EP0111039A1 - Process for the high speed continuous galvanizing and annealing of a metallic wire - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to the field of galvanizing metal wire such as a steel wire to produce a metal wire resistant to corrosion, having a shiny, silvery luster, and it relates more particularly to continuous manufacturing, at high speed and in line with a low carbon galvanized steel wire which can be annealed without destroying the corrosion resistant coating or its silvery luster in order to produce a more ductile galvanized metal wire having improved strength corrosion.
- US-A-3,730,758 describes a process for galvanizing steel strips by vacuum coating the steel strip with a metal, for example zinc, by vacuum deposition or by electro-deposition followed by quenching hot to apply a second coating of zinc.
- a metal for example zinc
- the first coating under vacuum can be of aluminum because an addition of aluminum is usually made in galvani baths sation in order to reduce the formation of an interface alloy of zinc with the surface of the strip.
- this document neither describes a stretching or forming phase after galvanizing, nor the advantage of a lower speed required during the galvanizing phase and a higher speed for annealing, nor any phase of annealing to eliminate the constraints introduced by the stretching or forming phase, or even the provision of means by which the galvanized strip could be annealed without harming the shiny silvery shine of the zinc coating.
- U.S. - A - 101,264, 2,286,073, 2,288,762 and 2,482,978 each describe methods of galvanizing a metal wire followed by drawing to lengthen the wire and decrease its thickness. None of these patents describes, teaches or suggests the use of an annealing operation after stretching in order to release the stresses generated by stretching, and to decrease the hardness and increase the ability during forming, drawn galvanized wire. If annealing was done after drawing, it is believed that the wire would have an unpleasant, rough and dark finished appearance due to significant oxidation.
- US - A - 2,378,458 describes a process for pre-coating a copper steel wire or delaying the formation of a zinc-iron alloy following galvanization and for making the coating of zinc more ductile and easier to work .
- This document does not describe, teach or suggest annealing after drawing the galvanized metal wire to release the stresses generated by the drawing operation or that it would result in a shiny silver finish of the wire.
- US - A - 2.152.842 and 2.326.629 describe the coating of steel billets with a paint containing 70 parts of aluminum, 23 parts of ammonia salt and 7 parts of zinc to protect the billets from surface deterioration during subsequent reheating to hot rolling temperatures.
- the paint combines with the steel billet during the hot forming operation. Subsequent working and modification of the alloy with the steel billet is necessary to give the alloy a degree of pliability and, after hot rolling, the billet can be cleaned and alloyed with zinc.
- a second metal can be used, for example aluminum or zinc which is united, on the surface in the form of a strip or by progressive solidification. or other process involving the alloy and using aluminum and zinc powders. Despite this complicated process, the part is still susceptible to separation from the coating of the steel billet and special shells are required to prevent separation.
- the resulting galvanized-annealed wire has an unpleasant gray surface due to the oxidation of the surface layer of zinc and the roughness due to cracking of the coating and is not suitable for drawing due to the increased brittleness which is imparted by the growth of iron-zinc alloy layers.
- the invention relates to a method of hot-dip galvanizing and annealing, continuously at high speed, a ferrous metal wire which moves continuously, to produce a metal wire having a high corrosion resistance. , more ductile, having a shiny silver luster, comprising, according to a preferred embodiment, the phases consisting in passing the ferrous metal wire in continuous movement after it has been cleaned, through an electroplating bath of zinc to deposit a coating of zinc on the wire, and then through a molten bath maintained at a temperature of about 390 to about 419 ° C comprising a major part of zinc and an amount of aluminum sufficient to achieve in the galvanizing bath an eutectic alloy having a melting point lower than that of zinc (for example approximately 420 ° C.) but not lower than the melting point of the eutectic alloy of zinc and aluminum containing 5% by weight of aluminum based on the combined weight of the zinc and aluminum alloy in the bath to coat the wire with zinc and aluminum.
- the present invention is based on the discovery that significant thicknesses of a coating of zinc and - from about 4 to about 6% aluminum can be applied and solidified on a ferrous metal wire to not only provide protection and give a silvery sheen to the wire, but also allow the wire to be drawn to a smaller cross section without total loss of the coating or without sacrificing the gloss or the resistance to corrosion after annealing.
- a zinc coating is first applied electrolytically to the wire in order to reinforce the bonding properties for a layer then applied from 4% to 6 1 o of aluminum-zinc. This aspect is extremely advantageous when thicker wire is to be galvanized in the range of about 0.71 mm or more and provides a stronger bond even when thinner wire is to be galvanized.
- the alloy bond formed by the process of hot dipping in zinc is notably slowed down and sometimes stopped by aluminum which inhibits the iron-zinc reaction.
- the zinc pre-coating applied by the electrolytic device is not significantly removed by dissolution when the pre-coated wire is subjected to hot dipping, since the temperature of the hot dipping bath is kept below the melting point zinc.
- Relatively notable thicknesses are obtained by keeping the temperature of the hot-dipping bath below the melting point of zinc, namely approximately 419.6 ° 0, but notably above the melting point of the aluminum-zinc bath (by example about 382 ° C for a 5% Al-Zn bath) and this is based largely on the use of the lower melting point of the eutectic alloy of zinc and about 5% aluminum which is sufficient below the zinc melting point to allow application of the aluminum-zinc eutectic alloy below the zinc melting point, so that zinc coatings already adhere over the wire are not easily removed.
- the electrolytic application of the zinc pre-coating before hot dipping in the Al-Zn eutectic alloy can be eliminated, so that after cleaning the wire it is done directly in the eutectic alloy bath Al-Zn in fusion.
- the variant of the process finds use in particular for thin wires, for example having a diameter of about 0.71 mm or less, which tend to heat more quickly to temperatures of iron-zinc alloy than thicker wires.
- the metal wire is passed after cleaning through the bath of iron-zinc eutectic alloy as described above.
- the bath temperature may need to be raised above the range specified in the preferred process, that is, to about 560 ° C or more.
- the residence time in the molten bath can be extended to help promote a limited effect of iron-zinc alloy.
- the extent of the iron-zinc alloy effect is limited to achieve an appropriate bond between the zinc coating and the metal wire in order to maintain the coating on the wire and is not significant enough to cause embrittlement of the coating. -which would cause stretching difficulties and / or an unpleasant and rough appearance of the wire.
- the invention is also based on the use of the extremely large increase in the speed of the wire after drawing and the high annealing speed, for example of 760 meters per minute, without encountering unwinding problems.
- the speed of the wire coming out of a stretching machine can increase up to five times or more than five times the speed of the wire entering the machine.
- the invention takes advantage these speed differences by galvanizing before stretching and annealing after stretching.
- the time-temperature imperatives of hot dip galvanizing, the heat limitations due to the electrical resistance of a wire in the electrolytic process, and the mechanical limitations of the apparatus impose these slower speeds for galvanizing.
- the slower galvanization rates provide adequate time for the limited iron-zinc alloy reaction to occur in the process variant.
- the iron-zinc alloy reaction in the molten bath is a function of time and temperature. In the case of the preferred method, adequate time is required to increase the thickness of the aluminum-zinc alloy coating to the desired degree. In both methods there is a consideration of speed which is due to the mechanics and dynamics of the galvanizing system which can cause twists and / or too great a tension of the wire when excessively high speeds are used. Thus, after the wire has been coated with the aluminum-zinc alloy coating, with or without a prior electrolytic coating of zinc, it is drawn to a significantly smaller section.
- the continuously moving low carbon drawn ferrous wire undergoes an annealing treatment at temperatures of about 704 ° C or more for a short period of time sufficient to release the stresses imposed on the wire by the phase of stretching but not long enough to overcome the inhibitory effect of aluminum content in the coating on the inherent effect of iron-zinc alloy and against oxidation.
- the annealed wire is soaked and packaged as desired.
- the wire can be passed through a polishing die if the soaking bath is a lubricant or after soaking in the conventional process.
- the polishing die can be of a suitable size for a reduction of 10% or less and is used to smooth and thus make the coating even more shiny.
- the wire Before applying the zinc pre-coating or the aluminum and zinc coating on the wire, the wire must be properly cleaned in any manner suitable for use in the galvanizing industry.
- a convenient means for cleaning is, for example, the non-contact electrolytic cleaner containing 8 to 16% sulfuric acid by volume and maintained at a temperature of about 60 ° C or less.
- the wire is passed through electrodes which make it alternately cathodic and anodic.
- the electrolytic effect releases hydrogen and oxygen at the wire.
- the bubbling effect obtained removes oxides and impurities from the wire. Any other suitable means may be used for cleaning the wire.
- the wire is then passed directly through an electrolytic zinc plating machine in which a coating of zinc is applied to the wire.
- the passage of the wire from the cleaning mechanism to 1 1 electroplating device is fast enough to prevent oxidation of the surface of the wire.
- Any suitable electroplating zinc plating device can be used and a zinc coating which is for example 3 to 7 microns thick is applied to the surface of the wire, which means that the zinc coating increases the overall wire radius by an additional 3 to 7 microns and increases the overall diameter by twice that amount.
- the temperature of the electrolytic bath in the electroplating apparatus can vary from 30 to 70 ° C and densities can be used current of more or less 1.08 amperes per square centimeter, compatible with the speed and the diameter of the wire.
- the residence time in the electrolytic bath varies depending on many factors, such as the temperature of the bath, the diameter of the wire, the desired thickness of the coating, the current densities, the concentration of zinc ions in the bath and other factors. , the relationships of which are well known in the art.
- residence times of 13 to 15 seconds are suitable for a wire with a diameter of 0.69 mm to obtain a zinc coating of an appropriate thickness with approximately 21.2 meters of wire exposed to the electrolyte with a speed of 98.8 meters per minute.
- the wire After applying a zinc coating to the wire, for example with a thickness of 3 to 7 microns, the wire is rinsed with water to wash off the residual electrolyte and it is then wiped with air to remove excess water. It is then quickly passed into the hot soaking bath containing the molten aluminum-zinc eutectic alloy containing a sufficient quantity of aluminum to produce a eutectic alloy having a melting point lower than that of zinc; the eutectic alloy contains approximately 4 to 6% aluminum and preferably more precisely 5% aluminum.
- the hot dip bath can be of any suitable construction and equipment of different types is available and / or is described in the prior art.
- the temperature of the hot dipping bath should be kept in the range of about 390 to about 418.8 ° C, in order to ensure the application of an appropriate thickness of an aluminum-zinc coating on the wire .
- the melting point of mixtures with approximately 4 to 6% aluminum and zinc extends from about 388 ° C, which is the approximate melting point of aluminum-zinc mixtures at 4 to 6%, up to about 382 ° C which is the melting point of aluminum-zinc mixtures at 5% aluminum. These temperatures are well below the melting point of approximately pure zinc which is about 419.6 ° C.
- temperatures above 382 ° C, and preferably 390 ° C and above are suitable for keeping the hot dipping bath in the molten state and that temperatures below about 418.8 ° C are low enough to avoid complete melting or dissolution of the zinc already plated on the wire.
- temperatures below about 418.8 ° C are low enough to avoid complete melting or dissolution of the zinc already plated on the wire.
- temperatures that are much lower than the melting point of zinc while being higher than the melting point of the eutectic mixture of aluminum and zinc in the hot bath.
- the thickness of the coating of aluminum-zinc eutectic alloy applied in the hot dipping bath is approximately 3 to 7 microns, and preferably approximately 3 to 5 microns.
- the residence time of the wire in the hot dip bath depends on many factors including the diameter of the wire to be coated. Thicker wires normally require a longer time to start the reaction between zinc and iron which provides an adequate bond for the coating. This consideration would, however, be secondary in cases where a prior electrolytic zinc coating has been applied to the wire. In general, the residence time of the wire which has not been previously coated is considerably longer than for the wires previously coated in the bath of eutectic alloy for hot dipping. Uncoated wires cannot be galvanized much faster than 91 m / m while for previously coated wires can reach 152 m / m.
- Uncoated wires should be subjected to much higher temperatures in the 5 ⁇ l al-zn bath than in a simple molten zinc bath to achieve adequate bonding, for example a wire with a diameter of about 1.25 mm should be subjected to a temperature of approximately 560 ° C for approximately one second to obtain an adequate bond with the eutectic alloy. A shorter time even imposes higher temperatures.
- the wire leaves the aluminum-zinc hot dipping bath, it is preferable to pass it through a calibration die or an appropriate wiping die to smooth the aluminum and zinc coating and maintain a diameter overall uniform of the coated wire. At this point the wire presented to the stretching machine has a soft external galvanizing skin which facilitates the stretching because it acts as a lubricant.
- the preferred process is almost if not completely free of the hard alloys of iron and zinc found in hot dip galvanizing.
- the substrate made of pure electrolytic zinc in the preferred process makes the galvanized wire superior to that obtained by the galvanizing process by a hot dipping phase when it is presented to the machine.
- the wire After exiting the hot dipping bath, the wire is passed immediately coated in a soaking in water maintained at room temperature, to rapidly reduce the temperature of the coated wire and ed u ire and thus prevent oxidation of the coating surface is lying. After soaking with water, the wire is subjected to the action of a wiping with air to dry it.
- the wire is then passed through a drawing machine of any suitable type in which its cross section is reduced.
- the reduction in cross section can vary up to a reduction of 95%, and preferably from 65 to 90%.
- the percentage reduction is measured by subtracting the final cross section of the wire after drawing from its initial cross section before drawing, the difference is divided by the initial cross section and multiplied by 100.
- the drawing operation is carried out at room temperature although the temperature of the wire increases significantly due to the mechanical work of the wire. Depending on the total reduction, the operation wire drawing increases its speed dramatically. For example, the speed of a wire having a diameter of 1.9 mm stretched to a diameter of 0.695 increases from about 100 to 103 m / m before stretching to about 760 m / m after stretching.
- All operations performed before stretching namely cleaning, electroplating, hot soaking and water soaking are all carried out at a speed of about 60 m / m or less up to about 167 m / m or more.
- All subsequent stretching operations are carried out at a speed of about 456 m / m or less to about 760 m / m or more.
- Normal speeds of entry to a drawing machine, and therefore speeds of galvanization rise up to 167 m / m with exit or annealing speeds being able to rise up to approximately 760 m / m or more.
- significant stresses develop in the wire, making it relatively more fragile and less ductile.
- the wire is then annealed so that the aluminum-zinc coatings are not significantly reduced or destroyed and under these conditions the coating is not made more fragile or weakly bonded to the wire by due to the fact that the action of iron-zinc-aluminum alloy has been excessively favored or that under these conditions the surface of the coating is oxidized or otherwise adversely affected.
- the electro-galvanizing process there is enough aluminum in the overlay to diffuse through the underlying zinc to the substrate steel to inhibit this growth of the alloy .
- the annealing operation must therefore be carried out quickly and under conditions such that the stresses are relaxed and the effect of inhibiting the aluminum content in the coating is not sufficiently overcome to make the coating fragile in a way undesirable due to the action of iron-zinc alloy, or to give it a dark and rough appearance, or less resistant to corrosion due to oxidation.
- the coated wire is guided vertically downwardly through an induction coil having characteristics suitable for heating the wire to a temperature of 649 to 815 ° C with a residence time d '' about 0.29 seconds or less up to 0.48 seconds or more.
- the vertical arrangement of the wire tends to avoid the formation of a cross section in a drop of water due to the flow of the coating under the action of gravity and tends to keep the circular configuration in section of the wire.
- the wire is wound several times around the upper capstan to prevent the application of any forces from the upstream direction. Leaving the induction winding, the wire is wound several times around the lower capstan so that any downstream constraints are prevented from affecting the wire which passes through the induction winding.
- the annealed wire After leaving the induction coil, the annealed wire is immediately passed through an oil bath to rapidly decrease its temperature to prevent oxidation.
- the aforementioned lower capstan can itself be mounted in the oil bath.
- the temperature of the oil bath must be maintained at room temperature for effective soaking.
- a typical example of a reduction in the tension of a thread would be from about 8,788 kg / cm 2 to about 5,273 kgjcm 2 .
- a polishing or finishing die can be used if desired in the oil bath in order to reinforce the surface appearance of the annealed galvanized wire by reducing the wire to the desired final dimension and by smoothing and re -distribution of the coating uniformly around the wire and to remove most of the residual oil.
- the wire is then wound up by a stationary block or another suitable member or device for winding the wire from where it is dropped on the rod of a conveyor or it can be wound by a machine on a reel.
- the wire can instead be passed through a water soaking bath and then the wire can be wiped with air and can pass it through a lubricating die after it has left the soaking tank.
- the lubricated die finishes or polishes the coated wire to smooth the coating evenly around the wire.
- the wire is then passed to a stationary block or other suitable mechanism for winding or wrapping the wire in any other way. If a polishing die is used, the reduction percentage is normally less than 10%.
- the process according to the invention is applicable to a wide range of wire sizes from No. 34 (diameter of 0.26 mm), or thinner, to No. 9 (3.76 mm in diameter) or thicker
- the calibration system that is used here is that of the "Steel Wire Gauge" which is widely accepted in the industry.
- the process according to the invention is in particular preferred for galvanizing, drawing and annealing thin wires, that is to say of No. 17 (diameter 1.37 mm) or thinner because of the significant economic advantages procured by the invention and the inability to date of galvanizing metal wire in batches.
- N ° 9 wire is a little more than fourteen times the diameter of a N ° 34 wire, the latter (2.322 m / kg) is more than two hundred times longer per kilo than the N wire ° 9 (11.42 m / kg).
- Wire N ° 17 (283 m / kg) represents only a third of the diameter of a wire N ° 9 but is more than seven times longer.
- the invention makes it possible to carry out the unwinding, cleaning and galvanizing operations at relatively low controllable speeds to ensure better control of these operations while at the same time allowing high production rates for the finished product.
- the corrosion resistance is enhanced by the process according to the invention both at ambient temperatures and at elevated temperatures by the 5% Al-Zn coating when compared to zinc.
- An area of almost 5% Al-Zn is extremely effective against corrosion in industrial and salt water atmospheres as well as in applications at high temperatures.
- the relative corrosion current zinc and the coating to 5% Al-Zn were 4.3 milliamps per cm 2 and 1, 8 milliamps per cm 2, respectively.
- the environment was a solution of 0.1 NH 2 SO 4 + 3.5% NaCL.
- the 5% Al-Zn coating had a corrosion resistance that exceeded that of zinc by about 2.4 times.
- the invention has also obtained better resistance to corrosion at high temperatures. Complete destruction of zinc at annealing temperatures has been observed; however, the 5% Al-Zn coating withstood temperatures around 760 ° C for short periods.
- the wire 12 moves from the supply reel 10 at a speed of about 150 meters per minute in the apparatus 14 to be stretched.
- the wire is reduced by stretching in the apparatus 14 from a diameter of 1.32 mm to a diameter of 0.56 mm, the wire lengthens with a consecutive increase in speed. There is a total reduction of 82% in the cross section of the wire.
- the drawn wire 12 leaves the device 14, it travels at about 700 meters per minute and continues at this speed until it is wound on the stationary support 16 and falls on the support rod 18, wound .
- the wire makes multiple passages through an acid bath 22, in which are arranged non-conductive rollers 26 and 24 around which the wire 12 alternately passes to make passages sufficient for a adequate wire cleaning.
- the wire 12 is then made alternately cathodic and anodic. When it passes over the positive electrode, the wire becomes cathodic. When it passes over the negative electrode, the wire becomes anodic, finally leaving the bath in the anodic mode.
- the friction action of hydrogen and oxygen which are released on the cathode wire passing around the roller 26 and on the anode wire passing around the roller 24 respectively is well known as well as the repulsion effects with respect to the impurities on the cathode wire passing around the roller 26 and against metallic particles on the anode wire passing around the roller 2 4 .
- the preferred bath 22 contains approximately 8% by volume of sulfuric acid and acts at a temperature of approximately 60 ° and with a pH of less than 2.
- the wire 12 After cleaning the wire 12 enters the app a - Started 2 8 electroplating passing over a switch 30 down roller in the electrolyte 3 2 ZnS0 4 and passing around a first roller 34 non-conductive and about a second non-conductive roller 36 and returns to the switch roller 3 0.
- an anode 38 of zinc is provided in the electrolyte 32 to the zinc sulfate to continuously replenish the bath zinc ions and the wire serves as a cathode by the application made to it of a negative charge by the contactor roller 30.
- the wire 12 continues its path, making multiple passes as necessary to receive a plating of about 3 to about 7 microns and typically from about 3 to about 5 microns, of electrolytic zinc on the surface of the wire, thereby increasing its radius from about 5 to about 7 microns and typically from about 3 to about 5 microns.
- the preferred electrolyte contains about 90 to 120 grams of zinc metal in the form of zinc sulfate per liter of water and about 150 to 165 grams of H 2 SO 4 per liter of water.
- the bath acts in a temperature range of 30 to 70 ° C.
- the current density is greater than 1.08 amperes / cm 2 and flows at approximately 1.29 amperes / cm 2 with a plating time of 8 to 9 seconds to reach approximately 5 microns in thickness of electrolytic zinc coating on the surface of the wire, that is to say that its radius is increased by approximately 5 microns.
- the contactor roller 30 the wire 12 is rinsed with water and wiped with air.
- the electrolytic plating apparatus 28 the wire 12 passes through a hot dip bath 40 of molten zinc containing about 5% aluminum based on the combined weights of aluminum and zinc and receives a layer additional coating of 0.5% Al-Zn.
- the residence time of the wire 12 in the bath 40 ranges from a little more than a second to less than a second and the bath 40 is maintained at a temperature in the range of 390 to 418 ° C.
- the wire 12 leaves the bath 40 through a dimensioning die 42 or a suitable wiping member which allows an increase in thickness due to the additional coating at 5% Al-Zn of about 2 to about 4 microns on the surface of the wire according to the dimension of the die 42.
- the cumulative thickness of the electrolytic zinc coating and of the additional coating with 5% aluminum-zinc is typically about 5 to 7 microns (that is to say on wire radius).
- This cumulative thickness as well as the thickness of the electrolytic substrate layer and the upper layer can be adapted to suit the particular wishes of the operator, above the range of thicknesses given above, below or within this range by a control of the time / density ratio of the current in the electrolyte bath 28, the temperature of the soaking bath 40 as well as the residence time in the bath 40, and the diameter of the hole of the die 42 for dimensioning or wiping .
- the wire passes into the soaking bath 44 with water which is maintained at room temperature to rapidly solidify the aluminum-zinc coating and prevent oxidation due to the high temperature. After leaving the soaking bath 44 with water, it is subjected to air wiping.
- the wire drawing apparatus 14 decreases the wire 12 to a size which is about 5-10% greater than the desired size of the finished wire.
- the wire exits the apparatus 14 to be stretched and rises approximately 4.5 meters above the ground and around a capstan 46 with suitable turns to prevent too great tension in the wire between the capstan 46 and the capstan 48 located below it.
- the wire 12 descends through an induction coil 50 in less than a second, reaching approximately 760 ° C. This undergoing an annealing treatment. At this temperature it exhibits only a very low tensile strength and the traction between the capstans 46 and 48 is reduced to a minimum by the multiple turns formed around each capstan.
- the wire makes several turns around the capstan 48 located in the oil bath 52 in order to prevent the transmission of excessive tension back into the wire strand 12 situated between the capstants 46 and 48.
- the oil bath 52 is maintained at temperature ambient and serves as a soaking bath to reduce the temperature of the wire to room temperature and also serves as a die lubricant for the polishing die 54 also located in the oil bath 52.
- This die 54 not only serves to reduce the dimension wire 12 to the desired final dimension, but also to smooth it and distribute the coating more uniformly around the wire. Due to annealing there may be some roughness and unevenness in the distribution of the coating.
- a water soaking bath could be used with an air wiping and a lubrication die located between the soaking water tank and the stationary block 16 or the device winding.
- the finished wire is wound on a stationary block 16 (or on a winding machine for very fine wires), which is a commercially available element and falls by gravity to the rod of the support 18.
- the method and apparatus described above are also useful with certain modifications for the manufacture of brass coated wire.
- the above-mentioned electrolytic zinc bath is preceded by a copper plating bath to carry out copper plating on the wire before phase (a) of the preferred process.
- the copper coated wire is electroplated with zinc and is then subjected to the remaining phases of the preferred process as described above, i.e., (b) it passes through a molten bath containing the aluminum-zinc eutectic alloy to apply a coating of the aluminum-zinc alloy on the copper-coated wire which is then (c) drawn to a lower cross section and then (d) annealed at a temperature which can rise up to 760 °.
- the galvanizing baths that is to say the electrolytic zinc bath and the bath of aluminum-zinc eutectic alloy are replaced by an aqueous bath of copper sulphate which may also contain tin, for example up to 8% by weight based on the weight of copper if desired to facilitate plating of copper on the wire.
- the wire is coated with copper which provides lubrication for the drawing operation (c) and which gives the surface of the wire an attractive uniform black color after plating of copper and the drawn wire is annealed in phase (d).
- the wire is dipped in commercially available black passage solutions, such as compounds containing selenium and copper in slightly acidic form to promote adhesion and improve color. Copper is believed to aid in the darkening of the gray color produced by selenium which in turn readily bonds to steel to provide a metallic bond between copper and steel. Additional wiping of the lubricating oil or wax with a black dye further improves corrosion resistance, color and adhesion.
- a water-based acrylic oil or wax produces a a glossy black surface or, alternatively, a dry film of oil which can be removed with water produces a satisfactory black surface.
- An air knife facilitates the removal of water producing a dry film.
- the black surface produced by soaking is amorphous, allowing oil or wax to penetrate to the metal substrate, thereby blocking the interior of black soot and also improving adhesion.
- the above described galvanizing methods including the preferred or alternative method can be used to produce black annealed wire using commercially available darkening solutions containing copper or weakly acidic copper and selenium as a soaking bath following annealing in the induction coil, thereby producing the desired black color.
- the substrate is thus coated with a 5% aluminum-zinc eutectic alloy which results in a highly corrosion resistant coating which is preserved as it passes through the induction coil, producing when it is blackened by the process above a black annealed metal wire very resistant to corrosion due to the 5% aluminum-zinc substrate very resistant to corrosion below the black coating.
- the methods and apparatus described above may have additional uses and may be modified by the addition of other phases and other methods to the phases and methods described above to provide beneficial effects and form advantageous products.
Abstract
Description
La présente invention est relative au domaine de la galvanisation de fil de métal tel qu'un fil d'acier pour réaliser un fil de métal résistant à la corrosion, ayant un éclat brillant, argenté, et elle concerne plus particulièrement la fabrication en continu, à grande vitesse et en ligne d'un fil d'acier à faible teneur de carbone, galvanisé, qui puisse être recuit sans détruire le revêtement résistant à la corrosion ou son éclat argenté afin de produire un fil métallique galvanisé plus ductile ayant une résistance améliorée à la corrosion.The present invention relates to the field of galvanizing metal wire such as a steel wire to produce a metal wire resistant to corrosion, having a shiny, silvery luster, and it relates more particularly to continuous manufacturing, at high speed and in line with a low carbon galvanized steel wire which can be annealed without destroying the corrosion resistant coating or its silvery luster in order to produce a more ductile galvanized metal wire having improved strength corrosion.
De nombreuses tentatives ont été faites pour galvaniser du fil d'acier ou de l'acier sous d'autres formes allongées, galvanisation suivie d'un étirage du fil jusqu'à un diamètre inférieur, et de nombreux brevets décrivant ces tentatives ont été accordés au cours du siècle dernier et plus récemment. Les procédés de la technique antérieure ont été limités à la production de fils métalliques galvanisés de types ayant une grande dureté, peu faciles à former et fragiles en raison de l'incapacité de ces procédés de la technique antérieure à permettre un recuit après étirage sans perte d'une partie ou de la totalité du revêtement de zinc, diminuant ou détruisant ainsi la résistance à la corrosion, et/ou oxydant la surface du revêtement de zinc, détruisant ainsi la plus grande partie sinon la totalité de son éclat brillant argenté attirant.Many attempts have been made to galvanize steel wire or steel in other elongated forms, galvanization followed by drawing the wire to a smaller diameter, and many patents describing these attempts have been granted over the last century and more recently. The processes of the prior art have been limited to the production of galvanized metal wires of types having a high hardness, not very easy to form and brittle due to the inability of these processes of the prior art to allow annealing after drawing without loss. part or all of the zinc coating, thereby decreasing or destroying corrosion resistance, and / or oxidizing the surface of the zinc coating, thereby destroying most, if not all, of its attractive silvery luster.
U.S. - A-3.730.758 décrit un procédé pour galvaniser des feuillards d'acier par revêtement sous vide du feuillard d'acier avec un métal, par exemple du zinc, par dépot sous vide ou par électro-déposition suivi d'un trempage à chaud pour appliquer un second revêtement de zinc..Ce document indique que le premier revêtement sous vide peut être d'aluminium du fait qu'une addition d'aluminium est habituellement faite aux bains de galvanisation afin de diminuer la formation d'alliage d'interface du zinc avec la surface du feuillard. Cependant ce document ne décrit ni une phase d'étirage ou de formage après galvanisation, ni l'avantage d'une vitesse plus basse nécessaire lors de la phase de galvanisation et d'une vitesse plus grande pour le recuit, ni une phase quelconque de recuit pour supprimer les contraintes introduites par la phase d'étirage ou de formage, ni encore la prévision de moyens grâce auxquels le feuillard galvanisé pourrait être recuit sans nuire à l'éclat brillant argenté du revêtement de zinc.US-A-3,730,758 describes a process for galvanizing steel strips by vacuum coating the steel strip with a metal, for example zinc, by vacuum deposition or by electro-deposition followed by quenching hot to apply a second coating of zinc..This document indicates that the first coating under vacuum can be of aluminum because an addition of aluminum is usually made in galvani baths sation in order to reduce the formation of an interface alloy of zinc with the surface of the strip. However, this document neither describes a stretching or forming phase after galvanizing, nor the advantage of a lower speed required during the galvanizing phase and a higher speed for annealing, nor any phase of annealing to eliminate the constraints introduced by the stretching or forming phase, or even the provision of means by which the galvanized strip could be annealed without harming the shiny silvery shine of the zinc coating.
Chacun des brevets U.S. - A - 936.637, 1.133.628 et 1.816.617 décrit le revêtement préalable d'un fil d'acier avec du zinc par des moyens électrolytiques ou avec de la poussière de zinc de gaz de four suivi d'une galvanisation au trempé à chaud. Cependant aucun de ces documents ne décrit un étirage du fil métallique galvanisé ou le recuit de ce fil après étirage et un tel traitement aurait pour résultat un fil métallique à surface rugueuse de mauvaise apparence ayant une résistance amoindrie à la corrosion, en raison du fait que le zinc serait oxydé et partiellement vaporisé pendant le recuit.Each of the US patents - A - 936,637, 1,133,628 and 1,816,617 describes the prior coating of a steel wire with zinc by electrolytic means or with zinc dust of furnace gas followed by galvanization hot soaked. However, none of these documents describes a drawing of the galvanized metal wire or the annealing of this wire after drawing and such a treatment would result in a metal wire with a rough surface of poor appearance having a reduced resistance to corrosion, due to the fact that the zinc would be oxidized and partially vaporized during annealing.
U.S. - A - 101.264, 2.286.073, 2.288.762 et 2.482.978 décrivent chacun des procédés de galvanisation d'un fil métallique suivi par un étirage afin d'allonger le fil et de diminuer son épaisseur. Aucun.de ces brevets ne décrit, n'enseigne ou ne suggère l'utilisation d'une opération de recuit après l'étirage afin de relâcher les contraintes engendrées par l'étirage, et de diminuer la dureté et d'augmenter l'aptitude au formage, du fil galvanisé étiré. Si le recuit était effectué après l'étirage, on pense que le fil présenterait un aspect fini desagréable, rugueux et foncé en raison d'une oxydation importante.U.S. - A - 101,264, 2,286,073, 2,288,762 and 2,482,978 each describe methods of galvanizing a metal wire followed by drawing to lengthen the wire and decrease its thickness. None of these patents describes, teaches or suggests the use of an annealing operation after stretching in order to release the stresses generated by stretching, and to decrease the hardness and increase the ability during forming, drawn galvanized wire. If annealing was done after drawing, it is believed that the wire would have an unpleasant, rough and dark finished appearance due to significant oxidation.
U.S. - A - 2.378.458 décrit un procédé pour revêtir préalablement un fil d'acier de cuivre ou retarder la formation d'un alliage zinc-fer à la suite de la galvanisation et pour rendre le revêtement de zinc_plus ductile et plus facile à travailler. Ce document ne décrit, n'enseigne ni ne suggère un recuit après l'étirage du fil métallique galvanisé pour relâcher les contraintes engendrées par l'opération d'étirage ou encore qu'il en résulterait un fini brillant argenté du fil.US - A - 2,378,458 describes a process for pre-coating a copper steel wire or delaying the formation of a zinc-iron alloy following galvanization and for making the coating of zinc more ductile and easier to work . This document does not describe, teach or suggest annealing after drawing the galvanized metal wire to release the stresses generated by the drawing operation or that it would result in a shiny silver finish of the wire.
U.S. - A - 2.152.842 et 2.326.629 décrivent le revêtement de billettes d'acier avec une peinture contenant 70 parties d'aluminium, 23 parties de sel d'ammoniac et 7 parties de zinc pour protéger les billettes d'une détérioration superficielle pendant le réchauffage subséquent jusqu'aux températures de laminage à chaud. La peinture s'allie avec la billette d'acier pendant l'opération de formage à chaud. Un travail et une modification subséquents de l'alliage avec la billette d'acier sont nécessaires pour donner à l'alliage un degré de pliabili- té et, après laminage à chaud, la billette peut être nettoyée et alliée avec du zinc. Après ce traitement compliqué pour former un alliage approprié sur la surface de la billette d'acier, on peut utiliser un second métal, par exemple de l'aluminium ou du zinc qui est uni ,à la surface sous forme de feuillard ou par solidification progressive ou autre procédé entrainant l'alliage et utilisant des poudres d'aluminium et de zinc. Malgré ce processus compliqué, la pièce est toujours susceptible d'une séparation du revêtement de la billette d'acier et des coquilles spéciales sont nécessaires pour empêcher la séparation.US - A - 2.152.842 and 2.326.629 describe the coating of steel billets with a paint containing 70 parts of aluminum, 23 parts of ammonia salt and 7 parts of zinc to protect the billets from surface deterioration during subsequent reheating to hot rolling temperatures. The paint combines with the steel billet during the hot forming operation. Subsequent working and modification of the alloy with the steel billet is necessary to give the alloy a degree of pliability and, after hot rolling, the billet can be cleaned and alloyed with zinc. After this complicated treatment to form a suitable alloy on the surface of the steel billet, a second metal can be used, for example aluminum or zinc which is united, on the surface in the form of a strip or by progressive solidification. or other process involving the alloy and using aluminum and zinc powders. Despite this complicated process, the part is still susceptible to separation from the coating of the steel billet and special shells are required to prevent separation.
U.S. - A - 213.015, 2.268.617, 2.359.095 et 2.472.393 traitent de différents procédés utilisant des revêtements de cuivre, mais.aucun de ces documents ne décrit, n'enseigne ou ne suggère un recuit après étirage ni ne décrit, enseigne ou suggère qu'on peut obtenir un fini brillant argenté après recuit pour relâcher les contraintes dûes à l'étirage.US - A - 213.015, 2.268.617, 2.359.095 and 2.472.393 deal with different processes using copper coatings, but none of these documents describes, teaches or suggests annealing after stretching or describes, teaches or suggests that a bright silver finish can be obtained after annealing to ease the stresses due to stretching.
Le texte intitulé "Galvanisation" (par trempage à chaud) par Heinz Bablik troisième édition, publié par E.et F. N. Spon Ltd, en 1950, étudie de façon approfondie l'utilisation d'additions d'luminium à des bains de galvanisation au trempé à chaud. Des quantités de 0,02% dans le bain sont adéquates pour conserver le brillant du revêtement de zinc. Des quantités plus importantes,- de l'ordre de 0,2 à 0,3 % ont pour résultat des modifications de structure du revêtement en retardant la réaction entre la base en fer massif et le zinc en fusion, de sorte que pour des temps de trempage courts et de faibles températures de trempage il ne se produit pas du tout de réaction (page 208). Avec des concentrations d'aluminium plus élevées, il est impossible de faire réagir le zinc liquide avec le fer massif et des températures plus élevées et des temps de trempage plus longs sont nécessaires (page 209). Cet écrit suggère qu'une galvanisation préalable dans du zinc fondu (sans aluminium) produit un mince alliage fer-zinc avec lequel le bain de zinc contenant de l'aluminium (0,4%) peut réagir rapidement mais si des concentrations d'aluminium plus élevées sont ajoutées au bain, pas même une galvanisation préalable ne peut provoquer le démarrage de la réaction (page 213). Avec un bain de zinc contenant 5% d'aluminium une galvanisation préalable au trempé ne peut pas même provoquer le commencement de la réaction à une température de 440°C (page 214). Avec 0,24% d'aluminium (pas de galvanisation préalable) l'inhibition de la réaction est si forte qu'à une température de 440°C et avec un trempé d'une heure dans le bain aucune réaction ne s'est encore produite (page 221; voir également "Metals Handbook" volume 2 "Heat Treating, Cleaning and Finishing", page 500, publié par American Society for Metals en 1964).The text entitled "Galvanization" (by hot dipping) by Heinz Bablik third edition, published by E. and FN Spon Ltd, in 1950, studies in depth the use of aluminum additions to dip galvanizing baths hot. Amounts of 0.02% in the bath are adequate to maintain the shine of the zinc coating. Larger amounts, on the order of 0.2 to 0.3%, result in changes in the coating structure by delaying the reaction between the solid iron base and the molten zinc, so that for times short soaking times and low soaking temperatures there is no reaction at all (page 208). With higher aluminum concentrations, it is impossible to react liquid zinc with solid iron, and higher temperatures and longer soaking times are required (page 209). This paper suggests that prior galvanization in molten zinc (without aluminum) produces a thin iron-zinc alloy with which the zinc bath containing aluminum (0.4%) can react quickly but if concentrations of aluminum higher are added to the bath, not even prior galvanization can cause the reaction to start (page 213). With a zinc bath containing 5% aluminum, galvanizing prior to quenching cannot even cause the reaction to start at a temperature of 440 ° C (page 214). With 0.24% aluminum (no prior galvanization) the reaction is inhibited so strongly that at a temperature of 440 ° C and with a one hour soak in the bath no reaction has yet taken place. produced (page 221; see also "Metals Handbook" volume 2 "Heat Treating, Cleaning and Finishing", page 500, published by American Society for Metals in 1964).
Pour obtenir une bonne adhérence, suivant le texte de Bablik, il doit se produire une réaction entre la base en fer et le revêtement de zinc et si elle est inhibée par la présence d'aluminium, l'alliage fer-zinc ne se produit alors pas et l'adhérence en souffre (pages 306-307). Une quantité d'aluminium aussi faible que 0,01% est capable d'empêcher presque complètement la formation de crasses (page 377). L'addition d'aluminium à des bains de galvanisation est peu pratiquée mais si elle est décidée on ajoute alors 0,1 à 0,310; cependant en raison de l'absence de couches d'alliage fer-zinc, les revêtements de zinc obtenus sont tout à fait souples mais sont si légers et minces qu'ils ne sont habituellement pas souhaitables ( page 462). Lorsque du fil métallique galvanisé est recuit il devient gris foncé ou vert, se vaporise partiellement, et présente une surface rugueuse dûe à l'oxydation, et la réaction fer-zinc se poursuit pendant le recuit pour augmenter la fragilité et l'adhérence (page 463). Des additions d'aluminium augmentent également notablement la fluidité du bain et rendent difficile la production de revêtements lourds et uniformes (pages 265, 266; voir également "The Making, Shaping and Treating of Steel", publié par United States Steel, J.M. Camp et al, sixième édition, 1951, page 942).To obtain good adhesion, according to Bablik's text, there must be a reaction between the iron base and the zinc coating and if it is inhibited by the presence of aluminum, then the iron-zinc alloy does not occur. not and grip suffers (pages 306-307). Aluminum as low as 0.01% is capable of almost completely preventing dross formation (page 377). The addition of aluminum to galvanizing baths is little practiced but if it is decided then 0.1 to 0.31 0 is added ; however due to the absence of iron-zinc alloy layers, the zinc coatings obtained are quite flexible but are so light and thin that they are usually not desirable (page 462). When galvanized wire is annealed it becomes dark gray or green, partially vaporizes, and has a rough surface due to oxidation, and the iron-zinc reaction continues during annealing to increase brittleness and adhesion (page 463). Additions of aluminum also significantly increase the fluidity of the bath and make it difficult to produce heavy and uniform coatings (pages 265, 266; see also "The Making, Shaping and Treating of Steel", published by United States Steel, JM Camp and al, sixth edition, 1951, page 942).
Aucune de ces littératures de référence, savoir Bablik, Metals Handbook ou Camp et autres n'enseignent ou ne suggèrent des avantages quelconques pouvant résulter de l'utilisation de quantités d'aluminium relativement importantes, savoir des quantités suffisantes pour réaliser dans le bain de galvanisation un alliage eutectique ayant un point de fusion inférieur à celui du zinc (par exemple environ 420°C), mais non inférieur au point de fusion de l'alliage eutectique de zinc et d'aluminium contenant 5% en poids d'aluminium. Aucun de ces documents ne décrit, après la galvanisation, l'étirage et le recuit du fil métallique galvanisé sans un enlèvement important ou une fragilisation du revêtement de zinc, une perte de la résistance à la corrosion ou une perte de brillant par oxydation ou rugosité de la surface revêtue. L'enseignement des documents tend à écarter l'utilisation de quantités d'aluminium relativement importantes en raison des effets nuisibles qu'ils impliquent de la réaction d'alliage fer-zinc recherchée à un faible degré pour procurer l'adhérence et en raison de l'augmentation indésirable également impliquée de la fluidité du bain de zinc avec l'augmentation de la teneur en aluminium qui fait que le bain s'égoutte de l'acier à revêtir en laissant subsister des revêtements qui sont trop minces. Aucun de ces documents n'enseigne la séquence de phases comprenant la galvanisation, l'étirage et le recuit.None of these reference literatures, namely Bablik, Metals Handbook or Camp and others teach or suggest any advantages which may result from the use of relatively large quantities of aluminum, namely sufficient quantities to achieve in the galvanizing bath. a eutectic alloy having a melting point lower than that of zinc (for example approximately 420 ° C.), but not lower than the melting point of the eutectic alloy of zinc and aluminum containing 5% by weight of aluminum. None of these documents describes, after galvanizing, drawing and annealing the galvanized metal wire without significant removal or embrittlement of the zinc coating, loss of corrosion resistance or loss of gloss by oxidation or roughness. of the coated surface. The teaching of documents tends to exclude the use of relatively large quantities of aluminum because of the harmful effects which they imply of the reaction of iron-zinc alloy sought to a small degree to obtain adhesion and because of the unwanted increase also involved in the fluidity of the zinc bath with the increase in the aluminum content which causes the bath to drip from the steel to be coated, leaving coatings which are too thin. None of these documents teach the sequence of phases including galvanizing, drawing and annealing.
L'ouvrage "The Galvanizing Handbook" par John R. Daesen, pages 17 à 106, publié par Rheinhold Publishing Corporation en 1946; l'ouvrage " Alloyed Zinc Coatingsn de Paul E. Schnedler, page 2, publié par Armco Steel Corp. dans une communication remise à "Proceedings of the Galvanized Committee" septembre 1970; "Fe-Zn Alloy Formation During Galvannealing" par Smith et autres, revue Iron and Steel Institute, décembre 1972 pages 897, 899 et Bablik, supra, pages 462 et 463, étudient chacun le processus " galvanisation-recuit" dans lequel l'acier revêtu de zinc est soumis à une température élevée, par exemple 454°C à 649°C, ou aussi élevée que 787°C directement après l'enlèvement du bain de zinc chaud pour favoriser la réaction d'alliage fer-zinc et améliorer ainsi l'adhérence du revêtement sur la base d'acier. Le fil métallique galvanisé-recuit résultant présente une surface grise peu agréable due à l'oxydation de la couche superficielle de zinc et à la rugosité due à la fissuration du revêtement et n'est pas appropriée pour l'étirage en raison de la fragilité accrue qui est conférée par la croissance des couches d'alliage fer-zinc.The work "The Galvanizing Handbook" by John R. Daesen, pages 17 to 106, published by Rheinhold Publishing Corporation in 1946; the book "Alloyed Zinc Coatings n by Paul E. Schnedler, page 2, published by Armco Steel Corp. in a communication given to" Proceedings of the Galvanized Committee "September 1970;" Fe-Zn Alloy Formation During Galvannealing "by Smith and others, review Iron and Steel Institute, December 1972 pages 897, 899 and Bablik, supra, pages 462 and 463, each study the "galvanizing-annealing" process in which zinc coated steel is subjected to a high temperature, for example 454 ° C to 649 ° C, or as high as 787 ° C directly after removal of the zinc bath hot to favor the reaction of iron-zinc alloy and thus improve the adhesion of the coating on the steel base. The resulting galvanized-annealed wire has an unpleasant gray surface due to the oxidation of the surface layer of zinc and the roughness due to cracking of the coating and is not suitable for drawing due to the increased brittleness which is imparted by the growth of iron-zinc alloy layers.
L'addition des faibles quantités d'aluminium, de 0,08 à 0,25% est recommandée par l'ouvrage de Daesen, celui de Schnedler et celui de Smith et autres pour inhiber la formation des phases d'alliage fragiles tout en permettant le développement d'un alliage fer-zinc plus facile à travailler. Smith et autres page 599 indiquent que des teneurs en aluminium supérieures à.0,15% ont pour résultat des défauts importants de continuité de la cinetique de l'alliage. L'ouvrage de Daesen indique page 60 que la nature sacrificielle de la protection procurée par le zinc au fer nécessite pour obtenir le plus d'effet une couche plus épaisse que celle qui peut être fixée uniformément dans un bain à teneur élevée d'aluminium (0,15%) et recommande de maintenir la teneur en aluminium à un chiffre suffisamment faible pour favoriser la fluidité pratique, de 0,05% ou environ. L'ouvrage de Schnedler confirme que suivant la terminologie utilisée, le terme "galvanisation-recuit" est habituellement appliqué à des revêtements alliés ayant un faible poids commercial. Aucun de ces documents ne recommande l'addition de quantités relativement importantes, comme mentionné plus haut, d'aluminium dans le bain de galvanisation, ni ne décrit , enseigne ou suggère la séquence de galvanisation, d'étirage et de recuit.The addition of small quantities of aluminum, from 0.08 to 0.25% is recommended by the work of Daesen, that of Schnedler and that of Smith and others to inhibit the formation of fragile alloy phases while allowing the development of an easier-to-work iron-zinc alloy. Smith et al. Page 599 indicate that aluminum contents greater than 0.15% result in significant defects in the kinetics of the alloy. Daesen's work indicates on page 60 that the sacrificial nature of the protection provided by zinc to iron requires to obtain the greatest effect a thicker layer than that which can be fixed uniformly in a bath with a high aluminum content ( 0.15%) and recommends keeping the aluminum content low enough to promote practical fluidity, 0.05% or so. Schnedler's work confirms that according to the terminology used, the term "galvanizing-annealing" is usually applied to alloy coatings having a low commercial weight. None of these documents recommends the addition of relatively large amounts, as mentioned above, of aluminum in the galvanizing bath, nor does it describe, teach or suggest the sequence of galvanizing, drawing and annealing.
L'invention est relative à un procédé de galvanisation par trempage à chaud et de recuit, en continu à grande vitesse, d'un fil de métal ferreux qui se déplace de façon continue, pour produire un fil métallique ayant une haute résistance à la corrosion, plus ductile, ayant un éclat argenté brillant, comprenant suivant un mode de mise en oeuvre préféré, les phases consistant à faire passer le fil métallique ferreux en déplacement continu après qu'il ait été nettoyé, à travers un bain d'électro-déposition de zinc pour déposer un revêtement de zinc sur le fil, et ensuite à travers un bain en fusion maintenu à une température d'environ 390 à environ 419°C comprenant une majeure partie de zinc et une quantité d'aluminium suffisante pour réaliser dans le bain de galvanisation un alliage eutectique ayant un point de fusion inférieur à celui du zinc (par exemple environ 420°C) mais non inférieur au point de fusion de l'alliage eutectique de zinc et d'aluminium contenant 5% en poids d'aluminium basé sur le poids combiné de l'alliage de zinc et d'aluminium dans le bain pour réaliser un revêtement de zinc et d'aluminium sur le fil. On utilisait jusqu'à présent des bains de galvanisation à chaud à des températures bien plus élevées telles que des revêtements préalables de zinc déjà présents sur le fil se trouvaient lavés et que les revêtements de zinc fondu et des quantités relativement importantes d'aluminium, par exemple 5%, s'écoulaient relativement rapidement du fil avant solidification, ayant pour résultats reconnus des revêtements extrêmement minces n'ayant qu'une faible valeur sinon aucune.The invention relates to a method of hot-dip galvanizing and annealing, continuously at high speed, a ferrous metal wire which moves continuously, to produce a metal wire having a high corrosion resistance. , more ductile, having a shiny silver luster, comprising, according to a preferred embodiment, the phases consisting in passing the ferrous metal wire in continuous movement after it has been cleaned, through an electroplating bath of zinc to deposit a coating of zinc on the wire, and then through a molten bath maintained at a temperature of about 390 to about 419 ° C comprising a major part of zinc and an amount of aluminum sufficient to achieve in the galvanizing bath an eutectic alloy having a melting point lower than that of zinc (for example approximately 420 ° C.) but not lower than the melting point of the eutectic alloy of zinc and aluminum containing 5% by weight of aluminum based on the combined weight of the zinc and aluminum alloy in the bath to coat the wire with zinc and aluminum. Up to now, hot-dip galvanizing baths have been used at much higher temperatures such that zinc coatings already present on the wire are washed and that the coatings of molten zinc and relatively large amounts of aluminum, for example example 5%, flowed relatively quickly from the wire before solidification, resulting in recognized results of extremely thin coatings having little if any value.
La présente invention est basée sur la découverte que des épaisseurs notables d'un revêtement de zinc et - d'environ 4 à environ 6% d'aluminium peuvent être appliqués et solidifiés sur un fil métallique ferreux pour réaliser non seulement une protection et donner un éclat argenté au fil mais également permettre l'étirage du fil à une section transversale plus faible sans perte totale du revêtement ou sans sacrifier la brillance ou la résistance à la corrosion après le recuit. Suivant un aspect préféré de l'invention, un revêtement de zinc est tout d'abord appliqué par voie électrolytique sur le fil afin de renforcer les propriétés de liaison pour une couche appliquée ensuite de 4% à 61o d'aluminium-zinc. Cet aspect est extrêmement avantageux lorsqu'on doit galvaniser des fils métalliques plus épais dans la plage d'environ 0,71 mm ou plus et fournit une liaison plus solide même lorsque des fils métalliques plus minces doivent être galvanisés. Il est bien connu que la liaison alliée formée par le procédé de trempage à chaud dans le zinc est notablement ralentie et parfois arrêtée par l'aluminium qui inhibe la réaction fer-zinc. Le revêtement préalable de zinc appliqué par le dispositif électrolytique n'est pas notablement enlevé par dissolution lorsque le fil préalablement revêtu est soumis au trempage à chaud, du fait que la température du bain de trempage à chaud est maintenue au-dessous du point de fusion du zinc. Des épaisseurs relativement notables sont obtenues en maintenant la température du bain de trempage à chaud au-dessous du point de fusion du zinc, savoir environ 419,6°0, mais notablement au-dessus du point de fusion du bain aluminium-zinc (par exemple environ 382°C pour un bain à 5% Al-Zn) et ceci est basé en grande partie sur l'utilisation du point de fusion inférieur de l'alliage eutectique de zinc et d'environ 5% d'aluminium qui est suffisamment inférieur au point de fusion du zinc pour permettre l'application de l'alliage eutectique aluminium-zinc au-dessous du point de fusion de ce dernier, de sorte que des revêtements de zinc adhérant déjà au fil ne sont pas facilement enlevés.The present invention is based on the discovery that significant thicknesses of a coating of zinc and - from about 4 to about 6% aluminum can be applied and solidified on a ferrous metal wire to not only provide protection and give a silvery sheen to the wire, but also allow the wire to be drawn to a smaller cross section without total loss of the coating or without sacrificing the gloss or the resistance to corrosion after annealing. According to a preferred aspect of the invention, a zinc coating is first applied electrolytically to the wire in order to reinforce the bonding properties for a layer then applied from 4% to 6 1 o of aluminum-zinc. This aspect is extremely advantageous when thicker wire is to be galvanized in the range of about 0.71 mm or more and provides a stronger bond even when thinner wire is to be galvanized. It is well known that the alloy bond formed by the process of hot dipping in zinc is notably slowed down and sometimes stopped by aluminum which inhibits the iron-zinc reaction. The zinc pre-coating applied by the electrolytic device is not significantly removed by dissolution when the pre-coated wire is subjected to hot dipping, since the temperature of the hot dipping bath is kept below the melting point zinc. Relatively notable thicknesses are obtained by keeping the temperature of the hot-dipping bath below the melting point of zinc, namely approximately 419.6 ° 0, but notably above the melting point of the aluminum-zinc bath (by example about 382 ° C for a 5% Al-Zn bath) and this is based largely on the use of the lower melting point of the eutectic alloy of zinc and about 5% aluminum which is sufficient below the zinc melting point to allow application of the aluminum-zinc eutectic alloy below the zinc melting point, so that zinc coatings already adhere over the wire are not easily removed.
En variante, l'application du revêtement préalable de zinc par voie électrolytique avant le trempage à chaud dans l'alliage eutectique Al-Zn peut être supprimée, de sorte qu'après nettoyage du fil on le fait directement dans le bain d'alliage eutectique Al-Zn en fusion. La variante du procédé trouve un emploi en particulier pour les fils minces, ayant par exemple un diamètre d'environ 0,71 mm ou moins, qui tendent à chauffer plus rapidement jusqu'aux températures d'alliage fer-zinc que les fils plus épais. Dans la variante, on fait passer le fil métallique après nettoyage dans le bain d'alliage eutectique fer-zinc de la façon décrite plus haut. Pour favoriser une réaction limitée d'alliage fer-zinc, on peut devoir élever la température du bain au-dessus de la plage précisée dans le procédé préféré, c'est à dire jusqu'à environ 560°C ou plus. De plus le temps de séjour dans le bain fondu peut être allongé pour contribuer à favoriser un effet limité d'alliage fer-zinc. L'étendue de l'effet d'alliage fer-zinc est limitée pour réaliser une liaison appropriée entre le revêtement de zinc et le fil métallique afin de maintenir le revêtement sur le fil et n'est pas assez importante pour provoquer une fragilisation du revêtement -qui provoquerait des difficultés à l'étirage et/ou un aspect du fil déplaisant et rugueux.Alternatively, the electrolytic application of the zinc pre-coating before hot dipping in the Al-Zn eutectic alloy can be eliminated, so that after cleaning the wire it is done directly in the eutectic alloy bath Al-Zn in fusion. The variant of the process finds use in particular for thin wires, for example having a diameter of about 0.71 mm or less, which tend to heat more quickly to temperatures of iron-zinc alloy than thicker wires. . In the variant, the metal wire is passed after cleaning through the bath of iron-zinc eutectic alloy as described above. To promote a limited iron-zinc alloy reaction, the bath temperature may need to be raised above the range specified in the preferred process, that is, to about 560 ° C or more. In addition, the residence time in the molten bath can be extended to help promote a limited effect of iron-zinc alloy. The extent of the iron-zinc alloy effect is limited to achieve an appropriate bond between the zinc coating and the metal wire in order to maintain the coating on the wire and is not significant enough to cause embrittlement of the coating. -which would cause stretching difficulties and / or an unpleasant and rough appearance of the wire.
L'invention est également basée sur l'utilisation de l'augmentation extrêmement importante de la vitesse du fil après étirage et la grande vitesse de recuit, par exemple de 760 mètres par minute, sans rencontrer de problèmes de dévidage. La vitesse du fil sortant d'une machine à étirer peut s'élever
jusqu'à cinq fois ou plus de cinq fois la vitesse du fil entrant dans la machine. L'invention tire avantage de ces différences de vitesse en effectuant une galvanisation avant l'étirage et en effectuant un recuit après cet étirage. Les impératifs temps-température de la galvanisation au trempé à chaud, les limitations de chaleur en raison de la résistance électrique d'un fil dans le procédé électrolytique, et les limitations mécaniques de l'appareillage imposent ces vitesses plus lentes pour la galvanisation. De même les vitesses de galvanisation plus lentes procurent un temps adéquat pour que la réaction limitée d'alliage fer-zinc se produise dans la variante du procédé. La réaction d'alliage fer-zinc dans le bain fondu est fonction du temps et de la-température. Dans le cas du procédé préféré, un temps adéquat est nécessaire pour augmenter l'épaisseur du revêtement d'alliage aluminium-zinc jusqu'au degré désiré. Dans les deux procédés existe une considération de vitesse qui est due à la mécanique et à la dynamique du système de galvanisation qui peut provoquer des vrillages et/ou une trop grande tension du fil lorsqu'on utilise des vitesses excessivement élevées. Ainsi, après que le fil ait été revêtu avec le revêtement d'alliage aluminium-zinc, avec ou sans un revêtement préalable avec du zinc par voie électrolytique, il est étiré jusqu'à une section notablement plus petite. Ensuite, le fil ferreuxétiré àfai- ble teneur de carbone se déplaçant en continu subit un traitement de recuit à des températures d'environ 704°C ou plus pendant une courte période de temps suffisante pour relâcher les contraintes imprimées au fil par la phase d'étirage mais pas assez longue pour vaincre l'effet inhibiteur de la teneur en aluminium dans le revêtement sur l'effet inhérent d'alliage fer-zinc
et contre l'oxydation. Ensuite, le fil recuit est trempé et emballé de la façon désirée. Lors du trempage, on peut faire passer le fil dans une filière de polissage si le bain de trempage est un lubrifiant ou après le trempage dans le procédé classique. La filière de polissage peut avoir une dimension appropriée pour une réduction de 10% ou moins et sert à lisser et ainsi à rendre le revêtement encore plus brillant.The invention is also based on the use of the extremely large increase in the speed of the wire after drawing and the high annealing speed, for example of 760 meters per minute, without encountering unwinding problems. The speed of the wire coming out of a stretching machine can increase
up to five times or more than five times the speed of the wire entering the machine. The invention takes advantage these speed differences by galvanizing before stretching and annealing after stretching. The time-temperature imperatives of hot dip galvanizing, the heat limitations due to the electrical resistance of a wire in the electrolytic process, and the mechanical limitations of the apparatus impose these slower speeds for galvanizing. Likewise the slower galvanization rates provide adequate time for the limited iron-zinc alloy reaction to occur in the process variant. The iron-zinc alloy reaction in the molten bath is a function of time and temperature. In the case of the preferred method, adequate time is required to increase the thickness of the aluminum-zinc alloy coating to the desired degree. In both methods there is a consideration of speed which is due to the mechanics and dynamics of the galvanizing system which can cause twists and / or too great a tension of the wire when excessively high speeds are used. Thus, after the wire has been coated with the aluminum-zinc alloy coating, with or without a prior electrolytic coating of zinc, it is drawn to a significantly smaller section. Then, the continuously moving low carbon drawn ferrous wire undergoes an annealing treatment at temperatures of about 704 ° C or more for a short period of time sufficient to release the stresses imposed on the wire by the phase of stretching but not long enough to overcome the inhibitory effect of aluminum content in the coating on the inherent effect of iron-zinc alloy
and against oxidation. Then the annealed wire is soaked and packaged as desired. During the soaking, the wire can be passed through a polishing die if the soaking bath is a lubricant or after soaking in the conventional process. The polishing die can be of a suitable size for a reduction of 10% or less and is used to smooth and thus make the coating even more shiny.
Avant d'appliquer le revêtement préalable de zinc ou le revêtement d'aluminium et de zinc sur le fil, celui-ci doit être nettoyé de façon appropriée d'une façon quelconque adéquate utilisée dans l'industrie de la galvanisation. Un moyen commode pour le nettoyage est par exemple le nettoyant électrolytique sans contact contenant de 8 à 16% d'acide sulfurique en volume et maintenu à une température d'environ 60°C ou moins. On fait passer le fil par des électrodes qui le rendent alternativement cathodique et anodique. L'effet électrolytique libère de l'hydrogène et de l'oxygène au niveau du fil. L'effet de barbotage obtenu enlève les oxydes et les impuretés du fil. On peut utiliser tout autre moyen approprié pour le nettoyage du fil.Before applying the zinc pre-coating or the aluminum and zinc coating on the wire, the wire must be properly cleaned in any manner suitable for use in the galvanizing industry. A convenient means for cleaning is, for example, the non-contact electrolytic cleaner containing 8 to 16% sulfuric acid by volume and maintained at a temperature of about 60 ° C or less. The wire is passed through electrodes which make it alternately cathodic and anodic. The electrolytic effect releases hydrogen and oxygen at the wire. The bubbling effect obtained removes oxides and impurities from the wire. Any other suitable means may be used for cleaning the wire.
On fait ensuite passer directement le fil dans une machine de placage de zinc par voie électrolytique dans laquelle un revêtement de zinc est,appliqué au fil. Le transit du fil du mécanisme de nettoyage à 11 appareil de revêtement électrolytique est suffisamment rapide pour éviter l'oxydation de la surface du fil. On peut utiliser n'importe quel appareil approprié de placage de zinc par voie électrolytique et un revêtement de zinc qui est à titre d'exemple épais de 3 à 7 microns est appliqué sur la surface du fil, ce qui signifie que le revêtement de zinc augmente le rayon global du fil de 3 à 7 microns supplémentaires et augmente le diamètre global du double de cette quantité. La température du bain électrolytique dans l'appareil de placage électrolytique peut varier de 30 à 70°C et on peut utiliser des densités de courant de plus ou moins 1,08 ampère par centimètre carré, compatibles avec la vitesse et le diamètre du fil. Le temps de séjour dans le bain électrolytique varie en fonction de nombreux facteurs, tels que la température du bain, le diamètre du fil, l'épaisseur désirée du revêtement, les densités de courant, la concentration en ions zinc dans le bain et autres facteurs, dont les relations sont bien connues dans la technique. A titre illustratif, des temps de séjour de 13 à 15 secondes sont appropriés pour un fil d'un diamètre de 0,69 mm pour obtenir un revêtement de zinc d'une épaisseur appropriée avec environ 21,2 mètres de fil exposés à l'électrolyte avec une vitesse de 98,8 mètres par minute.The wire is then passed directly through an electrolytic zinc plating machine in which a coating of zinc is applied to the wire. The passage of the wire from the cleaning mechanism to 1 1 electroplating device is fast enough to prevent oxidation of the surface of the wire. Any suitable electroplating zinc plating device can be used and a zinc coating which is for example 3 to 7 microns thick is applied to the surface of the wire, which means that the zinc coating increases the overall wire radius by an additional 3 to 7 microns and increases the overall diameter by twice that amount. The temperature of the electrolytic bath in the electroplating apparatus can vary from 30 to 70 ° C and densities can be used current of more or less 1.08 amperes per square centimeter, compatible with the speed and the diameter of the wire. The residence time in the electrolytic bath varies depending on many factors, such as the temperature of the bath, the diameter of the wire, the desired thickness of the coating, the current densities, the concentration of zinc ions in the bath and other factors. , the relationships of which are well known in the art. By way of illustration, residence times of 13 to 15 seconds are suitable for a wire with a diameter of 0.69 mm to obtain a zinc coating of an appropriate thickness with approximately 21.2 meters of wire exposed to the electrolyte with a speed of 98.8 meters per minute.
Après l'application sur le fil d'un revêtement de zinc, par exemple d'une épaisseur de 3 à 7 microns, le fil est soumis à un rinçage à l'eau pour en enlever par lavage l'électrolyte résiduel et il est ensuite essuyé par de l'air pour enlever l'excès d'eau. On le fait ensuite passer rapidement dans le bain de trempage à chaud contenant l'alliage eutectique fondu aluminium-zinc contenant une quantité suffisante d'aluminium pour réaliser un alliage eutectique ayant un point de fusion inférieur à celui du zinc; l'alliage eutectique contient environ 4 à 6% d'aluminium et de préférence plus préci- semment 5% d'aluminium. Le bain de trempage à chaud peut être d'une construction quelconque appropriée et des équipements de différents types sont disponibles et/ou sont décrits dans la technique antérieure. La température du bain de trempage à chaud doit être maintenue dans la plage d'environ 390 à environ 418,8°C, afin d'assurer l'application d'une épaisseur appropriée d'un revêtement d'aluminium-zinc sur le fil. Le point de fusion des mé- langesà environ 4 à 6% d'aluminium et de zinc s'étend d'environ 388°C, qui est le point de fusion approximatif des mélanges aluminium-zinc à 4 à 6%, jusqu'à environ 382°C qui est le point de fusion des mélanges aluminium-zinc à 5% d'aluminium. Ces températures sont bien inférieures au point de fusion du zinc à peu près pur qui est d'environ 419,6°C. On a trouvé que des températures supérieures à 382°C, et de préférence de 390°C et au-dessus sont appropriées pour maintenir le bain de trempage à chaud à l'état fondu et que des températures inférieures à environ 418,8°C sont suffisamment basses pour éviter une fusion ou une dissolution complète du zinc déjà plaqué sur le fil. -Bien entendu on préfère des températures qui sont bien inférieures au point de fusion du zinc tout en étant supérieures au point de fusion du mélange eutectique d'aluminium et de zinc dans le bain à chaud. A titre d'exemple, l'épaisseur du revêtement d'alliage eutectique aluminium-zinc appliqué dans le bain de trempage à chaud est d'environ 3 à 7 microns, et de préférence d'environ 3 à 5 microns.After applying a zinc coating to the wire, for example with a thickness of 3 to 7 microns, the wire is rinsed with water to wash off the residual electrolyte and it is then wiped with air to remove excess water. It is then quickly passed into the hot soaking bath containing the molten aluminum-zinc eutectic alloy containing a sufficient quantity of aluminum to produce a eutectic alloy having a melting point lower than that of zinc; the eutectic alloy contains approximately 4 to 6% aluminum and preferably more precisely 5% aluminum. The hot dip bath can be of any suitable construction and equipment of different types is available and / or is described in the prior art. The temperature of the hot dipping bath should be kept in the range of about 390 to about 418.8 ° C, in order to ensure the application of an appropriate thickness of an aluminum-zinc coating on the wire . The melting point of mixtures with approximately 4 to 6% aluminum and zinc extends from about 388 ° C, which is the approximate melting point of aluminum-zinc mixtures at 4 to 6%, up to about 382 ° C which is the melting point of aluminum-zinc mixtures at 5% aluminum. These temperatures are well below the melting point of approximately pure zinc which is about 419.6 ° C. It has been found that temperatures above 382 ° C, and preferably 390 ° C and above are suitable for keeping the hot dipping bath in the molten state and that temperatures below about 418.8 ° C are low enough to avoid complete melting or dissolution of the zinc already plated on the wire. -Of course we prefer temperatures that are much lower than the melting point of zinc while being higher than the melting point of the eutectic mixture of aluminum and zinc in the hot bath. For example, the thickness of the coating of aluminum-zinc eutectic alloy applied in the hot dipping bath is approximately 3 to 7 microns, and preferably approximately 3 to 5 microns.
Le temps de séjour du fil métallique dans le bain de trempage à chaud dépend de nombreux facteurs comprenant le diametre du fil à revêtir. Les fils plus épais nécessitent normalement un temps plus long pour le démarrage de la réaction entre le zinc et le fer qui fournit une liaison adéquate pour le revêtement. Cette considération serait cependant secondaire dans les cas où un revêtement préalable de zinc électrolytique a été appliqué au fil. Dans l'ensemble de temps de séjour du fil qui n'a pas été préalablement revêtu est considérablement plus long que pour les fils préalablement revêtus dans le bain d'alliage eutectique de trempage à chaud. Des fils non revêtus ne peuvent être galvanisés beaucoup plus vite que 91 m/m tandis que pour des fils préalablement revêtus onpeut atteindre 152 m/m. Les fils non revêtus doivent être soumis à des températures bien plus élevées dans le bain à 5jl d'al-zn que dans un simple bain de zinc fondu pour obtenir une liaison adéquate, par exemple un fil d'un diamètre d'environ 1,25 mm doit être soumis à une température d'environ 560°C pendant environ une seconde pour obtenir une liaison adéquate avec l'alliage eutectique. Un temps inférieur impose même des températures plus élevées. Lorsque le fil quitte le bain de trempage à chaud d'aluminium-zinc, il est préférable de le faire passer à travers une filière de calibrage ou une filière appropriée d'essuyage pour lisser le revêtement d'aluminium et de zinc et maintenir un diamètre global uniforme du fil revêtu. A ce point le fil présenté à la machine à étirer présente une peau externe douce de galvanisation qui facilite l'étirage car elle agit comme un lubrifiant. Le procédé préféré est presque sinon complètement dépourvu des alliages durs de fer et de zinc que l'on trouve dans la galvanisation au trempé à chaud. Le substrat en zinc pur électrolytique dans le procédé préféré rend le fil galvanisé supérieur à celui obtenu par le procédé de galvanisation par une phase de trempage à chaud lorsqu'il est présenté à la machineThe residence time of the wire in the hot dip bath depends on many factors including the diameter of the wire to be coated. Thicker wires normally require a longer time to start the reaction between zinc and iron which provides an adequate bond for the coating. This consideration would, however, be secondary in cases where a prior electrolytic zinc coating has been applied to the wire. In general, the residence time of the wire which has not been previously coated is considerably longer than for the wires previously coated in the bath of eutectic alloy for hot dipping. Uncoated wires cannot be galvanized much faster than 91 m / m while for previously coated wires can reach 152 m / m. Uncoated wires should be subjected to much higher temperatures in the 5 µl al-zn bath than in a simple molten zinc bath to achieve adequate bonding, for example a wire with a diameter of about 1.25 mm should be subjected to a temperature of approximately 560 ° C for approximately one second to obtain an adequate bond with the eutectic alloy. A shorter time even imposes higher temperatures. When the wire leaves the aluminum-zinc hot dipping bath, it is preferable to pass it through a calibration die or an appropriate wiping die to smooth the aluminum and zinc coating and maintain a diameter overall uniform of the coated wire. At this point the wire presented to the stretching machine has a soft external galvanizing skin which facilitates the stretching because it acts as a lubricant. The preferred process is almost if not completely free of the hard alloys of iron and zinc found in hot dip galvanizing. The substrate made of pure electrolytic zinc in the preferred process makes the galvanized wire superior to that obtained by the galvanizing process by a hot dipping phase when it is presented to the machine.
à étirer en raison du fait que le revêtement de zinc est doux, lubrifiant, résistant à l'écaillement,et la durée de vie de la filière est considérablement prolongée. Ces caractéristiques diminuent l'usure et empêchent le zinc de s'accumuler dans la filière, ce qui pourrait provoquer la rupture du fil pendant l'étirage.stretch due to the fact that the zinc coating is soft, lubricant, resistant to chipping, an d the life of the die is considerably extended. These characteristics reduce wear and prevent zinc from accumulating in the die, which could cause wire breakage during drawing.
Après être sorti du bain de trempage à chaud, on fait passer le fil revêtu immédiatement dans un trempage à l'eau maintenu à température ambiante, afin de réduire rapidement la température du fil revêtu et réduire ainsi et empêcher l'oxydation de la surface du revêtement. Après le trempage à l'eau, le fil est soumis à l'action d'un essuyage à l'air pour le sécher.After exiting the hot dipping bath, the wire is passed immediately coated in a soaking in water maintained at room temperature, to rapidly reduce the temperature of the coated wire and ed u ire and thus prevent oxidation of the coating surface is lying. After soaking with water, the wire is subjected to the action of a wiping with air to dry it.
On fait ensuite passer le fil dans une machine d'étirage d'un type quelconque approprié dans laquelle sa section transversale est réduite. La réduction de la section transversale peut varier jusqu'à une réduction de 95%, et de préférence de 65 à 90%. Le pourcentage de réduction est mesuré en soustrayant la section transversale finale du fil après étirage de sa section transversale initiale avant étirage, on divise la différence par la section transversale initiale et on multiplie par 100. L'opération d'étirage est effectuée à température ambiante bien que la température du fil augmente notablement en raison du travail mécanique du fil. En fonction de la réduction totale, l'opération
d'étirage du fil augmente sa vitesse de façon extrêmement importante. Par exemple la vitesse d'un fil ayant un diametre_de 1,9 mm étiré jusqu'à un diamètre de 0,695, augmente depuis environ 100 à 103 m/m avant étirage jusqu'à environ 760 m/m après étirage. Toutes les opérations effectuées avant l'étirage, savoir le nettoyage, le placage électrolytique, le trempage à chaud et le trempage à l'eau sont toutes effectuées à une vitesse d'environ 60 m/m ou moins jusqu'à environ 167 m/m ou plus. Toutes les opérations subséquentes d'étirage sont effectuées à une vitesse d'environ 456 m/m ou moins jusqu'à environ 760 m/m ou plus. Des vitesses normales d'entrée à une machine à étirer, et par conséquent des vitesses de galvanisation s'élèvent jusqu'à 167 m/m avec des vitesses de sortie ou de recuit pouvant s'élever jusqu'à environ 760 m/m ou plus. Pendant l'étirage des contraintes importantes se développent dans le fil, le rendant relativement plus fragile et moins ductile.The wire is then passed through a drawing machine of any suitable type in which its cross section is reduced. The reduction in cross section can vary up to a reduction of 95%, and preferably from 65 to 90%. The percentage reduction is measured by subtracting the final cross section of the wire after drawing from its initial cross section before drawing, the difference is divided by the initial cross section and multiplied by 100. The drawing operation is carried out at room temperature although the temperature of the wire increases significantly due to the mechanical work of the wire. Depending on the total reduction, the operation
wire drawing increases its speed dramatically. For example, the speed of a wire having a diameter of 1.9 mm stretched to a diameter of 0.695 increases from about 100 to 103 m / m before stretching to about 760 m / m after stretching. All operations performed before stretching, namely cleaning, electroplating, hot soaking and water soaking are all carried out at a speed of about 60 m / m or less up to about 167 m / m or more. All subsequent stretching operations are carried out at a speed of about 456 m / m or less to about 760 m / m or more. Normal speeds of entry to a drawing machine, and therefore speeds of galvanization rise up to 167 m / m with exit or annealing speeds being able to rise up to approximately 760 m / m or more. During drawing, significant stresses develop in the wire, making it relatively more fragile and less ductile.
pour réaliser un produit encore plus utile, le, fil est ensuite recuit de telle sorte que les revêtements aluminium-zinc ne sont pas notablement diminués ou détruits et dans ces conditions le revêtement n'est pas rendu plus fragile ou plus faiblement lié au fil par suite du fait que l'action d'alliage fer-zinc-aluminium a été excessivement favorisée ou que dans ces conditions la surface du revêtement est oxydée ou autrement affectée de façon nuisible. Lorsqu'on utilise le procédé de revêtement préalable par électro-galvanisation, il y a suffisamment d'aluminium dans la couche superposée pour diffuser à travers le zinc sous-jacent jusqu'à l'acier du substrat pour inhiber cette croissance de l'alliage. L'opération de recuit doit par conséquent être effectuée rapidement et dans des conditions telles que les contraintes soient relâchées et que l'effet d'inhibition de la teneur en aluminium dans le revêtement ne soit pas suffisamment surmontéepour rendre le revêtement fragile d'une façon indésirable en raison de l'action d'alliage fer-zinc, ou pour lui donner un aspect sombre et rugueux, ou moins résistant à la corrosion en raison de l'oxydation.to make an even more useful product, the wire is then annealed so that the aluminum-zinc coatings are not significantly reduced or destroyed and under these conditions the coating is not made more fragile or weakly bonded to the wire by due to the fact that the action of iron-zinc-aluminum alloy has been excessively favored or that under these conditions the surface of the coating is oxidized or otherwise adversely affected. When using the electro-galvanizing process, there is enough aluminum in the overlay to diffuse through the underlying zinc to the substrate steel to inhibit this growth of the alloy . The annealing operation must therefore be carried out quickly and under conditions such that the stresses are relaxed and the effect of inhibiting the aluminum content in the coating is not sufficiently overcome to make the coating fragile in a way undesirable due to the action of iron-zinc alloy, or to give it a dark and rough appearance, or less resistant to corrosion due to oxidation.
Bien que l'on puisse utiliser n'importe quel moyen approprié pour le recuit, qui respecte les conditions ci-dessus, on a trouvé qu'un recuit par induction est extrêmement utile et efficace pour obtenir les résultats désirés. Dans un agencement particulièrement utile, on guide le fil revêtu dans le sens vertical en descendant à travers un bobinage d'induction ayant descarac- téristiques appropriées pour chauffer le fil jusqu'à une température de 649 à 815°C avec un temps de séjour d'environ 0,29 secondes ou moins jusqu'à 0,48 secondes ou plus. La disposition verticale du fil tend à éviter la formation d'une section transversale en goutte d'eau due à l'écoulement du revêtement sous l'action de la gravité et tend à conserver la configuration circulaire en section du fil.Although any suitable means of annealing can be used, which meets the above conditions, it has been found that induction annealing is extremely useful and effective in obtaining the desired results. In a particularly useful arrangement, the coated wire is guided vertically downwardly through an induction coil having characteristics suitable for heating the wire to a temperature of 649 to 815 ° C with a residence time d '' about 0.29 seconds or less up to 0.48 seconds or more. The vertical arrangement of the wire tends to avoid the formation of a cross section in a drop of water due to the flow of the coating under the action of gravity and tends to keep the circular configuration in section of the wire.
Il est de plus extrêmement important d'éviter l'application de contraintes sur le fil tandis que celui-ci se trouve est- chauffé pendant le recuit, afin d'éviter un amincissement ou autres déformation du fil. Ceci est obtenu en disposant des cabestans supérieur et inférieur au-dessus et au-dessous du bobinage d'induction. Avant de pénétrer dans le bobinage d'induction, le fil est enroulé plusieurs fois autour du cabestan supérieur pour empêcher l'application de forces quelconques depuis la direction amont. En sortant du bobinage d'induction, le fil est enroulé plusieurs fois autour du cabestan inférieur de sorte que toutes contraintes en aval sont empêchées d'affecter le fil qui traverse le bobinage d'induction.It is furthermore extremely important to avoid the application of stresses on the wire while the latter is being heated during annealing, in order to avoid thinning or other deformation of the wire. This is achieved by having the upper and lower capstans above and below the induction winding. Before entering the induction winding, the wire is wound several times around the upper capstan to prevent the application of any forces from the upstream direction. Leaving the induction winding, the wire is wound several times around the lower capstan so that any downstream constraints are prevented from affecting the wire which passes through the induction winding.
Après avoir quitté le bobinage d'induction, on fait passer le fil recuit immédiatement dans un bain d'huile pour diminuer rapidement sa température afin d'empêcher l'oxydation. Le cabestan inférieur précité peut lui-même être monté dans le bain d'huile. La température du bain d'huile doit être maintenue à température ambiante pour obtenir un trempage efficace. Un exemple caractéristique d'une réduction de la tension d'un fil serait depuis environ 8.788 kg/cm2 à environ 5.273 kgjcm2. De plus une filière de polissage ou de finition peut être utilisée si on le désire dans le bain d'huile afin de renforcer l'aspect de surface du fil galvanisé recuit en diminuant le fil jusqu'à la dimension finale désirée et par lissage et re-distribution du revêtement de façon uniforme autour du fil et pour retirer la plus grande partie de l'huile résiduelle. Le fil est ensuite enroulé par un bloc stationnaire ou autre organe ou appareil approprié pour enrouler le fil d'où on le laisse tomber sur la tige d'un transporteur ou encore il peut être bobiné par une machine sur une bobine.After leaving the induction coil, the annealed wire is immediately passed through an oil bath to rapidly decrease its temperature to prevent oxidation. The aforementioned lower capstan can itself be mounted in the oil bath. The temperature of the oil bath must be maintained at room temperature for effective soaking. A typical example of a reduction in the tension of a thread would be from about 8,788 kg / cm 2 to about 5,273 kgjcm 2 . In addition, a polishing or finishing die can be used if desired in the oil bath in order to reinforce the surface appearance of the annealed galvanized wire by reducing the wire to the desired final dimension and by smoothing and re -distribution of the coating uniformly around the wire and to remove most of the residual oil. The wire is then wound up by a stationary block or another suitable member or device for winding the wire from where it is dropped on the rod of a conveyor or it can be wound by a machine on a reel.
Au lieu de faire passer le fil dans un bain d'huile immédiatement après le recuit, on peut le faire passer au lieu de cela dans un bain de trempage à l'eau et, ensuite le fil peut être essuyé à l'air et on peut le faire passer dans une filière lubrifiante après qu'il soit sorti de la cuve de trempage. La filière lubrifiée finit ou polit le fil revêtu pour lisser le revêtement de façon uniforme autour du fil. On fait ensuite passer le fil à un bloc stationnaire ou tout autre mécanisme approprié pour assurer le bobinage ou emballer le fil de toute autre façon. Si on utilise une filière de polissage, le pourcentage de réduction est normalement inférieur à 10%.Instead of passing the wire through an oil bath immediately after annealing, it can instead be passed through a water soaking bath and then the wire can be wiped with air and can pass it through a lubricating die after it has left the soaking tank. The lubricated die finishes or polishes the coated wire to smooth the coating evenly around the wire. The wire is then passed to a stationary block or other suitable mechanism for winding or wrapping the wire in any other way. If a polishing die is used, the reduction percentage is normally less than 10%.
Le procédé suivant l'invention est applicable à une large plage de dimensions de fils du N°34 (diamètre de 0,26 mm), ou plus fin, jusqu'au N°9 (3,76 mm de diamètre) ou plus épais.Le système de calibrage qui est utilisé ici est celui du "Steel Wire Gauge" qui est largement accepté dans l'industrie. Le procédé selon l'invention est en particulier préféré pour galvaniser, étirer et recuire des fils minces, c'est à dire du N°17 (diamètre 1,37 mm) ou plus fin en raison des avantages économiques importants procurés par l'invention et de l'incapacité dans laquelle on se trouvait jusqu'à présent de galvaniser du fil de métal par lots. Bien que le diamètre d'un fil N° 9 soit un peu plus de quatorze fois le diamètre d'un fil N° 34, ce dernier (2.322 m/kg) est plus de deux cent fois plus long par kilo que le fil N° 9 (11,42 m/kg). Le fil N° 17 (283 m/kg) représente seulement un tiers du diamètre d'un fil N° 9 mais est plus de sept fois plus long. L'invention permet d'effectuer les opérations de déroulement, de nettoyage et de galvanisation à des vitesses contrôlables, relativement faibles pour assurer de meilleurs commandes de ces opérations tout en permettant en même temps des cadences élevées de production du produit fini.The process according to the invention is applicable to a wide range of wire sizes from No. 34 (diameter of 0.26 mm), or thinner, to No. 9 (3.76 mm in diameter) or thicker The calibration system that is used here is that of the "Steel Wire Gauge" which is widely accepted in the industry. The process according to the invention is in particular preferred for galvanizing, drawing and annealing thin wires, that is to say of No. 17 (diameter 1.37 mm) or thinner because of the significant economic advantages procured by the invention and the inability to date of galvanizing metal wire in batches. Although the diameter of a N ° 9 wire is a little more than fourteen times the diameter of a N ° 34 wire, the latter (2.322 m / kg) is more than two hundred times longer per kilo than the N wire ° 9 (11.42 m / kg). Wire N ° 17 (283 m / kg) represents only a third of the diameter of a wire N ° 9 but is more than seven times longer. The invention makes it possible to carry out the unwinding, cleaning and galvanizing operations at relatively low controllable speeds to ensure better control of these operations while at the same time allowing high production rates for the finished product.
Le procédé suivant l'invention fournit des modules compacts indépendants qui peuvent être nettoyés, galvanisés, étirés et recuits en une opération continue. Le procédé classique nettoie et-dépose un revêtement porteur pour un étirage subséquent dans un seul atelier. La seconde opération est l'étirage du fil. dans un autre atelier . La troisième opération consiste en un traitement de recuit et de galvanisation dans le mode continu dans encore un autre atelier. Le procédé suivant l'invention réduit les trois opérations classiques en une seule opération continue. Il résulte de cette invention des bénéfices certains en économie:
- 1- Les petites sociétés peuvent étirer
du fil de métal en raison du fait que les modules sont compacts. Ces petites sociétés ne sont pas obligées aux économies à l'échelle de celles que font les grandes compagnies. L'investissement est réduit. - 2- Les déchets sont réduits en raison du fait que les opérations ne sont plus divisées en trois opérations traditionnelles.
- 3- Les modules qui économisent l'espace peuvent être disposés et décentralisés au lieu d'utilisation, économisant ainsi les frais de transport et de manutention. Les utilisateurs de fils métalliques peuvent alors assurer eux même l'étirage. Les économies réalisées sur les prix sont très importantes.
- 4- Le rendement du travail est augmenté du fait que les ouvriers sont plus motivés s'ils sont responsables de la totalité de la fabrication du fil - de son nettoyage, de sa galvanisation, de son étirage et de son recuit. Jusqu'à présent ces opérations étaient séparées. De plus il faut moins de temps pour fabriquer un kilo de fil fini, par exemple (1) un fil de métal d'un diamètre de 0,69 mm peut être complètement travaillé en une opération continue pour produire un fil galvanisé, recuit, ayant un diamètre de 0,254 mm environ 1,6 fois plus rapidement qu'avec les procédés traditionnels, et (2) un fil d'un diamètre de 3,25 mm est étiré pour produire un fil d'un diamètre de 1,53 mm sur la même base environ 2,4 fois plus rapidement.
- 1- Small companies can stretch
metal wire due to the fact that the modules are compact. These small companies are not forced to save on the scale of the big companies. The investment is reduced. - 2- Waste is reduced due to the fact that operations are no longer divided into three traditional operations.
- 3- Space-saving modules can be arranged and decentralized at the place of use, thus saving transport and handling costs. Wire users can then stretch themselves. The savings on prices are very significant.
- 4 - The output of the work is increased because the workers are more motivated if they are responsible. all of the wire making - cleaning, galvanizing, drawing and annealing. Until now these operations were separate. In addition, it takes less time to manufacture a kilo of finished wire, for example (1) a metal wire with a diameter of 0.69 mm can be completely worked in a continuous operation to produce a galvanized wire, annealed, having a diameter of 0.254 mm approximately 1.6 times faster than with traditional methods, and (2) a wire with a diameter of 3.25 mm is drawn to produce a wire with a diameter of 1.53 mm on the same base about 2.4 times faster.
La résistance à la corrosion est renforcée par le procédé suivant l'invention à la fois aux températures ambiantes et aux températures élevées par le revêtement à 5% Al-Zn lorsqu'on le compare au zinc. Une surface de près de 5% Al-Zn est extrêmement efficace contre la corrosion en atmosphères industrielles et d'eau salée ainsi que dans les applications aux températures élevées. Dans un environnement du type industriel d'eau salée, les courants relatifs de corrosion du zinc et du revêtement à 5% Al-Zn sont de 4,3 milliampères par cm2 et de 1,8 milliampères par cm2 respectivement. L'environnement était une solution de 0,1 N H2SO4 + 3,5% NaCL. Dans cet environnement le revêtement à 5% Al-Zn présentait une résistance à la corrosion qui excédait celle du zinc d'environ 2,4 fois. Dans une solution à 3,5% de NaCL le courant de corrosion pour du zinc pur était de 1,243 ma/cm2; pour un revêtement à 5% Al-Zn il était de 0,380 ma/cm2. Le facteur de résistance à la corrosion du revêtement à 5% Al-Zn était 3,27 fois plus élevé que celui du revêtement de zinc pur dans cet environnement d'eau salée. Dans une solution de 0,1 N H2SO4 le courant de corrosion pour le revêtement de zinc pur était de 4,6 ma/cm2 par opposition à 3,1 ma pour un revêtement à 5% Al-Zn. Le revêtement à 5% Al-Zn était 1,48 fois plus résistant à la corrosion que le zinc pur dans cet environnement acide.The corrosion resistance is enhanced by the process according to the invention both at ambient temperatures and at elevated temperatures by the 5% Al-Zn coating when compared to zinc. An area of almost 5% Al-Zn is extremely effective against corrosion in industrial and salt water atmospheres as well as in applications at high temperatures. In the industrial type environment of salt water, the relative corrosion current zinc and the coating to 5% Al-Zn were 4.3 milliamps per cm 2 and 1, 8 milliamps per cm 2, respectively. The environment was a solution of 0.1 NH 2 SO 4 + 3.5% NaCL. In this environment, the 5% Al-Zn coating had a corrosion resistance that exceeded that of zinc by about 2.4 times. In a 3.5% NaCL solution the corrosion current for pure zinc was 1.243 ma / cm2; for a coating at 5% Al- Z n it was 0.380 ma / cm2. The corrosion resistance factor of the 5% Al-Zn coating was 3.27 times higher than that of the pure zinc coating in this salt water environment. In a solution of 0.1 NH 2 SO 4 the corrosion current for the coating of pure zinc was 4, my 6 / cm 2 versus 3.1 my for a coating to 5% Al-Zn. The 5% Al-Zn coating was 1.48 times more corrosion resistant than pure zinc in this acidic environment.
On a en outre obtenu grâce à l'invention une meilleurs résistance à la corrosion aux températures élevées. La destruction complète du zinc aux températures de recuit a été observée; cependant le revêtement à 5% Al-Zn résistait à des températures au voisinage de 760°C pendant de courtes périodes.The invention has also obtained better resistance to corrosion at high temperatures. Complete destruction of zinc at annealing temperatures has been observed; however, the 5% Al-Zn coating withstood temperatures around 760 ° C for short periods.
Description d'un mode de réalisation particulier.Description of a particular embodiment.
On a représenté schématiquement à la Fig.unique les différentes phases de la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. Les parties représentées sont données seulement à titre d'exemples et ne doivent pas être entendues comme limitatives du fait que les différentes phases peuvent être effectuées au moyen d'appareils quelconques, tels que les appareils classiques bien connus dans la technique du traitement et de la manutention du fil métallique.The various phases of the implementation of the method according to the invention are shown diagrammatically in FIG. The parts represented are given only by way of examples and should not be understood as limiting the fact that the different phases can be carried out using any device, such as conventional devices well known in the art of processing and wire handling.
Le fil 12 se déplace à partir de la bobine débitrice 10 à une vitesse d'environ 150 mètres par minute dans l'appareil 14 à étirer. Lorsque le fil est réduit par étirage dans l'appareil 14 d'un diamètre de 1,32 mm à un diamètre de 0,56 mm, le fil s'allonge avec une augmentation consécutive de vitesse. Il se produit une réduction totale de 82% de la section transversale du fil. Lorsque le fil étiré 12 sort de l'appareil 14, il se déplace à environ 700 mètres par minute et continue à cette vitesse jusqu'à ce qu'il soit enroulé sur le support stationnaire 16 et tombe sur la tige du support 18, enroulé.The
Dans un dispositif électrolytique 20 de nettoyage sans contact, le fil effectue des passages multiples à travers un bain acide 22, dans lequel sont disposés des rouleaux 26 et 24 non conducteurs autour desquels passe le fil 12 de façon alternée pour effectuer des passages suffisants pour un nettoyage adéquat du fil. Le fil 12 est alors rendu alternativement cathodique et anodique. Lorsqu'il passe sur l'électrode positive, le fil devient cathodique. Lorsqu'il passe sur l'électrode négative, le fil devient anodique, sortant finalement du bain dans le mode anodique. L'action de frottement de l'hydrogène et de l'oxygène qui sont libérés sur le fil cathodique passant autour du rouleau 26 et sur le fil anodique passant autour du rouleau 24 respectivement est bien connue ainsi que les effets de répulsion vis à vis des impuretés sur le fil cathodique passant autour du rouleau 26 et contre les particules métalliques sur le fil anodique passant autour du rouleau 24. Le bain préféré 22 contient approximativement 8% en volume d'acide sulfurique et agit à une température d'environ 60° et avec un pH inférieur à 2.In an electrolytic
Après son nettoyage le fil 12 entre dans l'appa- reil 28 de placage électrolytique en passant sur un rouleau contacteur 30 en descendant dans l'électrolyte 32 de ZnS04 et en passant autour d'un premier rouleau 34 non conducteur puis autour d'un second rouleau non conducteur 36 et revient sur le rouleau contacteur 30. Une anode 38 en zinc est disposée dans l'électrolyte 32 au sulfate de zinc afin de recompléter de façon continue le bain en ions zinc et le fil sert de cathode par l'application qui lui est faite d'une charge négative par le rouleaù contacteur 30. Le fil 12 continue son trajet, en effectuant des passages multiples dans la mesure nécessaire pour recevoir un placage d'environ 3 à environ 7 microns et de façon caractéristique d'environ 3 à environ 5 microns, de zinc électrolytique sur la surface du fil, augmentant ainsi le rayon de celui-ci d'environ 5 à environ 7 microns et de façon caractéristique d'environ 3 à environ 5 microns. L'électrolyte préféré contient environ 90 à 120 grammes de zinc métal sous la forme de sulfate de zinc par litre d'eau et environ 150 à 165 grammes de H2SO4 par litre d'eau. Le bain agit dans une plage de températures de 30 à 70°C. La densité de courant est supérieure à 1,08 ampères/cm2et circule à environ 1,29 ampères/cm2 avec un temps de placage de 8 à 9 secondes pour atteindre environ 5 microns d'épaisseur de revêtement de zinc électrolytique sur la surface du fil, c'est à dire qu'on augmente son rayon d'environ 5 microns. En quittant le rouleau contacteur 30, le fil 12 est rincé à l'eau et essuyé à l'air. En sortant de l'appareil 28 de placage électrolytique, le fil 12 passe dans un bain 40 de trempage à chaud de zinc fondu contenant environ 5% d'aluminium sur la base des poids combinés de l'aluminium et du zinc et reçoit une couche de revêtement supplémentaire de 0,5% Al-Zn. Le temps de séjour du fil 12 dans le bain 40 s'échelonne d'un peu plus d'une seconde à moins d'une seconde et le bain 40 est maintenu à une température comprise dans la plage de 390 à 418°C. Le fil 12 sort du bain 40 en traversant une filière 42 de mise à dimension ou un organe d'essuyage approprié qui permet une augmentation d'épaisseur due au revêtement supplémentaire à 5% Al-Zn d'environ 2 a environ 4 microns sur la surface du fil suivant la dimension de la filière 42. L'épaisseur cumulative du revêtement de zinc électrolytique et du revêtement supplémentaire à 5% d'aluminium-zinc est de façon caractéristique d'environ 5 à 7 microns (c'est à dire sur le rayon du fil). Cette épaisseur cumulative ainsi que l'épaisseur de la couche de substrat électrolytique et la couche supérieure peuvent être adaptées pour convenir aux désirs particuliers de l'opérateur, au-dessus de la plage d'épaisseurs donnée ci-dessus, au-dessous de cette plage ou dans celle-ci par une commande du rapport temps/densité du courant dans le bain d'électrolyte 28, de la température du bain 40 de trempage ainsi que du temps de séjour dans le bain 40, et le diamètre du trou de la filière 42 de mise à dimension ou d'essuyage.After cleaning the
Après le bain 40, le fil passe dans le bain de trempage 44 à l'eau qui est maintenu à température ambiante pour solidifier rapidement le revêtement aluminium-zinc et empêcher l'oxydation due à la température élevée. Après être sorti du bain de trempage 44 à l'eau il est soumis à un essuyage à l'air.After the bath 40, the wire passes into the soaking
L'appareil 14 à étirer le fil diminue le fil 12 jusqu'à une dimension qui est d'environ 5 à 10% supérieure à la dimension désirée du fil fini. Le fil sort de l'appareil 14 à étirer et monte à environ 4,5 mètres au-dessus du sol et autour d'un cabestan 46 avec des spires appropriées pour empêcher une tension trop grande dans le fil entre le cabestan 46 et le cabestan 48 situé au-dessous de celui-ci. Le fil 12 descend à travers un bobinage d'induction 50 en moins d'une seconde, atteignant environ 760°Cet subissant un traitement de recuit. A cette température il ne présente qu'une très faible résistance à la traction et la traction entre les cabestans 46 et 48 est réduite au minimum par les spires multiples formées autour de chaque cabestan. Le fil effectue plusieurs tours autour du cabestan 48 situé dans le bain d'huile 52 afin d'empêcher la transmission d'une tension excessive en retour dans le brin de fil 12 situé entre les cabestants 46 et 48.The
Le bain d'huile 52 est maintenu à température ambiante et sert de bain de trempage pour réduire la température du fil à la température ambiante et sert également de lubrifiant de filière pour la filière de polissage 54 située également dans le bain d'huile 52. Cette filière 54 sert non seulement à réduire la dimension du fil 12 à la dimension finale désirée, mais également à le lisser et à répartir le revêtement d'une façon plus uniforme autour du fil. En raison du recuit il peut se produire quelques rugosités et inégalités de répartition du revêtement. Au lieu du bain de trempage d'huile 52 on pourrait utiliser un bain de trempage à l'eau avec un essuyage à l'air et une filière de lubrification située entre le réservoir d'eau de trempage et le bloc stationnaire 16 ou le dispositif d'enroulement.The
Le fil fini est enroulé sur un bloc stationnaire 16 (ou sur une machine à bobiner pour les fils très fins), qui est un élément disponible dans le commerce et tombe par gravité sur la tige du support 18.The finished wire is wound on a stationary block 16 (or on a winding machine for very fine wires), which is a commercially available element and falls by gravity to the rod of the
Le procédé et l'appareil décrits ci-dessus sont également utiles avec certaines modifications pour la fabrication de fil revêtu de laiton. Dans le traitement de revêtement de laiton, le bain de zinc électrolytique précité est précédé d'un bain de placage de cuivre pour réaliser un placage de cuivre sur le fil avant la phase (a) du procédé préféré. Ainsi le fil revêtu de cuivre est plaqué de zinc par voie électrolytique et est ensuite soumis aux phases restantes du procédé préféré comme décrit plus haut, c'est à dire, (b) il traverse un bain fondu contenant l'alliage eutectique aluminium-zinc pour appliquer un revêtement de l'alliage aluminium-zinc sur le fil revêtu de cuivre qui est alors (c) étiré jusqu'à une section transversale inférieure et ensuite (d) recuit à une température pouvant s'élever jusqu'à 760°. Après le recuit, le fil prend un aspect de laiton brillant et est ensuite (e) trempé. Un avantage de cette variante est qu'aucune atmosphère protectrice spéciale n'est nécessaire pour éviter une oxydation inesthétique. En outre du fait que le zinc n'est pas détruit comme il le serait s'il n'était pas protégé, par l'alliage eutectique aluminium-zinc, la diffusion du cuivre et du zinc s'effectue pendant le recuit, produisant un revêtement de laiton.The method and apparatus described above are also useful with certain modifications for the manufacture of brass coated wire. In the treatment of brass coating, the above-mentioned electrolytic zinc bath is preceded by a copper plating bath to carry out copper plating on the wire before phase (a) of the preferred process. Thus the copper coated wire is electroplated with zinc and is then subjected to the remaining phases of the preferred process as described above, i.e., (b) it passes through a molten bath containing the aluminum-zinc eutectic alloy to apply a coating of the aluminum-zinc alloy on the copper-coated wire which is then (c) drawn to a lower cross section and then (d) annealed at a temperature which can rise up to 760 °. After annealing, the wire takes on a shiny brass appearance and is then (e) soaked. An advantage of this variant is that no special protective atmosphere is necessary to avoid unsightly oxidation. In addition to the fact that zinc is not destroyed as it would be if it were not protected, by the aluminum-zinc eutectic alloy, the diffusion of copper and zinc takes place during annealing, producing a brass coating.
Les procédés décrits ci-dessus comprenant le procédé préféré ou la variante peuvent être utilisés pour produire un "fil recuit noir" qui est utile dans certaines applications. Dans ce cas, les bains de galvanisation, c'est à dire le bain de zinc électrolytique et le bain d'alliage eutectique aluminium-zinc sont remplacés par un bain acqueux de sulfate de cuivre qui peut également contenir de l'étain, par exemple jusqu'à 8% en poids basé sur le poids de cuivre si on le désire pour faciliter le placage du cuivre sur le fil. Pendant le passage à travers le bain de sulfate de cuivre le fil est revêtu de cuivre qui assure la lubrification pour l'opération d'étirage (c) et qui donne à la surface du fil une couleur noire uniforme attirante après le placage de cuivre et le fil étiré est recuit dans la phase (d).The methods described above including the preferred or alternative method can be used to produce a "black annealed wire" which is useful in certain applications. In this case, the galvanizing baths, that is to say the electrolytic zinc bath and the bath of aluminum-zinc eutectic alloy are replaced by an aqueous bath of copper sulphate which may also contain tin, for example up to 8% by weight based on the weight of copper if desired to facilitate plating of copper on the wire. During the passage through the copper sulphate bath, the wire is coated with copper which provides lubrication for the drawing operation (c) and which gives the surface of the wire an attractive uniform black color after plating of copper and the drawn wire is annealed in phase (d).
Le fil est trempé dans des solutions de passage au noir qui sont disponibles dans le commerce, telles que des composés contenant du sélénium et du cuivre sous forme légèrement acide afin de favoriser l'adhérence et améliorer la couleur. On pense que le cuivre aide au noircissement de la couleur grise produite par le sélénium qui à son tour se lie facilement à l'acier pour assurer une liaison métallique du cuivre avec l'acier. Un essuyage supplémentaire de l'huile de lubrification ou de la cire avec un colorant noir améliore encore la résistance à la corrosion, la couleur et l'adhérence. Une huile ou une cire acryliques à base d'eau produit une surface noire brillante ou, en variante, une pellicule sèche d'huile pouvant être enlevée à l'eau produit une surface noire satisfaisante. Une lame d'air facilite l'enlèvement de l'eauproduisant une pellicule sèche. La surface noire produite par le trempage est amorphe, permettant à l'huile ou la cire de pénétrer jusqu'au substrat métallique,bloquant ainsi à l'intérieur de la suie noire et améliorant également l'adhérence.The wire is dipped in commercially available black passage solutions, such as compounds containing selenium and copper in slightly acidic form to promote adhesion and improve color. Copper is believed to aid in the darkening of the gray color produced by selenium which in turn readily bonds to steel to provide a metallic bond between copper and steel. Additional wiping of the lubricating oil or wax with a black dye further improves corrosion resistance, color and adhesion. A water-based acrylic oil or wax produces a a glossy black surface or, alternatively, a dry film of oil which can be removed with water produces a satisfactory black surface. An air knife facilitates the removal of water producing a dry film. The black surface produced by soaking is amorphous, allowing oil or wax to penetrate to the metal substrate, thereby blocking the interior of black soot and also improving adhesion.
En variante les procédés de galvanisation décrits ci-dessus comprenant le procédé préféré ou la variante peuvent être utilisés pour produire du fil recuit noir en utilisant des solutions de noircissement disponibles dans le commerce et contenant du cuivre ou du cuivre et du sélénium sous forme faiblement acide comme bain de trempage suivant le recuit dans le bobinage d'induction, produisant ainsi la couleur noire désirée. Le substrat est ainsi revêtu d'un alliage eutectique à 5% aluminium-zinc qui a pour résultat un revêtement hautement résistant à la corrosion qui est préservé lorsqu'il traverse le bobinage d'induction, produisant lorsqu'il est noirci au moyen du procédé ci-dessus un fil métallique recuit noir très résistant à la corrosion en raison du substrat de 5% d'aluminium-zinc très résistant à la corrosion au-dessous du revêtement noir.Alternatively the above described galvanizing methods including the preferred or alternative method can be used to produce black annealed wire using commercially available darkening solutions containing copper or weakly acidic copper and selenium as a soaking bath following annealing in the induction coil, thereby producing the desired black color. The substrate is thus coated with a 5% aluminum-zinc eutectic alloy which results in a highly corrosion resistant coating which is preserved as it passes through the induction coil, producing when it is blackened by the process above a black annealed metal wire very resistant to corrosion due to the 5% aluminum-zinc substrate very resistant to corrosion below the black coating.
Les procédés et appareils décrits ci-dessus peuvent avoir des utilisations supplémentaires et peuvent être modifiés par l'adjonction d'autres phases et d'autres procédés aux phases et aux procédés décrits ci-dessus pour procurer des effets bénéfiques et former des produits avantageux.The methods and apparatus described above may have additional uses and may be modified by the addition of other phases and other methods to the phases and methods described above to provide beneficial effects and form advantageous products.
Claims (14)
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| EP82402240A EP0111039A1 (en) | 1982-12-07 | 1982-12-07 | Process for the high speed continuous galvanizing and annealing of a metallic wire |
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