de la nature de la poudre et de son point de fusion, au cours duquel il se produit d'abord une densifica-tion de la poudre par réarrangement des grains du fait de l'activation thermique qu'ils subissent, de la désorption des gaz et de la diffusion qui s'installe entre eux. Cette densification est d'ailleurs améliorée en présence d~hydro-094119510 %1~3 4 2 0 gene dans l'atmosphère du four.
On assiste donc au commencement de la constitutiond'un revêtement de moins en moins poreux par frittage des grains. Dans le même temps mais de manière moins importante, il se produit un début de diffusion entre le substrat de base et les grains qui se sont densifiés à sa surface.
Ce phénomène de densification et frittage se poursuit ensuite le long du palier T1 par exemple au delà du temps tl par un phénomène de diffusion du métal de base et de celui du revêtement. On comprend donc qu en maitrisant le temps t2 auquel on refroidit brutalement le produit, on maStrise la croissance des alliages intermétalliques et donc la qualité du produit revêtu que l'on cherche à obtenir en fonction de sa destination ultérieure (soudabilité, aptitude au pliage, aptitude à la peinture ...). La maStrise de la fabrication résulte donc principalement de l'echauffement par induction qui, par sa rapidité, p~ivilegie le frittage du revêtement par rapport à la formation des alliages intermé-talliques et du refroidissement brutal qui permet d'arrêter cette croissance comme souhaité. Le réglage des temps tl, t2 et de la température T1 peut s'opérer dans une installation selon l'invention, soit en prévo~rant des équipements de chauffage mobiles et/ou modulaires le long de la li`gne, soit en faisant varier la vitesse de défilement de la bande, soit enfin par une combinaison de ces variables.
A la figure 3 on a représenté une variante de réalisation de l'installation de la figure 1 dans laquelle le four présente deux étages : le premier étage 14 est affecté
au "séchage" de la barbotine (déliantage et début de pyrolyse des composants organiques) pour pouvoir réaliser un compac-tage au moyen de rouleaux presseurs 15 de la barbotine séchée. On a en effet constaté que la diffusion intergranu-laire et le frittage sont d'autant améliorés et d'instaura-tion rapide que les grains sont le plus près les uns les autres. Ce rapprochement est obtenu par la pression mécanique WO94/19~10 PCT/~ 4/00186 21~5~2~
que fournit ce compactage. En outre cette pression brise les grains et notamment la couche d'oxyde superficielle dont ils sont entourés, ce qui favorise la création de ponts au moments du frittage.
L'un des intérêts de la réalisation de la figure 3 réside également dans la possible division des flux d'atmos-phère entre la partie de séchage (déliantage, pyrolyse) et la partie traitement thermique. Ainsi peut-on faire circuler sous grand débit de l'azote pur dans l'étage 14 du four tandis qu'un plus faible débit d'azote additionné d~hydrogène peut être envoyé dans l'enceinte 7.
On comprend qu'au moyen d'une installation conforme à l'invention, il est possible de changer rapidement de fabrication. Il suffit en effet d~ouvrir le dispositif enducteur 4 et de le déplacer latéralement (perpendiculaire-ment au plan des figures) pour mettre en place un autre dispositif alimenté d'une autre barbotine. Cette substitution évite d'avoir à nettoyer l'enducteur pour le charger d'une nouvelle barbotine. Cette opération peut être réalisée sans arrêt de la ligne. On procédera ensuite au réglage des paramètres relatifs au nouveau revêtement.
Les dispositifs d'enduction représentés servent à
revêtir les deux faces de la bande. Il est tout a fait possible de ne recouvrir qu'une seule face, l'autre étant au contact d'un rouleau de soutien faisant face au rouleau d'enduction.
On notera enfin que la pression des rouleaux 11 de calandrage est réglable en fonction essentiellement de la qualité superficielle du revêtement à obtenir. Une faible pression laisse subsister un revêtement granuleux apte à
recevoir une peinture. Une pression plus élevée lisse la surface de ce dernier.
Comme le procédé de l'invention permet d'obtenir un revêtement compact, il n~est pas nécessaire d'appliquer une pression de calandrage importante qui affecterait les 094119510 ~1 ~ 5 ~ 2 0 PCT/FR94100186 qualités mécaniques et géométriques de la bande.
Sur la figure 5 enfin, on a représenté une instal-lation complexe permettant de réaliser des produits multicou-ches. Il s'agit en fait entre les postes d'enroulement 2 et de déroulement E, d'une duplication des moyens de la figure
3, permettant d'appliquer sur un produit déjà revêtu une seconde barbotine différente de la première qui formera un second revêtement, avec des intermétalliques entre le premier et le second revêtement ou qui viendra former un alliage intermétallique superficiel sur le premier revêtement. Ainsi à partir d'un premier revêtement cuivre, par enduction d'une barbotine de zinc est-on parvenu à obtenir un revêtement du genre laiton. Les moyens semblables de traitement portent sur cette figure les mêmes références que sur les figures précédentes avec les indices a et b selon qu'il s agit de la première ou de la seconde couche de revêtement.
Dans ce qui précède, le ~loyen de chauffage décrit est un four à induction longitudinale ou transverse selon le niveau de température à atteindre.
Ce n~est pas sortir du cadre de l~invention que de prévoir un chauffage rapide par d'autres moyens tels que par exemple la conduction. Dans ce cas, en effet le four 5 est équipé, aux lieu et place des inducteurs lO, de rouleaux métalliques au contact de la bande revêtue de la barbotine soit par sa face non revêtue s~il s'agit d'un revêtement une face, soit par l'intermédiaire de la barbotine elle-même qui est conductrice, entre lesquels est établie une différence de potentiel électrique. La valeur de cette différence de potentiel, la distance séparant les rouleaux formant bornes d~alimentation sont certains des paramètres réglables qui permettent d~ajuster les caractéristiques du chauffage.
Dans ce qui précède, le ~loyen de chauffage décrit est un four à induction longitudinale ou transverse selon le niveau de température à atteindre.
Ce n~est pas sortir du cadre de l~invention que de prévoir un chauffage rapide par d'autres moyens tels que par exemple la conduction. Dans ce cas, en effet le four 5 est équipé, aux lieu et place des inducteurs lO, de rouleaux métalliques au contact de la bande revêtue de la barbotine soit par sa face non revêtue s~il s'agit d'un revêtement une face, soit par l'intermédiaire de la barbotine elle-même qui est conductrice, entre lesquels est établie une différence de potentiel électrique. La valeur de cette différence de potentiel, la distance séparant les rouleaux formant bornes d~alimentation sont certains des paramètres réglables qui permettent d~ajuster les caractéristiques du chauffage.
Claims (15)
1. Procédé de fabrication en continu d'un substrat ferreux en bande (1), recouvert d'un matériau de protection à base d'alliage métallique comportant une série d'étapes consistant à :
- préparer une dispersion de poudre de cet alliage métallique dans un mélange liquide, - appliquer (4) du mélange ainsi constitué sur au moins une face de la bande (1) de substrat, - passer dans au moins un four (5) de traitement thermique pour extraction des composants du mélange liquide et chauffage du produit, - refroidir le produit, caractérisé en ce que l'étape (6) de refroidissement est réalisée par contact du produit sous pression réglable avec des rouleaux (11) régulés en température.
- préparer une dispersion de poudre de cet alliage métallique dans un mélange liquide, - appliquer (4) du mélange ainsi constitué sur au moins une face de la bande (1) de substrat, - passer dans au moins un four (5) de traitement thermique pour extraction des composants du mélange liquide et chauffage du produit, - refroidir le produit, caractérisé en ce que l'étape (6) de refroidissement est réalisée par contact du produit sous pression réglable avec des rouleaux (11) régulés en température.
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'étape de chauffage du produit est realisée par un moyen d'échauffement rapide (10).
3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'étape de chauffage du produit est réalisée par induction.
4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'étape d'extraction (5) des composants du mélange et de chauffage du produit est réalisée sous une atmosphère protectrice.
5. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'étape d'extraction (5) des composants du mélange et de chauffage du produit est réalisée sous atmosphère réductrice.
6. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comporte une étape de compactage (15) préalable à
l'étape de traitement thermique.
l'étape de traitement thermique.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendica-tions précédentes caractérisé en ce que la poudre d'alliage métallique comporte une charge minérale pulvérulente.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendica-tions 1 à 6 caractérisé en ce que la poudre comporte un constituant majoritaire à haut point de fusion et un consti-tuant minoritaire à bas point de fusion faisant office de fondant lors du traitement thermique.
9. Procédé de fabrication successive en continu d'une pluralité de produits à base d'un substrat ferreux unique en bande (1), chacun d'eux comportant un matériau de protection à base d'alliage métallique différent et réalisé
conformément au procédé selon l'une quelconque des revendica-tions précédentes, caractérisé en qu'il consiste, entre la réalisation de deux produits, à continuer de faire défiler la bande (1) pendant qu'il est procédé au changement de mélange à appliquer sur celle-ci et à modifier les paramètres relatifs au traitement thermique et au refroidissement de la bande enduite en fonction de la nature du nouveau mélange.
conformément au procédé selon l'une quelconque des revendica-tions précédentes, caractérisé en qu'il consiste, entre la réalisation de deux produits, à continuer de faire défiler la bande (1) pendant qu'il est procédé au changement de mélange à appliquer sur celle-ci et à modifier les paramètres relatifs au traitement thermique et au refroidissement de la bande enduite en fonction de la nature du nouveau mélange.
10. Procédé de fabrication en continu d'un produit ferreux en bande recouvert d'au moins deux matériaux de protection à base d'alliage métallique, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser une première série d'étapes (4a, 5a, 6a) du procédé conforme à l'une des revendications 1 à 7 puis à répéter (4b, 5b, 6b) cette série d'étapes sur le produit obtenu après la première série, en utilisant un second mélange liquide chargé d'une poudre métallique tel que la température de fusion de son composant majoritaire le plus fusible est supérieure à la température de fusion du compo-sant majoritaire le moins fusible de la poudre employée pour réaliser le revêtement précédent.
11. Installation pour mettre en oeuvre le procédé
selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisée en ce qu'elle comporte entre un poste de déroulement (2) d'une bobine de matériau ferreux en bande (1) et un poste d'enroulement (E) d'une bobine de matériau revêtu, définis-sant une ligne de traitement, - un dispositif d'enduction (4), - un four à induction (5), - un dispositif de calandrage (6) à rouleaux refroidis, le trajet de la bande de substrat ferreux étant vertical au moins entre le dispositif d'enduction et le dispositif de calandrage.
selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisée en ce qu'elle comporte entre un poste de déroulement (2) d'une bobine de matériau ferreux en bande (1) et un poste d'enroulement (E) d'une bobine de matériau revêtu, définis-sant une ligne de traitement, - un dispositif d'enduction (4), - un four à induction (5), - un dispositif de calandrage (6) à rouleaux refroidis, le trajet de la bande de substrat ferreux étant vertical au moins entre le dispositif d'enduction et le dispositif de calandrage.
12. Installation selon la revendication 11 caracté-risée en ce qu'elle comporte entre le dispositif d'induction (4) et le four (5) un dispositif de compactage (15) de l'enduit.
13. Installation selon la revendication 11 ou la revendication 12 caractérisée en ce qu'elle comporte entre une première section (14) et une seconde section du four (5) un dispositif de compactage (15) du produit en cours de frittage sur la bande.
14. Installation selon l'une quelconque des revendications 11 à 13 pour mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 9, caractérisée en ce que le dispositif d'enduction (4) est amovible latéralement par rapport à la ligne de défilement de la bande.
15. Installation selon l'une quelconque des revendications 11 à 13 pour mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comporte entre le dispositif de calandrage (6a) et le poste enrouleur (E) au moins un second dispositif d'enduction (4b), au moins un second four (5b) à induction et au moins un second dispositif de calandrage (6b) à rouleaux refroidis (11b).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR93/01921 | 1993-02-19 | ||
| FR9301921A FR2701719B1 (fr) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | Procédés et installations pour réaliser en continu plusieurs revêtements à base d'alliage métallique sur une bande d'acier. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2155420A1 true CA2155420A1 (fr) | 1994-09-01 |
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ID=9444232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (4)
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- 1994-02-18 WO PCT/FR1994/000186 patent/WO1994019510A1/fr not_active Application Discontinuation
Also Published As
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