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PROCEDE, ENCEINTE ET INSTALLATION POUR LE REVETEMENT
CONTINU/INTERMITTENT D'OBJETS PAR PASSAGE DESDITS OBJETS A
TRAVERS UNE MASSE LIQUIDE D'UN PRODUIT DE REVETEMENT
La présente invention concerne un procédé, une
enceinte et une installation pour le revêtement en
continu/intermittent d'objets par passage desdits objets à
travers un bain d'un produit liquide de revêtement. Elle
s'applique notamment au cas spécifique de la galvanisation
d'objets métalliques à partir de produits à base de métal
ou d'alliage métallique, mais également à des
installations permettant d'appliquer un produit liquide de
revêtement de toute autre nature, telle que certaines
résines ou certaines peinturas, sur des objets métalliques
ou non.
Dans le domaine de la métallurgie, on connaît des
installations pour la galvanisation à chaud en continu
d'objets métalliques, à partir de zinc, d'aluminium, ou de
leurs alliages notamment. Un procédé de galvanisation en
continu à partir de l'aluminium est, par exemple, décrit
dans le brevet français FR-1 457 615 au nom de la Société
"Colorado Fuel and Iron Corporation", tandis que la
galvanisation en continu à partir du zinc et de ses
alliages est exposée dans le brevet français FR-2 323 772
aux noms de Messieurs Delot. Dans ces deux documents, il
est proposé d'améliorer la qualité du revêtement anti-
corrosion à base de zinc ou d'aluminium réalisé sur un
objet métallique allongé, du type d'un fil de fer à béton,
en respectant un principe élémentaire commun concernant la
couche intermétallique qui se développe au contact de la
surface de l'objet et du produit de revêtement ; cette
couche doit impérativement être de faible épaisseur pour
ne pas risquer de réduire la tenue de la couche
protectrice superficielle, dans la mesure où il est bien
établi qu'une couche intermétallique épaisse à tendance à
se fissurer puis à se décoller de la surface de l'objet
qu'elle est censée protéger.
Cette exigence liée à l'épaisseur de la couche
intermétallique nécessite un contact intime de très courte
durée entre un objet métallique, - qui doit être
f'
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parfaitement décapé et débarrassé de tous ses oxydes -, et
un bain de galvanisation se trouvant à une température
voisine ou légèrement supérieure de celle de cet objet, ce
bain devant, en outre, être parfaitement à l'abri de tout
contact avec un agent oxydant (air atmosphérique, matte
flottante constituant un germe d'oxydes).
Pour aboutir à ce résultat, les techniques proposées
dans les deux brevets sus-mentionnés sont identiques en ce
que l'ensemble des opérations nécessaires à la
galvanisation en continu - à savoir le décapage et le
chauffage de l'objet à recouvrir, puis le contact intime
et rapide entre l'objet et le bain dans l'enceinte, et
éventuellement le refroidissement immédiat de l'objet
recouvert (pour stopper la diffusion thermique faisant
croître la couche intermétallique) - se déroule sous
atmosphère contrôlée d'un gaz neutre ou réducteur,
maintenu en pression et en température à des valeurs
adéquates (normalement à la pression atmosphérique et à
une température proche de celle de l'objet et du bain de
zinc ou d'aluminium fondu). Un autre point fondamental
commun à ces deux techniques consiste en ce que les
orifices d'entrée et de sortie de l'enceinte de
galvanisation sont alignés pour le passage de l'objet à
recouvrir, ce qui rend possible la galvanisation en
continu ; cette dernière est beaucoup plus avantageuse que
les procédés de galvanisation concurrents dits "au
trempage", couramment appliqués aux tôles, pour lesquels
il est nécessaire d'effectuer un fluxage intermédiaire
entre le décapage et la galvanisation proprement dite,
cette opération de fluxage ayant pour but de protéger
momentanément la surface décapée de l'objet à recouvrir
lors de sa remise à l'air, avant son trempage dans le bain
de galvanisation.
Au delà de leurs points communs, les deux techniques
de galvanisation en continu précédemment rappelés
diffèrent notablement par les moyens employés pour le
décapage de l'objet à recouvrir et pour son chauffage, et
surtout par les moyens mis en oeu~re pour étancher les
2û~~~1~4
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orifices d'entrée et de sortie de l'enceinte de
galvanisation, dans laquelle se trouve le bain de zinc ou
d'aluminium en fusion. A cet égard, on notera qu'il est
plus avantageux de recourir au procédé de zincage décrit
dans le brevet français FR-2 323 772, et ce, pour les
raisons suivantes .
- le décapage de l'objet métallique à recouvrir
s'effectue par voie mécanique (grenaillage à froid) et non
chimique (réduction par l'hydrogène à haute température),
ce qui ménage les propriétés mécaniques intrinsèques de
l'objet, généralement en acier, pour lequel il existe une
température maximale au-delà de laquelle se produit une
modification de sa structure cristalline nécessitant un
recuit postérieurement à la galvanisation.
- le chauffage, préférentiellei;~ent par induction HF,
est plus rapide et plus rentable du point de vue du bilan
énergétique de l'installation, son contrôle étant
également plus précis qu'un chauffage par effet ,joule. En
outre, dans le cas de certains aciers ayant perdus
certaines de leurs qualités mécaniques (allongement en
particulier) du fait d'un étirage à froid avant leur
traitement contre la corrosion (fils de fer à béton
notamment), un temps de chauffage très court, combiné à
une durée de galvanisation également très brève, permet
non seulement d'éviter une modification structurelle de
ces aciers, mais procure également une trempe rapide de
ceux-ci leur permettant de récurérer leurs qualités
mécaniques d'origine avant é~irage.
Dans aucun des procédés antérieurs, l'étanchéité des
orifices d'entrée et de sortie de l'enceinte de
galvanisation n'est assurée de manière convenable, ce qui
provoque des fuites du produit fondu de revêtement à
l'extérieur de l'enceinte ; ces fuites, structurelles ou
accidentelles, devront être recyclées, soit à travers des
orifices de débordement prévues dans une paroi de
l'enceinte, soit à travers au moins l'un des orifices
d'entrée ou de sortie de l'enceinte. Dans ces deux
situations, pour assurer la circulation du produit fondu
~~sz~z~
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depuis le four de fusion jusqu'à l'enceinte de
galvanisation ou lors du recyclage du même produit depuis
cette dernière jusqu'au four de fusion, les installations
connues pour la mise en oeuvre des procédés antérieurs
nécessitent l'emploi d'au moins une pompe. La circulation
permanente de produit fondu dans l'installation provoque
un brassage de ce produit dans le four de fusion, pouvant
entraîner des crasses vers l'enceinte de galvanisation
susceptibles de provoquer des obstructions dans la pompe
de circulation ou dans les divers passages ou conduits
dans lesquels circule le produit fondu ; en outre, même en
l'absence d'obstruction, ces crasses surnageant dans le
bain de galvanisation pouvant l'oxyder et par conséquent
altérer la qualité du revêtement formé sur les objets à
recouvrir, ainsi qu'il ressort clairement des principes de
la galvanisation en continu démontrés par les procédés
décrits dans les deux brevets précédemment mentionnés.
Par ailleurs, dans les procédés de galvanisation
habituels, il est important de noter que le volume du bain
de produit fondu de revêtement est toujours très
important ; or, au fur et à mesure du passage d'objets en
acier dans ce bain, ce dernier se sature en fer et il se
forme un alliage fer-zinc qui se dépose au fond de
l'enceinte de galvanisation sous la forme de mattes, qui
sont nuisibles à la pureté du bain et, par conséquent, à
la qualité du revêtement.
Dans d'autres domaines que la métallurgie, se posent
des problèmes identiques relatifs à l'étanchéité
d'enceintes contenant un produit liquide pour le
revêtement d'objets métalliques ou non, les défauts
d'étanchéité nécessitant alors un recyclage permanent des
fuites structurelles ou accidentelles survenant au cours
du traitement. Par exemple, dans le cas de certaines
résines ou de certaines peintures, les techniques de
revêtement, à froid ou à chaud, sont proches de celles
développées pour la métallisation par galvanisation à
chaud. Ici encore, l'intégrité du produit liquide de
revêtement doit être préservée, au même titre qu'un métal
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ou alliage métallique fondu doit être préservé de
l'oxydation, que se soit dans l'enceinte où il se trouve
sous forme d'un bain, ou que se soit dans des conduits de
recyclage des fuites de métal ou d'alliage métallique
fondu à l'extérieur de l'enceinte.
La présente invention vise à remédier aux
inconvénients graves liés aux fuites structurelles ou
accidentelles des installations connues en proposant un
procédé pour le revêtement en continu/intermittent
d'objets Far passage desdits objets dans un bain d'un
produit liquide de revêtement contenu dans une enceinte
présentant des orifices alignés d'entrée ~t de sortie, un
tel procédé étant appliqué par exemple au revêtement par
galvanisation en continu/intermittent d'objets métalliques
à partir d'un métal ou d'un alliage métallique fondu, ou
encore aux procédés permettant d'appliquer, à chaud ou à
froid, un produit liquide de revêtement de toute autre
nature, telle que certaines résines ou certaines
peintures, sur des objets métalliques ou non, ledit
procédé étant caractérisé en ce qu'on préserve en
permanence l'intégrité du produit liquide de revêtement,
qu'il s'agisse du bain situé à l'intérieur de ladite
enceinte ou du produit liquide circulant à l'extérieur de
cette même enceinte.
Selon une première variante de la présente
invention, on compense les fuites structurelles et/ou
accidentelles de l'enceinte contenant le produit liquide
de revêtement dont on veut préserver l'intégrité en
recyclant ces fuites sous atmosphère contrôlée, c'est-à-
dire, en ce qui concerne par exemple la galvanisation en
continu, sous atmosphère contrôlée d'un gaz neutre et/ou
réducteur, la même atmosphère contrôlée préservant en
outre l'intégrité du produit liquide contenu dans
l'enceinte.
Suivant une deuxième variante de l'invention, on
prévient les fuites structurelles de l'enceinte contenant
le produit liquide de revêtement, et on compense les
fuites accidentelles dudit produit hors de l'enceinte en
~~~~r~2a
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recyclant ces fuites sous atmosphère contrôlée, - par
exemple sous atmosphère contrôlée d'un gaz neutre et/ou
réducteur -, la même atmosphère préservant ici encore
l'intégrité du produit liquide contenu dans l'enceinte.
Suivant enfin une troisième variante
particulièrement avantageuse du procédé conforme à la
présente invention, on prévient toutes les fuites
structurelles et/ou accidentelles du produit liquide de
revêtement hors de l'enceinte, qui est placée sous
atmosphère contrôlée, - par exemple sous atmosphère
contrôlée d'un gaz neutre et/ou réducteur -, de manière à
préserver l'intégrité du bain de produit liquide contenu
dans ladite enceinte.
Dans la première variante, il est clair qu'on évite
pas le recyclage des fuites de produit liquide de
revêtement, ce qui nécessite encore l'usage d'au moins une
pompe. En revanche, par rapport à l'art antérieur décrit
dans les brevets français FR-1 457 615 et FR-2 323 772,
l'apport essentiel de l'invention consiste en un contrôle
permanent de l'intégrité dudit produit liquide, non
seulement dans l'enceinte mais également hors de
l'enceinte, le recyclage des fuites s'effectuant sous
atmosphère contrôlée.
Pour remédier aux inconvénients liés aux fuites
structurelles et/ou accidentelles des enceintes non
étanches utilisables dans cette première variante, il a
été proposé, dans le domaine de la galvanisation en
continu, et notamment dans le brevet américains US
2 834 692, dans le brevet britannique GB-777 213 et dans
la demande de brevet française FR-2 647 814 au nom du
demandeur, d'étancher complètement l'enceinte de
galvanisation par le moyen d'enroulements inducteurs
polyphasés entourant l'entrée et la sortie de l'enceinte
pour créer un champ magnétique glissant tendant à refouler
le produit liquide de revêtement vers l'intérieur de
l'enceinte, ces deux enroulements inducteurs maintenant
alors entre eux une "bulle", ou encore une masse de métal
ou d'alliage métallique fondu, que peut directement
_,_
traverser l'objet à recouvrir. De cette manière, et selon
la deuxième variante du procédé objet de la présente
invention, on prévient les fuites structurelles de
l'enceinte contenant le produit liquide de revêtement ; il
ne reste alors qu'à compenser les fuites accidentelles
dudit produit liquide hors de l'enceinte en recyclant ces
fuites éventuelles sous atmosphère contrôlée. Dans le cas
où l'objet à recouvrir est un objet métallique, par
exemple en acier, la présence de cet objet magnétisable au
voisinage du centre de l'enceinte contribue notablement à
l'efficacité des enroulements inducteurs d'étanchéité. Par
contre, en cas d'extraction complète de cet objet à
l'extérieur du corps tubulaire composant l'enceinte, les
enroulements inducteurs placés à la sortie et à l'entrée
de ladite enceinte doivent être excités par des courants
d'intensités très importantes conduisant à un sur-
dimensionnement conséquent desdits enroulements. Afin
d'économiser l'énergie électrique, il est ainsi préférable
de prendre des dispositions adéquates, mais complexes,
pour qu'au moins un tronçon d'objet soit en permanence
présent dans le corps tubulaire constituant l'enceinte.
C'est pourquoi, selon la troisième variante de la
présente invention, il est proposé une enceinte utilisable
pour recouvrir d'un produit liquide de revêtement, par
exemple à base de métal ou d'alliage métallique, des
objets continus ou discontinus défilant à travers elle de
manière continue ou intermittente, selon des axes de
défilement parallèles décalés par rapport à l'axe
longitudinal de ladite enceinte, caractérisée en ce
qu'elle comprend un corps tubulaire en une matière
perméable aux champs magnétiques, préférentiellement non
mouillable par le produit liquide, et à chacune de ses
extrémités, au moins une vanne électromagnétique
comportant .
- au moins un enroulement inducteur polyphasé
disposé autour dudit corps tubulaire pour créer un champ
magnétique glissant le long de l'axe longitudinal de ce
~~~~~20
_$_
même corps tubulaire, et tendant à repousser le produit de
revêtement vers l'intérieur de l'enceinte,
- un noyau solidaire du corps tubulaire et
s'étendant selon son axe, de manière à ménager, entre lui
et la paroi interne du corps tubulaire, un passage de
forme appropriée pour le défilement des objets traversant
longitudinalement ladite enceinte.
De cette manière, on prévient toutes les fuites
structurelles et/ou accidentelles de l'enceinte contenant
le produit liquide de revêtement, dont l'intégrité est par
ailleurs préservée, à l'intérieur de ladite enceinte, du
fait qu'elle est placée sous atmosphère contrôlée, - par
exemple sous atmosphère contrôlée d'un gaz neutre et/ou
réducteur, pour ce qui concerne la galvanisation en
continu -.
Dans toutes ces variantes, on notera que le volume
du bain de produit liquide ou fondu contenu dans
l'enceinte peut être très faible, ou du moins notablement
plus petit que le volume du bain généralement utilisé par
les procédés conventionnels, en particulier pour la
galvanisation à chaud. Par conséquent, il se produit un
renouvellement très rapide du bain au fur et à mesure du
dépôt de produit liquide ou fondu sur les objets
traversant l'enceinte, ce qui contribue d'une manière très
importante à préserver l'intégrité de ce bain en atténuant
les conséquences néfastes des réactions chimiques entre ce
dernier et les objets traités, du type des réactions fer-
zinc propres à la galvanisation à chaud d'objets en acier
(formation de mattes). L'association, du fait de la
présente invention, d'enceintes de faible volume et d'un
procédé préservant en permanence l'intégrité du produit
liquide ou fondu de revêtement, notamment vis à vis de
l'oxydation, ce produit se trouvant dans une enceinte plus
ou moins étanche, et/ou circulant pour être recyclé - ou
pour simplement alimenter l'enceinte à partir d'un
réservoir approprié -, procure ainsi des, avantages
inattendus et considérables quant à la qualité des
revêtements obtenus par rapport aux procédés antérieurs.
20~2~~d
- 9 -
Le renouvellement du bain combine ainsi un ensemble de
paramètres qu'il est particulièrement simple et avantageux
de contrôler par le biais du procédé conforme à la
présente invention ; ce renouvellement dépend tout à la
fois .
- de la vitesse de défilement des objets à traiter
dans l'enceinte, de la longueur de cette enceinte et de
son volume, ce qui détermine le temps de contact entre ces
objets et le bain dont on a vu qu'il doit être très court
conformément aux enseignements généraux du procédé de
galvanisation en continu, le volume dudit bain s'épuisant
au fur et à mesure du dépôt d'une couche protectrice sur
lesdits objets,
- du débit de recyclage des fuites accidentelles
et/ou structurelles, s'il y a lieu,
- du débit d'alimentation de l'enceinte à partir
d'un réservoir contenant le produit liquide ou fondu de
revêtement.
Dans tous les cas, on pourra prévoir une enceinte de
faible volume, avec un premier avantage à l'égard de
l'intégrité du bain contenu dans l'enceinte du fait de
l'élimination des conséquences néfastes des réactions
chimiques pouvant se produire entre ce bain et les objets
à traiter, et avec le second avantage de favoriser, par
une longueur d'enceinte suffisamment courte, voire
réglable, le contrôle du temps de contact, tout en
autorisant une vitesse de défilement d'autant plus aisée à
maintenir au'elle sera plus faible. On remarquera que même
dans le cas d'une enceinte non étanche, un faible volume
du bain contenu dans l'enceinte n'est pas incompatible
avec un taux de renouvellement de celui-ci élevé ; en
effet, alors que dans les procédés antérieurs, il était
logique de prévoir une enceinte d'assez grand volume
présentant l'avantage d'être moins contaminée par les
crasses résultant de l'oxydation du produit liquide 2
circulant hors de l'enceinte pour être recyclé, la
présente invention, qui prés~~rve en permanence l'intégrité
dudit produit 2 grâce à la mise sous atmosphère contrôlée
2Q6~~'?Q
- 10 -
de tous les éléments de l'installati~~n, permet un taux de
renouvellement élevé du bain de galvanisation, et
contribue, de manière inattendue, à empêcher la formation
de mattes polluant ledit bain.
I1 ressort donc clairement que la présente invention
réalise un compromis particulièrement habile entre tous
les paramètres essentiels des procédés de revêtement en
continu/intermittent, et notamment de la galvanisation à
chaud.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront
mieux de la description qui va suivre d'une enceinte
étanche et plusieurs variantes d'installations incorporant
ladite enceinte, données à titre d'exemples non limitatifs
de la présente invention, en référence au dessin annexé
sur lequel
- la figure 1 est une vue en perspective
partiellement éclatée de l'enceinte étanche mise en oeuvre
dans la troisième variante du procédé conforme à
l'invention, pour le cas particulier de la galvanisation à
chaud, sans que soit figurée, pour la clarté du dessin, la
ligne de galvanisation complète,
- les figures 2 à 5 sont des exemples successifs
d'une vue en coupe transversale de l'enceinte représentée
sur la figure 1, au niveau des vannes électromagnétiques
qui l'équipent, ces vues successives étant limitées au
plan de coupe,
- les figures 6 à 8 représentent, sous forme
schématique, une ligne de galvanisation à chaud
incorporant l'enceinte étanche précédente et
successivement trois formes d'exécution des moyens de
régulation du débit d'alimentation de ladite enceinte.
On appellera par la suite corps tubulaire tout corps
ayant la forme générale d'un cylindre, de section pouvant
avoir un profil quelconque, tel que par exemple cercle,
ellipse, parallélogramme, ou tout autre profil plus
spécifique.
De même, préalablement à la description qui va
suivre, on notera que les caractéristiques des
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installations qui seront décrites, concernant les moyens
de régulation du débit d'alimentation de l'enceinte
étanche, sont directement applicables aux installations
incorporant une enceinte non étanche, structurellement ou
accidentellement. Ces caractéristiques concernent donc,
conformément à la présente invention, toutes les variantes
du procédé pour le recouvrement d'objets à partir d'un
produit liquide contenu dans ladite enceinte.
L'enceinte étanche pour la galvanisation à chaud,
décrite en référence à la figure 1, comporte un corps
tubulaire 1 que l'on remplit par des moyens appropriés
d'un produit liquide 2, tel que du zinc fondu ou un
alliage de zinc fondu, destiné à recouvrir des objets 3,
par exemple métalliques, afin de les protéger contre la
corrosion. Le corps tubulaire 1 est ouvert à ses deux
extrémités 4 et 5 pour permettre le défilement des objets
3 à recouvrir. Une première vanne électromagnétique 6
disposée à l'une des extrémités 4 du corps tubulaire 1
permet d'étancher l'entrée de l'enceinte, et une seconde
vanne électromagnétique 7 disposée à l'autre extrémité 5
dudit corps tubulaire 1 permet d'en étancher la sortie. On
emprisonne de cette façon une "bulle" de produit liquide 2
entre les deux vannes 6 et 7.
Afin d'éviter toute oxydation des objets 3, ainsi
que du produit liquide 2, l'enceinte est équipée de deux
injecteurs 8 permettant de contrôler l'injection d'un gaz
neutre ou réducteur dans le corps turulaire 1.
L'enceinte est alimentée en produit liquide 2 par un
réservoir, non représenté sur la figure 1, relié à ladite
enceinte par un conduit d'amenée 9. Par ailleurs, un
orifice de vidange 10, normalement obturé, est prévu sur
l'enceinte, et permet de vider cette enceinte entre deux
campagnes de galvanisation afin de procéder à son
entretien.
En outre, le corps tubulaire 1 et le conduit
d'amenée 9 comportent, de façon connue, un dispositif de
chauffage non représenté sur la figure 1 ; ces
dispositifs, qui peuvent être constitués par un chauffage
- 12 -
à induction ou par de classiques résistances électriques
chauffantes, procurent la chaleur nécessaire au maintien
en fusion du produit liquide 2, tel que du zinc fondu ou
un alliage de zinc fondu. I1 est clair que ces dispositifs
de chauffage seraient inutiles dans le cas d'un procédé de
revêtement à froid.
Conformément à l'invention, les vannes
électromagnétiques 6 et 7 sont préférentiellement des
vannes du type décrit dans la demande de brevet française
FR-2 647 874 déposée le 2 juin 1989 au nom du même
demandeur.
La vanne 6 disposée à l'entrée du corps tubulaire 1
comporte ainsi .
- un enroulement inducteur polyphasé 11, entourant
le corps tubulaire 1 en son extrémité 4 pour créer un
champ magnétique glissant le long de l'axe longitudinal
dudit corps tubulaire 1,
- un noyau magnétique 12 solidaire du corps
tubulaire 1 et s'étendant selon son axe longitudinal, les
lignes de champ magnétique se refermant donc à l'intérieur
dudit noyau 12.
I1 convient de noter que le corps tubulaire 1 est,
bien entendu, réalisé dans un matériau perméable au champ
magnétique, tel qu'une céramique. Ce matériau est de plus
non mouillable par le produit liquide 2.
Un dispositif de réglage 13 de l'intensité du
courant polyphasé issu d'une source de courant non
représentée sur la figure 1 - est relié à l'enroulement
inducteur 11, et alimente celui-ci de manière à ce que le
champ magnétique créé tende à refouler le produit liquide
2 vers l'intérieur de l'enceinte. En effet, parcouru par
un courant d'intensité appropriée, l'enroulement inducteur
11 crée, notamment en son milieu, des forces
magnétomotrices (représentées par des flèches sur la
figure 1) qui agissent sur le produit liquide 2, et
s'opposent à son écoulement par l'entrée du corps
tubulaire 1.
~os~~~o
- 13 -
De même, la vanne 7 disposée à la sortie du corps
tubulaire 1 comporte .
- un enroulement inducteur polyphasé 14, entourant
le corps tubulaire 1 en son extrémité 5 pour créer un
champ magnétique glissant le long de l'axe longitudinal
dudit corps tubulaire 1,
- un noyau magnétique 15 solidaire du corps
tubulaire 1 et s'étendant selon son axe longitudinal, les
lignes de champ magnétique se refermant donc à l'intérieur
dudit noyau 15.
Un dispositif de réglage 16 de l'intensité du
courant issu de la source de courant polyphasé est relié à
l'enroulement inducteur 14, et alimente celui-ci de
manière à ce que le champ magnétique créé tende à refouler
le produit liquide 2 vers l'intérieur de l'enceinte. Les
forces magnétomotrices créées par l'enroulement inducteur
14 agissent sur le produit liquide 2 à l'inverse des
forces créées par l'enroulement inducteur 11 de la vanne
6, et s'opposent à son écoulement par la sortie du corps
tubulaire 1.
Ce type de vanne électromagnétique 6, 7 à noyau
magnétique 12, 15 central fixe résout avantageusement le
problème des interruptions de défilement de l'objet 3, ou
des objets 3, à recouvrir dans l'enceinte. En effet, au
delà de la présence ou de l'absence d'objets 3 à recouvrir
au milieu des enroulements inducteurs 11, 14 des vannes 6,
7 assurant l'étanchéité de l'enceinte, un noyau fixe 12,
15 s'étend longitudinalement au milieu de ces enroulements
11, 14, afin que le niveau d'intensité du courant
polyphasé à fournir, pour éviter toute fuite de produit
liquide 2 de recouvrement hors de l'enceinte, demeure dans
une limite acceptable.
Les objets 3 à recouvrir peuvent en conséquence être
présentés à l'entrée de l'enceinte sous une forme
continue, ce qui est conventionnel, ou sous une forme
discontinue, c'est-à-dire être fractionnés en plusieurs
morceaux plus petits ; l'intermittence du défilement des
objets 3 à recouvrir au travers de l'enceinte résultant de
14
cette dernière disposition ne nécessite aucune
intervention complexe, et rend particulièrement
avantageuse l'utilisation de l'enceinte étanche mettant en
oeuvre le procédé conforme à la présente invention.
Le fonctionnement d'une telle enceinte va maintenant
être décrite. On introduit les objets 3 à recouvrir dans
l'enceinte par son extrémité 4. Après défilement dans
ladite enceinte, et réaction métallurgique à chaud avec le
produit liquide 2, ces objets 3 ressortent par l'extrémité
5 de l'enceinte, où ils sont simultanément "essuyer" du
fait de l'action de l'enroulement inducteur 14 de la vanne
électromagnétique 7. I1 est en effet possible, d'une part,
de régler l'épaisseur déposée sur les objets 3, et d'autre
part, de procéder à leur "essuyage", c'est-à-dire de
maintenir constante cette épaisseur.
De cette façon, on peut contrôler "l'essuyage" en
asservissant, par le dispositif de réglage 16, l'intensité
du courant circulant dans l'enroulement inducteur 14. On a
pu constaté, dans la pratique, l'efficacité remarquable de
ce type d'asservissement vis à vis de l'obtention de
couches protectrices d'épaisseur constante sur des
surfaces présentant une rugosité élevée. Ainsi, le dépôt
métallurgique obtenu sur des fils de fers à béton
classiques est parfaitement régulier ; en particulier, un
fil de fer à béton comporte une succession d'encoches et
de parties en saillie, appelées respectivement empreintes
et verrous, dont une partie du profil est sensiblement
perpendiculaire à la direction longitudinale dudit fil de
fer. On a pu obtenir, grâce à l'enceinte objet de
l'invention, des fils de fers à béton recouverts d'un
dépôt métallurgique d'alliage de zinc d'épaisseur
constante, même en ses parties les plus abruptes.
En outre, il est important de bien noter qu'aucune
précaution particulière ne doit être prise lorsque les
objets 3 à recouvrir se présentent sous une forme
discontinue ; l'intermittence du défilement des objets 3
au travers de l'enceinte peut effectivement être aisément
contrôlée par un ajustement des intensités des courants
z~~z~z~
- 15 -
circulant dans les enroulements inducteurs 11 et 14. Même
dans ce cas, et conformément au procédé selon l'invention,
le produit liquide 2 emprisonné dans l'enceinte ne peut
fuir ni structurellement ni accidentellement hors de
celle-ci ; il n'y a donc aucune fuite à recycler, et le
revêtement protecteur réalisé sur les objets 3 est de très
grande qualité.
Par ailleurs, l'enroulement inducteur 14 peut être
mobile et se déplacer sur un support 17 approprié, pouvant
par exemple comprendre un moyen de réglage 18 de la
position de l'enroulement inducteur 14 le long de
l'extrémité 5 du corps tubulaire 1. Ce moyen de réglage 18
peut, pour sa part, comporter un écrou 19, lié au support
17, et une classique vis sans fin 20 entraînée en rotation
par un moteur pas à pas 21. Le volume de produit liquide 2
emprisonné entre les vannes 6 et 7 est de cette façon
variable - sur la figure 1, on a choisi de représenter
l'enroulement inducteur 14 en traits pleins aux environs
de sa position extrême, et en traits fins discontinus à
une position particulière le long de l'extrémité 5 du
corps tubulaire 1 -. On notera également que le noyau 15
de la vanne électromagnétique 7 est par conséquent plus
long que le noyau 12 de la vanne électromagnétique 6 qui
est fixe ; en outre, pour une position établie de
l'enroulement 14, seule est utilisée la partie du noyau 12
se trouvant au milieu dudit enroulement 14.
Cette dernière disposition permet de contrôler, pour
une vitesse de défilement donnée des objets 3 dans
l'enceinte, le temps de contact entre lesdits objets 3 et
le produit liquide 2. On rappelle que ce temps de contact
est un facteur essentiel dans la galvanisation en
continu ; cette particularité de l'enceinte étanche pour
la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention procure
un paramètre supplémentaire très important pour le
contrôle de la qualité et de l'épaisseur de produit
liquide 2 déposée sur les objets 3. En outre, le réglage
du volume du bain contenu dans l'enceinte étanche, obtenu
par ce biais, contribue à maintenir l'intégrité du produit
~p~~~2~
- 16 -
liquide 2 vis à vis des réactions chimiques, telles que
les réactions fer-zinc, se produisant au contact des
objets 3 et dudit produit 2.
Conformément à une caractéristique complémentaire de
l'enceinte étanche selon l'invention, les noyaux 12 et 15
des vannes électromagnétiques 6 et 7 permettant d'étancher
l'enceinte sont maintenus longitudinalement dans la zone
centrale du corps tubulaire 1 par le moyen d'entretoises
22 dont la forme est adaptée au profil de la section dudit
corps tubulaire 1 et au profil de la section des noyaux 12
et 15 respectivement, lesdites entretoises 22 ménageant
des espaces intercalaires 24 entre lesdits noyaux 12 et 15
et la surface interne du corps tubulaire 1.
Avantageusement, les espaces intercalaires 24
constituent des zones de passage pour le défilement des
objets 3. Les axes de défilement de ces objets 3 au
travers de l'enceinte sont de cette façon décalés par
rapport à l'axe longitudinal du corps tubulaire 1.
Cet effet inattendu procure l'avantage considérable
et supplémentaire de multiplier, pour une vitesse de
défilement donnée, la capacité de production d'objets 3,
recouverts d'un revêtement 25 à base du produit liquide 2,
par un facteur égal au nombre d'espaces intercalaires 24
ménagés dans chacune des vannes 6 et 7. Par ailleurs, on
conçoit aisément que les espaces intercalaires 24 ménagés
au niveau de la vanne électromagnétique 6 située à
l'entrée de l'enceinte sont alignés longitudinalement sur
les espaces intercalaires 24 qui leur correspondent au
niveau de la vanne électromagnétique 7 située à la sortie
de ladite enceinte. I1 est évident que les sections
droites du corps tubulaire 1, des noyaux 12 et 15, et des
espaces intercalaires 24 sont adaptées à la section des
objets 3 devant traverser l'enceinte pour y être traités.
En outre, le volume magnétisable qui est situé au
milieu des enroulements inducteurs li et 14 définit, entre
autres paramètres, les intensités des courants devant y
circuler pour étancher l'enceinte .
- 17 -
- rappelons que dans le cas connu où l'objet 3 à
recouvrir sert de noyau (cas de la demande de brevet
française FR-2 647 814 déjà mentionnée), le volume
magnétisable varie constamment avec la section de cet
objet 3 et sa nature ; un asservissement précis et de
bonne qualité sur l'intensité des courants est alors
nécessaire pour pouvoir contrôler, d'une part les fuites
du produit liquide 2, et d'autre part l'épaisseur de dépôt
de ce produit liquide 2 sur l'objet 3 traversant
l'enceinte.
- par contre, dans le cas de l'enceinte étanche ici
décrite, qui est équipée d'un ensemble de noyaux
magnétiques 12, 15 fixes, les propriétés de ces noyaux 12,
15, par exemple leur susceptibilité magnétique et leur
section, peuvent être choisies de manière à rendre très
peu sensible le réglage des vannes électromagnétiques 6 et
7 vis à vis du passage des objets 3 à côté de ces noyaux
12, 15 ; en effet, le volume magnétisable, qui détermine
les intensités des courants polyphasés devant circuler
dans les enroulements inducteurs 11, 14 pour étancher
l'enceinte, peut alors être essentiellement constitué par
le volume desdits noyaux fixes 12, 15.
On décrira maintenant plusieurs exemples de
réalisation du corps tubulaire 1.
Conformément à la figure 2, qui est une coupe
transverse du corps tubulaire 1 au niveau de l'un des
noyaux 12 ou 15, le corps tubulaire 1 peut être de section
droite circulaire ; le noyau magnétique 12 ou 15 peut
alors être un simple barreau cylindrique dont la section
droite est un disque, les entretoises 22 délimitant par
exemple des espaces intercalaires 24 de section circulaire
ou ovale, tels que les espaces intercalaires 26. Une
enceinte équipée de deux vannes 6 et 7 présentant une
telle section droite peut servir notamment à traiter
contre la corrosion des fils à béton 27. Ce cas
particulier, donné à titre d'exemple, correspond à
l'enceinte qui est représentée sur la figure 1.
- 18 -
De méme, conformément aux fig;~res 3 et 4, on peut
traiter des profilés, par exemple en acier.
Sur la figure 3, on a choisi de montrer un ensemble
de deux cornières 28 en "U" traversant l'enceinte au
niveau des vannes 6 et 7 par les passages procurés, entre
des entretoises 22 très simplifiées, au moyen d~espaces
intercalaires 29 de section droite rectangulaire. Les
noyaux magnétiques 12 et 15 sont alors des tôles
allongées.
Sur la figure 4, on a choisi de montrer un ensemble
de deux profilés 30 traversant l'enceinte au niveau des
vannes 6 et 7 par les passages procurés, entre des
entretoises 22 remplissant largement le volume du corps
tubulaire 1, au moyen d'espaces intercalaires 31 de
section droite homothétique à la section droite d~un
profilé. Les noyaux magnétiques 12 et 15 sont alors de
simples barreaux cylindriques.
D une manière plus générale, la section droite des
espaces intercalaires 24 est avantageusement homothétique
de la section droite des objets 3 à traiter.
Enfin, conformément à la figure 5, on peut traiter
des tôles 32, par exemple en acier. Ces tôles 32
traversent l'enceinte au niveau des vannes 6 et 7 par les
passages procurés, entre des entretoises 33 très
simplifiées, par des espaces intercalaires 34 de section
droite rectangulaire. Les noyaux 12 et 15 sont alors
constitués de tôles magnétiques allongées.
Les noyaux 12 et 15 des vannes 6 et 7 respectivement
peuvent ainsi se présenter sous diverses formes, à
symétrie de révolution, à symétrie plane ou être
éventuellement asymétrique (cas non représenté).
Le choix desdits noyaux 12 et 15 étant par ailleurs
pratiquement sans incidence sur la qualité de
fonctionnement des vannes 6 et 7, il est facile pour
l'homme de l'art d'adapter leur forme et la section des
espaces intercalaires 24 au type d~objets 3 à traiter.
On peut prévoir, en outre, de rendre amovible le
coeur des vannes 6 et 7, de manière à pouvoir utiliser un
..
- 19 -
corps tubulaire 1 spécifique pour chaque type d'objets 3 à
traiter, sans devoir pour autant remplacer les
enroulements inducteurs 11 et 14 desdites vannes 6 et 7.
I1 est en effet aisé de fabriquer une enceinte
polyvalente, de section droite se rapprochant par exemple
d'une ellipse - afin d'en simplifier la fabrication -, les
enroulements inducteurs 11 et 14 respectivement présents
aux extrémités 4 et 5 du corps tubulaire 1 étant alors
utilisables pour un grand nombre de type d'objets 3 à
recouvrir, ces objets 3 défilant alors conjointement, et
en parallèle, à travers l'enceinte, d'une manière qui peut
être continue ou intermittente.
On décrira maintenant, en référence aux figures 6 à
8, plusieurs installations pour la mise en oeuvre du
procédé conforme à la présente invention, et comportant, à
titre d'exemple non limitatif, une enceinte étanche
identique à celle qui vient d'être décrite. Sur ces
figures, les parties essentielles de l'installation sont
représentées d'une manière schématique en coupe axiale, et
l'enceinte peut traiter simultanément deux objets 3, tels
des fils de fer à béton, défilant en parallèle et qui sont
placés, à cet effet, dans un plan vertical commun passant
par les noyaux centraux 12, 15 des vannes 6 et 7.
D'une manière commune à toutes les variantes
représentées, on régule le débit du produit liquide 2 de
revêtement vers ladite enceinte en fonction de la vitesse
de déplacement des objets 3 à recouvrir dans l'enceinte et
de l'épaisseur désirée du revêtement 25, pour que la
quantité de produit liquide 2 qui est admise dans
l'enceinte compense celle qui est absorbée par la
formation du revêtement 25 sur les objets 3 sortant de
l'enceinte, sans baisse substantielle du niveau du produit
liquide 2 dans celle-ci, tout en préservant l'intégrité
dudit produit liquide 2. Ce réglage du débit
d'alimentation de l'enceinte est, rappelons-le, essentiel
quant à la préservation de l'intégrité du bain contenu
dans l'enceinte vis à vis des réactions chimiques se
produisant au contact des objets 3 et du produit liquide
- 20 -
2 ; ce paramètre contrôle en effet pour une part le taux
de renouvellement du bain dans lequel on veut éviter,
conformément aux enseignements de l'invention, la
formation de résidus solides précipités, par exemple sous
forme de sels fer-zinc dans le cas de la galvanisation à
chaud (mattes).
L'installation de galvanisation en continu
représentée sur la figure 6, utilisable pour galvaniser
des objets 3 en continu ou de manière intermittente,
comprend successivement .
a) un premier dispositif d'entraînement 35 pour les
objets 3 à galvaniser.
b) un dispositif redresseur 36, par exemple un
dispositif à galets ou à cage tournante, adapté à la
section desdits objets 3.
c) un ensemble de décapage 37, comportant par
exemple une grenailleuse, pour obtenir en sortie des
objets 3 présentant un état de surface exempt de toute
impureté, tout en tenant compte de la vitesse, de la
section et de la nature de ces objets 3.
d) un premier dispositif de support 38 à galets ou à
rouleaux pour supporter les objets 3 décapés. Ce premier
dispositif de support 38 est destiné à corriger les
problèmes de flèche et de vibrations induites dans les
objets 3 par l'ensemble de décapage 37.
e) une enceinte tubulaire de chauffage 39, en
matériau réfractaire, qui supporte un système de
chauffage 40, par exemple à induction électromagnétique ou
à résistance électrique chauffante, permettant de chauffer
rapidement les objets 3 décapés à une température
prédéterminée réglable, qui convienne pour la
galvanisation à chaud de ces objets 3.
f) un second dispositif de support 41, à galets ou à
rouleaux, qui est semblable au premier dispositif de
support 38, pour supporter les objets 3 décapés et
chauffés.
g) une enceinte étanche conforme à celle représentée
sur la figure 1. Cette enceinte est équipée d'un
- 21 - 2062720
dispositif de chauffage 42, par exemple du type à
induction électromagnétique. Les dispositifs
d'étanchéité constitués par les deux vannes
électromagnétiques 6 et 7 préviennent toute fuite de métal
fondu hors de l'enceinte. D'une manière générale, ces
dispositifs d'étanchéité peuvent être de n'importe quel
type connu et habituellement utilisé dans ce genre
d'installation, et on peut donc parfaitement admettre les
fuites "structurelles" ou "accidentelles" de ces
dispositifs, pour autant qu'on y remédie conformément aux
enseignements du procédé objet de la présente invention,
c'est-à-dire en préservant hors de l'enceinte l'intégrité
du produit liquide 2 de revêtement.
h) un dispositif d'essuyage complémentaire 43 agencé
pour envoyer de manière connue un jet de gaz neutre ou
réducteur sur le revêtement 25 qui vient d'être réalisé
sur les objets 3. Ce dispositif réalise en outre un
premier refroidissement de ces objets 3, et évite toute
oxydation du métal fondu contenu dans l'enceinte
conformément aux enseignements de la présente invention.
On peut éventuellement se passer du dispositif
d'essuyage 43 mais il serait, même dans ce cas, préférable
de protéger les objets 3 sortant encore chauds de
l'enceinte par une enveloppe de gaz neutre ou réducteur
évitant toute oxydation de ces objets 3 et du métal fondu
contenu dans l'enceinte.
i) un dispositif de refroidissement contrôlé 44 pour
refroidir le produit sortant du dispositif d'essuyage 43
ou de l'enceinte de galvanisation.
j) un deuxième dispositif d'entraînement 45 pour
l'entraînement des objets 3.
D'une manière générale, il s'avère essentiel de
maintenir l'état de fraîcheur des produits tout au long de
leur trajet de cheminement depuis la sortie de l'ensemble
de décapage 37 jusqu'au dispositif d'essuyage
complémentaire 43. Dans ce but, les deux dispositifs de
support 38 et 41 sont au moins respectivement logés dans
des carters 46 et 47 reliés par des tronçons de
_.
- 22 -
conduits 48 et 49 à l'ensemble de décapage 37 et à
l'enceinte de chauffage 39 et par des tronçons de
conduits 50 et 51 à ladite enceinte de chauffage 39 et à
l'enceinte de galvanisation, respectivement, et à
l'intérieur desquels on crée une atmosphère protégée par
injection d'un gaz neutre ou réducteur afin de rendre
impossible toute oxydation des produits au cours des
différentes phases de tr~:itement. A cet effet, des
injecteurs 52 sont par exemple prévus pour le gaz dans les
carters 46 et 47 et dans le dispositif d'essuyage 43.
Le conduit d'amenée 9 de l'enceinte est relié à un
four ou réservoir 54 et est équipé d'un dispositif de
chauffage 53 similaire aux dispositifs de chauffage 40
et 42. Dans la forme d'exécution de la figure 6, le four
ou réservoir 54 comporte deux compartiments, à savoir un
compartiment de fusion 55 et un compartiment de
soutirage 56, séparé du compartiment de fusion 55 par une
cloison 57 ménageant un passage entre sa partie inférieure
et le fond du réservoir 54 pour permettre au métal fondu
de passer du compartiment 55 au compartiment 56. Le dessus
des bains de métal fondu contenu dans chacun des deux
compartiments 55 et 56 est sous atmosphère contrôlée. A
cet effet, chacun des deux compartiments 55, 56 est abrité
par un couvercle 55a, 56a muni d'un injecteur 58, 59 au
moyen duquel un gaz neutre ou réducteur peut être
introduit au-dessus des bains de métal fondu pour éviter
leur oxydation. Le système de chauffage du réservoir 54
est en principe tout à fait classique. Le compartiment de
fusion 55 est équipé d'un système 60 permettant
d'introduire des lingots de métal 61 à travers un sas
d'étanchéité, ce système d'introduction 60 étant réglé en
fonction du niveau du bain dans le compartiment de
soutirage 56.
Dans l'installation de la figure 6, les moyens de
régulation du débit d'alimentation de l'enceinte sont
constitués d'une vanne de réglage 62, qui est insérée dans
le conduit d'amenée 9 entre le réservoir 54 et l'enceinte.
La vanne 62 peut être de tout type utilisé pour régler le
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débit d'un écoulement de métal fondu. De préférence, cette
vanne 62 est constituée par une vanne électromagnétique du
type conforme à la demande de brevet française FR-
2 647 874 déjà mentionnée. Les deux enroulements 63 et 64
de cette vanne 62 sont alimentés en courant à partir de la
source de courant 65, via des dispositifs respectifs de
réglage de courant 66 et 67. Chacun des deux
enroulements 63 et 64 est disposé et connecté
électriquement de telle façon que, lorsqu'il est alimenté
en courant, il produit un champ électromagnétique glissant
en sens inverse du sens d'écoulement du métal fondu vers
l'enceinte, créant ainsi une force magnétomotrice qui
s'oppose à l'écoulement du métal fondu. Comme le niveau du
métal fondu dans le réservoir 54 est maintenu sensiblement
constant, la pression d'alimentation du métal fondu est
elle-même maintenue sensiblement constante et le débit de
métal fondu vers l'enceinte peut être régulé en réglant
l'intensité des courants d'excitation des enroulements 63
et 64. Le réglage de la vanne 62 peut être effectué
manuellement ou, dans une installation plus sophistiquée,
il est également possible d'asservir la vanne 62 à un ou
plusieurs des paramètres de fonctionnement de
l'installation, par exemple à la vitesse de défilement des
objets 3 au travers de l'enceinte.
Dans l'installation de galvanisation en continu
représentée sur la figure 6, le réservoir 54 est situé à
une certaine distance au-dessus de l'enceinte de
galvanisation. Toutefois, comme montré dans la figure 8.
le réservoir 54 peut être disposé à peu près au même
niveau que l'enceinte, le niveau 68 du métal fondu dans le
réservoir 54 étant cependant légèrement plus élevé que le
plus haut niveau que puisse atteindre le métal fondu à
l'intérieur de ladite enceinte. Dans ce cas, la pression
hydrostatique du métal fondu admis dans l'enceinte étant
plus faible que dans le cas de la figure 7, la puissance
électrique nécessaire pour réguler le débit d'alimentation
de l'enceinte en métal fondu est plus faible.
- 24 - 2062720
Dans l'installation de galvanisation en continu
représentée sur la figure 8, le niveau 69 du métal fondu
dans le compartiment de soutirage 56 du réservoir 54 est
plus bas que le niveau de l' enceinte . Le métal fondu est
refoulé vers l'enceinte à travers le conduit d'amenée 9 en
injectant dans le réservoir 54, à travers l'injecteur 59,
un gaz inerte comprimé à une pression suffisante pour
élever le niveau du métal fondu dans le conduit d'amenée 9
jusque dans l'enceinte. Le gaz inerte comprimé est issu
d'une source 70 de gaz inerte comprimé, via un dispositif
de réglage de pression 71.
Par ailleurs, au moins une partie du conduit
d'amenée 9 présente une section de passage calibrée. Ceci
peut être par exemple obtenu en disposant un ajutage
calibré dans ledit conduit 9. Dans ces conditions, la
régulation du débit d'alimentation de l'enceinte est
opérée au moyen du dispositif de réglage de pression 71.
Bien que l'invention ait été plus particulièrement
décrite à propos d'une installation de galvanisation en
continu, elle concerne également des installations
permettant d'appliquer, à chaud ou à froid, de manière
continue ou intermittente, un produit liquide de
revêtement de toute autre nature, comme par exemple une
peinture ou une résine, sur des objets tétalliques ou non.
De plus, bien que l'invention a été décrite en
caractérisant que l'un des deux enroulements inducteurs 11,
14 des vannes électromagnétiques 6, 7 est porté par un
support 17 monté mobile par rapport à l'une des extrémitês
4, 5 de l'enceinte, la caractéristique en question est aussi
valable pour l'ensemble des vannes êlectromagnétigues.
l
