PROCEDE ET DISPOSITIF DE DECAPAGE DES RIVES D'UNE TOLE IMMERGEE DANS UNE SOLUTION REACTIVE, NOTAMMENT DE TOLES LAMINEES A CHAUD

PROCESS AND ARRANGEMENT FOR PICKLING STEEL SHEET EDGES IMMERSED IN A REACTIVE SOLUTION, ESPECIALLY HOT ROLLED STEEL SHEET

French Abstract

Ce dispositif comprend un émetteur d'ultrasons
(4) dont l'extrémité inférieure (6) est immergée dans la
solution réactive (2) dans laquelle est plongée une tôle
(3) à décaper, et cette extrémité est équipée de deux
pavillons (6, 7) positionnés de part et d'autre d'une
rive de la tôle (3) avec leurs surfaces émettrices pla-
nes parallèles à la tôle et situées dans deux plans
antinodaux; de ce fait les deux pavillons (6, 7) vibrent
en opposition de phase, et si l'amplitude vibratoire est
suffisamment élevée, ces vibrations créent une cavita-
tion dans le liquide, dans l'espace intercalaire entre
les surfaces (3a, 3b) de la rive et les pavillons (6,
7), ce qui accélère considérablement la vitesse de déca-
laminage de la rive.

Claims

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Les réalisations de l'invention au sujet desquelles
un droit exclusif de propriété ou de privilège est
revendiqué sont définies comme il suit;
1. Procédé de décapage des rives d'une tôle (3)
immergée dans une solution réactive (2), dans lequel on
utilise des moyens (4) émetteurs d'ultrasons à l'inté-
rieur de ladite solution, lesdits moyens comportant une
surface émettrice, caractérisé en ce qu'on émet les
ultrasons dans au moins un plan parallèle à la rive à
décaper et avec une puissance suffisante pour créer une
cavitation dans le volume du liquide intercalaire entre
la rive et ledit plan.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce qu'on émet les ultrasons dans deux plans antina-
daux parallèles à la rive (3) et situés de part et d'au-
tre de celle-ci.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et
2, caractérisé en ce que les ultrasons émis ont une fré-
quence comprise entre 10 et 50kHz environ, et leur puis-
sance d'émission est au minimum de 400Watts par m2 de
surface émettrice afin d'obtenir une cavitation de la
solution réactive (2).
4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé
selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant des
moyens (4) émetteurs d'ultrasons de longueur d'onde
dans ladite solution, caractérisé en ce que lesdits
moyens comportent au moins un pavillon émetteur (6)
présentant une surface d'émission plane, (3a,3b) dispo-
sée au-dessus d'une rive de la tôle, parallèlement à
celle-ci.
5. Dispositif selon la revendication 4, caracté-
risé en ce qu'il comprend deux pavillons émetteurs (6,
7) placés de part et d'autre d'une rive de la tôle,
chacun en regard d'une face (3a,3b) de ladite rive avec
leurs surfaces émettrices situées dans deux plans anti-

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nodaux.
6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5,
caractérisé en ce que le ou les pavillons (6, 7) a (ont)
un contour circulaire ou semi-circulaire.
7. Dispositif selon l'une des revendications 4 à
6, caractérisé en ce que le ou les pavillons (6, 7)
présentent, sur leur surface tournée vers la tôle (3),
des surépaisseurs (9a, 9b, 9c, 9d, 9e) disposées paral-
lèlement aux bords desdits pavillons selon une périodi-
cité égale à ~/2.

Description

~~~flfl'~0
La présente invention concerne le décapage des
rives d'une tôle immergée dans une solution réaotive, en
particulier le décapage de tôles d'acier laminëes à
chaud dans les installations métallurgiques, préalable-
s ment à leur laminage à froid.
Comme on le sait, les bandes d'acier laminëes à
chaud sont recouvertes d'une couche d'oxydes, la calami-
ne, matière dure, cassante et abrasive qu'il importe
d'enlever avant laminage à froid. En effet, s'allongeant
moins que l'acier, la calamine s'incrusterait dans le
métal, et réduirait très sensiblement ses aptitudes à
l'ernboutissage. Abrasive, elle détériorerait rapidement
l'~:tat clos surfaces des cylindres, l'aspect des tôles
serait médiocre, sans brillant, impropre au polissage et
aux divers revêtements ultérieurs.
La calamine, mélange des trois oxydes FeO, Fe304
et Fe203, et également d'oxydes de chrome dans le cas
des aciers inox, est classiquement décapée par immersion
des bandes d'acier dans des bacs contenant une solution
réactive d'acide chaud, tel que l'acide sulfurique,
l'acide chlorhydrique, etc. On utilise ainsi gênérale-
ment plusieurs bacs pour parvenir à des niveaux de déca-
page suffisants, 1e produit à décaper y séjournant pen-
dant t,tne à plusieurs minutes.
Pour accélérer le décapage, on a proposé de
générer, dans la solution réactive dans laquelle est
immergé Ie produit à décaper, des vibrations haute fré-
quence telles que des ultrasons, dont l'action s'ajoute
à celle du bain pour briser Ia couche de calamine. On
observe ainsi une augmentation impartante de la vitesse
de décapage, Ies meilleures performances êtant atteintes
avec des puissances vibratoires très élevées injectées
dans la solution, et de ce fait susceptibles de provo-

2
quer au sein du liquide des phéinomènes de cavitation
acoustique.
Or, le décapage des rives du produit soulève un
problème particulier, car le refroidissement des rives
est plus rapide que celui de Ia zone centrale. I1 en
résulte que les oxydes formés sur les rives sont diffé-
rents de ceux de la zone centrale, ce qui diminue la
vitesse de décapage sur Ies rives par rapport au centre
du produit, au moins sur certaines lignes de décapage.
L'invention a donc pour but d'améliorer la
rapidité du décapage sur les rives du produit.
Dans le procédé visé par l'invention on utilise
dos moyens émetteurs d'ultrasons dans la solution réac-
tive à l'intérieur de laquelle est immergée la ti3le à
dêcaper, ces moyens émetteurs comportant une surface
émettrice.
Suivant l'invention on émet les ultrasons dans
au moins un plan parallèle à la rive à décaper et avec
une puissance suffisante pour créer une cavitation dans
le volume du liquide intercalaire entre la rive et ledit
plan.
De préférence, on émet les ultrasons dans deux
plans antinodaux paralléles à la rive et situés de part
et d'autre de celle-ci.
Un plan antinodal étant un plan dans lequel la
vibration imprimée au liquide présente son maximum d'am-
plitude, cela signifie que le plan de l'une des surfaces
émettrices d'ultrasons doit être situé à une distance du
plan de l'autre surface émettrice égale à 1/2 longueur
d°onde ou à un multiple de cette valeur. On constate que
dans ces conditions, si cette amplitude vibratoire est
suffisamment êlevée, une cavitation est créée dans Ie
liquide entre le pavillon et la surface de Ia rive.

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Suivant l'invention, le dispositif de mise en
oeuvre de ce procédé comprend au moins un pavillon émet
teur présentant une surface d'émission plane, prévue
pour être disposée au-dessus d'une rive de la tôle,
parallèlement à celle-ci.
Suivant un mode de réalisation préféré de l'in
vention, le dispositif comprend deux pavillons émetteurs
placés de part et d'autre d'une rive de la tôle avec
leurs surfaces êmettrices situées dans deux plans anti
nodaux.
Cornme dans le mode de rêalisation précédent, si
l'amplitude des vibrations, c'est-à-dire si la puissance
êmettrice des pavillon s est suffisante, et si la gamme
de Fréquence est convenablernent choisie, il est possible
de créer dans 1e liquide une cavitation entre les deux
pavillons, qui accélère considérablement le décapage des
rives.
D'autres particularités et avantages de l'inven
tion apparaitront au cours de la description qui va
suivre, faite en référence aux dessins annexés qui en
illustrent une forme de rêalisation à titre d'exemple
non limitatif.
La figure 1 est une vue en élévation simplifiée
d'une forme de rêalisation du dispositif de décapage des
rives d'une tôle conforme à l'invention.
La figure 2 est un croquis montrant la variation
de l'amplitude de la vibration imprimée aux pavillons
émetteurs et transmise au liquide, et en particulier les
plans antinodaux dans lesquels sont placés les pavil
Ions.
La figure 3 est une vue en coupe d'une configu-
ration particulière d'un pavillon du dispositif selon
l'invention.

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On voit à Ia Fig.l un bac 1 contenant une solu-
tion réactive 2 telle que de l'acide chlorhlrdrique, dans
laquelle est immerg e une tôle 3 en défilement, de fapan
connue en soi, afin d'être décapée de sa couche de cala-
mine.
Le dispositif de décapage des surfaces 3a, 3b
d'une rive de la tôle 3 comprend un émetteur d'ultrasons
tel qu'un émetteur piézoélectrique 4, dont l'extrémité
inférieure, immergée dans la solution 2, est une sono-
20 trode 5 sur laquelle sont fixés deux pavillons 6, 7, de
part et d'autre de la rive de la tôle 3 et parallèlement
à celle-ci. Les deux pavillons 6, 7 sont donc immergés
dans la solutian 2, le pavillon supêrieur 5 étant dis-
posé au-dessus de la surface 3a de la rive et le pavil-
lon inférieur 7 étant placé au-dessous de la surface
inférieure 3b de la rive, de telle sorte que celle-ci
soit partiellement recouverte par les surfaces planes
des pavillons 6, 7. La distance d entre les pavillons 6
et 7 est telle que leurs surfaces émettrices sont si-
tuées dans deux plans antinodaux, distants l'un de l'au-
tre dans l'exemple représentê, d'une demi-langueur d'on-
de d = 7l/2 de la vibration V imprimée à la solution 2.
Cette distance d peut aussi être un multiple de
la demi-longueur d'onde ~,/2, c'est-à-dire d = n i~/2.
dans ces conditions, les deux surfaces émettri-
ces planes des pavillons 6, 7 vibrent en opposition de
phase, et si l'amplitude maximum A des vibrations est
suffisamment importante, une cavitation est obtenue dans
la partie du liquide 2 comprise entre les deux pavillons
6, 7 et en regard des surfaces 3a, 3b de la rive. Le
décapage de cette dernière est alors considérablement
accéléré.
La sonotrode et les pavillons 6, 7 peuvent être

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réalisés par exemple en titane, de manière à être peu
sensibles à la corrosion par la solution 2. Pour obtenir
un champ de cavitation dans le liquide 2 à l'intêrierar
de l'espace intercalaire entre les pavillons 6, 7 et la
rive à décaper, les essais ont montré que les ultrasons
émis doivent avoir une fréquence comprise entre 10 et 50
kHertz environ, et gue leur puissance d'émission doit
être au minimum de 400 Watts par m2 de pavillon. La dis
tance d peut être par exemple de l5cm pour une fréquence
voisine de 20kHz.
Suivant un mode de réalisation avantageux, le ou
les pavillons 6, 7 sont des disques ayant un contour
circulaire. Ce contour présente l'avantage d'homogénéi-
ser les rêflexions des ondes sur les bords du pavillon
a5 et donc de Faciliter l,a mise en résonance du disque
constituant le pavillan, qui à son tour peut entraîner
la cavitation dans le liquide 2.
En variante, comrne le montre la figure 3, on
peut également ménager, sur la ou les surfaces 8 du ou
des pavillons 6 tournées vers le produit, des surépais
seurs ga, 9b, 9c, 9d, 9e présentant une certaine largeur
d, concentriques à la circonFêrence du pavillon, et
régulièrement disposées avec un pas égal à une demi-lon-
gueur d'onde ~/2. Cette configuration a pour effet
d'augmenter sensiblement le rendernent vibratoire. Si les
pavillons ont une forme différente de celle d'un cercle
ou d'un demi-cercle, ces surépaisseurs doivent être
disposées parallèlement aux bords des pavillons.
Les pavillons 6, 7 peuvent éventuellement être
également réalisés sous la forme de demi-disques circu
laires. Bien entendu un dispositif de décapage tel que
décrit ci-dessus est prévu pour chacune des deux rives
d'une tôle.

Representative Drawing