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La présente invention se rapporte au revêtement de maté riaux em bandes ou en d'autres formes continues ou allongées.
Elle concerne en particulier un procédé pour revêtir du métal sous cette forme, qui pour plus de facilité sera appelé dans la suite de la description "bande", d'un second métal provenant d'une source liquide et ce procédé sera appelé ci-après et dans les revendications, un "procédé de revêtement du type décrit".
Dans le cas de l'étamage de bandes d'acier, un procédé électrolytique est curamment utilisé mais s'est révélé coûteux en pratique. Le passage de la bande dans un bain d'étain fondu et le réglage ultérieur de l'épaisseur par des rouleaux pinceiirs dans un bac à huile, actuellement utilisé, ne donne pas satisfac-
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tion pour le travail en bande continue, à cause de certaines difficultés qu'on éprouve à maintenir le revêtement uniformément mince d'étain requis, particulièrement lorsqu'on traite des bandes de grande largeur. Les inconvénients de ces procédés se manifestent également, bien que dans une mesure moindre, dans la mé- tallisation par le zinc et l'aluminium.
Dans un procédé de revêtement du type décrit ci-dessus suivant l'invention,le métal liquide est amené de la source en contact avec la bande par un dispositif applicateur agencé de telle sorte que pendant le passage du métal liquide à la bande, un mouvement relatif se produise entre une surface appliquant du métal liquide et une surface recevant du métal liquide ; bande se recouvre de métal en passant sur le dispositif applicateur et suivant le sens de ce mouvement relatif, le métal liquide est étiré en une pellicule très mince ou s'accumule en une pellicule épaisse. Le métal appliqué se solidifie sur la bande et est main- tenu à L'état mince et étiré ou à l'état épais.
Dans ce procédé, la bande n'est pas en contact avec la matière de revêtement liquide pendant un temps aussi long que dans les procédés de revêtement par immersion à chaud, et par conséquent, la formation d'alliages est beaucoup plus réduite entre la bande et la matière de revête- ment.
Dans une forme de l'invention, la bande, qui peut être une bande d'acier, est entraînée au delà de l'embouchure d'un ajutage large et mince alimenté de matière de revêtement provenant de la source, cette matière pouvant être de l'étain fondu. Un ménisque d'étain liquide se forme entre l'ajutage et la matière en mouvement, de telle sorte que la matière de revêtement est étirée en une pellicule mince qui se solidifie sur la surface de la bande,, l'ajutage étant alimenté par la source par l'intermédiaire d'un tube par action capillaire.
Dans une autre forme, on utilise un rouleau entraîné qui plonge dans la source affectant la forme d'un bain de matière
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de revêtement fondue. La bande passe sur et en contact avec le rouleau, mais ne plonge pas elle-même dans le bain. La bande est entraînée au delà de 'la surface du rouleau, de-telle sorte qu'elle se déplace plus rapidement que la vitesse périphérique du rouleau.
Dans ce cas également, il se produit un étirage du revêtement avec une réduction concomitante de l'épaisseur du revêtement. Dans cette forme de l'invention, l'épaisseur du revêtement peut être réglée non seulement par la vitesse relative du rouleau et de la bande, grâce à l'action d'étirage décrite, mais également par la valeur absolue de la vitesse du rouleau, le diamètre du rou- leau et la profondeur à laquelle le rouleau plonge dans le bain de matière de revêtement, puisque ces facteurs affectent la quantité de matière appliquée en un laps de temps donné, à l'endroit où la bande est en contact avec le rouleau. En outre, en agençant l'appareil de telle sorte que la vitesse de la bande soit inférieure à la vitesse périphérique du rouleau, on peut obtenir un revête- ment épais.
Cette dernière-caractéristique est utile lorsque le métal liquide est du zinc ou de l'aluminium.
Pour réduire encore l'épaisseur du revêtement et l'excès de matière de revêtement, la bande revêtue peut être chauffée à la température de fusion de la matière de revêtement ou près de cet-, te température, puis passer entre une paire de rouleaux pinceurs.
Au moins les parties externes de ces rouleaux pinceurs sont faites en une matière élastique, capable de résister à la température et à d'autres conditions de travail rencontrées en pratique. Par exemple, les caoutchoucs silicone appropriés comme le "Silastomer" peuvent être employés.
L'invention sera bien comprise en se référant à la descrip- tion de procédés d'étamage de bandes d'acier, faite ci-dessous avec référence aux dessins annexés, dans lesquels:
Figure 1 illustre l'emploi d'un rouleau pour appliquer l'étain aux deux surfaces de la bande.
Figure 2 illustre une variante pour étamer les deux
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surfaces de la bande.
Figure 3 est une autre variante préférée, et
Figure 4 illustre l'emploi 3'un ajutage pour l'étamage.
Sur la fig. l, la bande 12 est dévidée sous tension d'un rouleau 13 et passe par l'appareil de décapage à la vapeur 14 qui comporte le refroidisseur habituel 15 et qui enlève les couches d'huile de la bande. La bande est guidée par les rouleaux de guidage 16 et le rouleau de contact 17 et pénètre dans le canal 18 en passant par un presse-étoupe à amiante 19, servant de joint étanche au gaz. Le canal 18 est monté de façon étanche aux gaz sur une chambre 20 dans laquelle entre la bande. 'Après être enflée dans la chambre 20, la bande passe sur une série formée par un rouleau de contact 21, un rouleau d'étamage 22, un rouleau de guidage 23 et un second rouleau d'étamage 24 avant de sortir de la chambre en direction du canal 25.
Les rouleaux d'étamage 22, 24 appliquent de l'étain sur les deux faces de la bande et chacun d'entre eux plonge dans un bain 26 d'étain liquide enfermé dans le logement 23. Les rouleaux 22 24 sont entraînas à des vitesses périphériques inférieures à la vitesse à laquelle la bande est entraînée à travers l'appareil par un bobineur 27. En conséquence, l'étain recueilli par chaque rouleau d'étamage est étiré'par la bande à partir du ménisque formé entre le rouleau d'étamage et la bande. Le revêtement ainsi appliqué à la bande par les rouleaux 22, 24, est étiré et solidifié sur la bande à l'état tendu pour obtenir une couche très mince. Le revête- ment étiré qui est instable est rapidement solidifié sur la bande pour éviter un démouillage en refroidissent rapidement la bande dans le bain d'eau 28 auqùel aboutit le canal 25.
Ce refroidissement rapide peut également s'effectuer en soumettant la bande revêtue à un jet de vapeur appliqué par les orifices d'entrée 29, 30 dans le canal 25; il peut être également obtenu avantageusement en utilisant une émulsion de 3 parties d'huile de graines de coton dans 1000 parties d'eau, dans le bain de refrodissement 28-
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l'émulsion étant également pulvérisée sur la bande par les orifices d'entrée 29, 30.
Après avoir été refroidie, la bande passe entre les rouleaux de caoutchouc 31, 32, qui expriment l'excès d'émulsion si l'on a utilisé un bain de refroidissement contenant une émulsion et par le canal 33 dans lequel une pompe aspirante fait sortir l'air en 34 et qui est alimenté en air chaud par l'o ifice 35, ce qui détermine l'évaporation de l'eau restant éventuellement sur la bande. La bande est finalement enroulée sur le mandrin 27.
On fait passer par la bande un fort courant alternatif tandis qu'elle se trouve dans le canal 18, par les rouleaux de contact 17,21. Ce courant porte la température de la bande dans le canal 18 à 900 0- environ, température mesurée par un pyromètre 36. La température dans la chambre 20 elle-même est maintenue à 300 C environ, cette température relativement basse étant rendue possible par l'emploi d'azote dans l'atmosphère réductrice pour l'opération d'étamage.
Le mélange de gaz qui est introduit dans le canal 18 par le tuyau 37 et sort du canal 25 par le tuyau 38, est de préférence composé de parties égales d'hydrogène et d'azote qui réduisent l'oxyde de la bande et permettent en même temps d'u- tiliser une température plus basse pour l'opération d'étamage; sans azote, la température ne pourrait être. abaissée en dessous @ de 400 C La température de travail dans la chambre 20 empêche une formation excessive de Fe SN2 et est vérifiée par des thermo- couples (non représentés) appliqués contre la surface du rouleau 23 et dans les bains 26.
La pression du gaz dans la chambre 20 et la présence d'une bride 40 à l'endroit où le canal 25 est relié à la c ambre 20, empêchera entrée de vapeur, si la vapeur est utilisée pour le refroidissement, dans cette chambre 20.
Les rouleaux d'étamage 22,24 sont de préférence en acier dur ou en un métal qui forme une solution solide avec l'étain, de telle sorte qu'ils peuvent être mouillés par ce dernier. Des
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matières appropriées sont le tungstène ou -le molybdène. Eventuel- lement, les rouleaux peuvent être faits d'une matière céramique;, mouillable par l'étain liquide.
L'épaisseur des revêtements appliqués par les rouleaux d'étamage 22, 24 à la bande, peut être modifiée en changeant le diamètre des rouleaux ou la profondeur d'immersion des rouleaux dans les bains 26, ainsi qu'en faisant varier les vitesses rela- tives de la bande et des rouleaux. L'épaisseur des revêtements appliqués aux deux surfaces des bandes ne doit pas nécessairement être égale. En outre, si on désire appliquer un-revêtement épais à la bande, ce qui est important dans le cas d'un revêtement de zinc ou d'aluminium, les rouleaux 22, 24 peuvent être animés d'une vitesse périphérique plus grande que la vitesse de la bande; un revêtement ou des revêtements épais sont alors, formés. L'appa- reil décrit est toutefois particulièrement applicable à l'étamage.
La vitesse de rotation des rouleaux d'étamage est limitée par l'effet du mouvement centrifuge qui s'exerce sur l'étain cédé par les rouleaux. En utilisant l'appareil illustré sur la figure 1 avec des rouleaux 22, 24 de 2 pouces (5'cm) de diamètre, des vitesses de 25 pieds (7,5 m) par minute pour la bande, ont été obtenues en toute sécurité. On pense qu'on.pourrait atteindre des vitesses allant jusqu'à 100 pieds (30 m) par minute avec des épaisseurs de revêtement adéquates. A ces grandes vitesses, le décapage de la bande devrait s'effectuer de préférence au cours d'une opération préliminaire séparée parce que l'appareil de décapage 14 impose des limites de vitesse à la bande.
Au lieu que les rouleaux 22, 24 soient écartés sur le trajet de la bande, on peut les placer l'un près de l'autre, la bande 12 passant entré eux comme sur la figure 2. Le ménisque d'étain liquide étiré par la bande est indiqué en 41. Comme plus haut, les rouleaux 22, 24 peuvent être entraînés à la même vitesse mais à une vitesse différente de celle de la bande pour obtenir des poids égaux des revêtements des deux côtés de la bande
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ou à des vitesses différentes pour obtenir des revêtements de poids différent.
Un léger inconvénient des agencements d'étamage repré- sentés sur les figs. 1 et 2, est qu'il existe un risque que le mouvement relatif entre la bande 12 et les rouleaux 22, 24 puisse griffer la bande. Pour éviter cette possibilité, deux rouleaux peuvent être utilisés pour l'application de l'étain du bain 26 sur un côté de la bande. Ceci est représenté sur la figure 3 où les rouleaux 50 plongent dans les bains 26, appliquent l'étain recueilli sur les rouleaux 51 qui à leur tour font passer l'étain sur la bande 12. Dans ce cas, aucun glissement ne se produit entre les rouleaux 51 et la bande 12 et le risque de griffes est évité, le mouvement différentiel se produisant entre les rouleaux 50 et 51.
Pour l'étamage, les rouleaux 51 sont animés d'une vitesse périphérique plus élevée que les rouleaux 50, de telle sorte que l'étain est appliqué sur les rouleaux 51 en une,pellicule mince qui, au moment voulu, est appliquée à la bande 12; lorsqu'on désire obtenir un revêtement épais, les rouleaux 51 sont entraînés à une vitesse périphérique inférieure à celle des rouleaux 50.
Dans d'autres formes d'exécution représentées sur la figure 4, les rouleaux 22,24 sont tous deux remplacés par un ajutage capillaire 52 qui s'étend à son extrémité inférieure dans un réservoir d'étain liquide 53. L'ajutage comporte,un canal aboutissant à une ouverture 54 à son extrémité supérieure, ouver- ture dont la largeur est légèrement supérieure à la largeur de la bande. Cette dernière est étirée le long de la partie supérieure de l'ajutage en contact avec le ménisque d'étain liquide 55, ce qui a pour effet d'étirer l'étain liquide hors de l'ajutage sous la forme d'un mince revêtement et de l'appliquer sur la bande.
L'étain liquide monte dans l'ajutage 52 par capillarité, la longueur et l'épaisseur du canal étant choisies suivant la vitesse d'écoulement désirée déterminée par la vitesse désirée pour la bande et le poids du revêtement. La matière de l'aju'-
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tage 52 est àvantageusement une matière réfractaire qui ne peut pas contaminer l'étain et de préférence une matière mouilla par l'étain liquide; si la matière n'est pas mouillée, l'étain doit être introduit dans l'ouverture 54 sous pression plutôt que par tension superficielle.
Dans l'agencement représenté sur la fig. 4, l'étain fondu est exposé dans une petite région seulement au point d'étamage.
Comme le danger de formation d'oxyde est ainsi réduit, une atmosphè. re réductrice n'est pas toujours nécessaire. En outre, le danger de contamination de l'étain fondu est réduit au minimum et la possibilité d'accumulation d'impuretés et d'autres matières soli- des est réduite. Les pertes de chaleur de l'étain sont'faibles et l'épaisseur du revêtement appliqué à la bande peut être maintenue à une valeur très faible par un réglage approprié de la vitesse de la bande et de la pression de l'étain fondu.
L'épaisseur du revêtement d'étain appliqué à la bande 12 peut être encore réduite, en utilisant une paire de roulea.ux pinceurs conçus pour éliminer tout excès d'étain. Ces rouleaux pinceurs sont alors placés entre le canal 33 et le mandrin de bobinage 27. Les rouleaux pinceurb, entre lesquels passe la bande, tournent dans un bain de liquide à une température légèrement supérieure à la température de fusion de 1'étain; par exemple, ces rouleaux peuvent tourner dans un bain d'huile de palme. En variante, les rouleaux peuvent tourner dans l'air dans une atmosphère chauffée.
Les rouleaux eux-mêmes ont une surface élastique¯ en une matière appropriée, par exemple un caoutchouc silicone comme le "Silastomer". Ces caoutchoucs silicone peuvent résister à des températures d'environ 250 C température de service des bains, tout en conservant leur élasticité. Si on le désire, le revêtement de "Silastomer" peut porter une couche mince et élastique d'un métal ou d'une matière plastique appropriée, par exemple le "Fluon qui protège le "Silastomer" des attaques chimiques par le milien
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liquide éventuellement présent dans le bain, tout en conservant l'élasticité de surface requise pour permettre un contact intime en tre la surface des rouleaux pinceurs et la bande.
La température élevée à laquelle les rouleaux pinceurs travaillent fait fondre la couche d'étain sur la bande. Les rou- leaux pinceurs éliminent ainsi tout excès d'étain sur la bande et réduisent l'épaisseur du revêtement à une valeur uniforme faible, par exemple 60 micro-pouces (15,10-4mm) ou moins. L'élas- ticité des rouleaux assure un contact intime entre les rouleaux et la bande, assurant ainsi l'uniformité du revêtement. L'action est donc comparable à un essorage qui est plus efficace que lorsqu'on utilise des rouleaux durs non élastiques. Après avoir passé par les rouleaux pinceurs, la bande peut être soumise à un chauffage par rayonnement pour redistribuer l'étain.
Bien qu'ils ne soient pas illustrés sur les figures de la présente invention, des dispositifs pour créer un mouvement de vibration mécanique peuvent être utilisés au point d'étamage par agitation latérale de la bande passant sur le rouleau d'éta- mage ou l'ajutage d'étamage; ces vibrations mécaniques facilitent l'étamage à des grandes vitesses de bande et assurent une bonne liaison entre le revêtement et la bande, ainsi que la continuité du revêtement; la fréquence des vibrations peut être dans la gamme ultra-sonique et ces vibrations peuvent être engendrées et appliquées à la bande par des éléments transducteurs électro- mécaniques connus..
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