Procédé de galvanisation en continu de bandes d'acier.
La présente invention se rapporte à un procédé de galvanisation
en continu de bandes en acier contenant des éléments aisément oxydables, tels que le silicium et/ou l'aluminium.
On sait que la galvanisation des aciers contenant du silicium et/ou de l'aluminium se heurte à de grandes difficultés dès que les teneurs en ces éléments dépassent une valeur d'environ 0,2 %.
Outre l'aspect irrégulier et peu esthétique du revêtement, on observe souvent un manque d'adhérence inacceptable de la couche de zinc sur l'acier.
On a constaté que ce manque d'adhérence était dû, dans une très large mesure, à la présence, à la surface de l'acier, d'un film d'oxyde de silicium et/ou d'aluminium, formé lors du séjour de
la bande à haute température dans le four de recuit. Ce film.
d'oxyde est imperméable au zinc et ne permet dès lors pas un accrochage suffisant du revêtement. Il est par ailleurs pratiquement impossible, dans les fours industriels actuels, de prévenir la formation de ce film, en raison du caractère hautement oxydable de ces éléments.
Pour tenter de surmonter cette difficulté, il a été proposé antérieurement de provoquer volontairement l'oxydation du fer lors du chauffage de'l'acier, et de former ainsi à sa surface une couche d'oxydes de fer, de silicium et/ou d'aluminium. Cet oxyde de fer est ensuite réduit en fer par l'atmosphère réductrice, notamment l'hydrogène, à laquelle l'acier est soumis lors du maintien subséquent à haute température En règle générale,
cette atmosphère n'est cependant pas suffisamment réductrice
pour réduire les oxydes de silicium et/ou d'aluminium. Néanmoins, on parvient par cette méthode à éviter la formation du film continu d'oxyde de silicium et/ou d'aluminium, principal responsable du manque d'adhérence du revêtement.
Cette méthode présente cependant l'important inconvénient d'être très difficile à contrôler et à régler, en particulier en ce qui concerne l'épaisseur de la couche d'oxyde formée au cours du chauffage. Dès que cette épaisseur devient trop importante, la réduction de l'oxyde de fer au cours du maintien à haute température provoque un relèvement du point de rosée de l'atmosphère du four de maintien, et il peut se reformer un film d'oxyde de silicium et/ou d'aluminium à la surface de l'acier.
La présente invention a pour objet un procédé permettant de remédier à cet inconvénient, en éliminant tout le film d'oxyde compromettant l'adhérence du revêtement de zinc.
Le procédé qui fait l'objet de la présente invention, qui comporte une phase de chauffage et de maintien de la bande à une température supérieure à sa température de recristallisation et une phase de refroidissement rapide, est essentiellement caractérisé en ce que l'on conduit le chauffage et le maintien à températures élevée, de façon à limiter à une valeur minimum le degré d'oxydation du fer à la surface de la bande, en ce que l'on pratique le refroidissement rapide en milieu oxydant, de façon à former une couche d'oxyde constituée principalement d'oxyde de fer FeO, en ce que l'on réduit cette couche d'oxyde au moyen d'un mélange gazeux approprié et en ce que l'on plonge la bande dans le bain de revêtement à base de zinc fondu.
Selon une mise en oeuvre avantageuse, on réalise le refroidissement rapide oxydant en immergeant la bande dans un bain aqueux sensiblement à l'ébullition.
Selon une autre mise en oeuvre du procédé de l'invention, on réalise le refroidissement rapide oxydant par projection d'eau ou de brouillard sur la bande.
Toujours selon l'invention, il a été trouvé intéressant d'appliquer le refroidissement rapide oxydant pendant une durée comprise entre 2 secondes et 20 secondes.
Lorsque l'on applique, selon l'invention, les conditions qui viennent d'être indiquées, il se forme, à la surface de la bande et sous l'inévitable film d'oxyde de silicium et/ou d'aluminium, une couche d'oxyde de fer FeO dont l'épaisseur est comprise en-
<EMI ID=1.1>
Il est particulièrement avantageux, selon la présente invention, d'interrompre le refroidissement à une température inférieure à
600[deg.]C, de préférence comprise entre 450[deg.]C et 550[deg.]C et de réduire cette couche d'oxyde de fer en la soumettant à l'action d'un gaz réducteur dans cette gamme de température.
Cette température conduit par ailleurs à la précipitation du carbone dans l'acier, ce qui influence favorablement sa duc-
<EMI ID=2.1> Selon l'inv ention, on utilise avantageusement à cet effet un gaz constitué d'azote et d'hydrogène présentant un rapport des pressions partielles d'hydrogène et de vapeur d'eau pH2/pH20
au moins égal à 2o.
Suivant une modalité préférée de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on soumet la bande oxydée à l'action du gaz réducteur pendant une durée d'au moins 30 secondes.
La phase de réduction qui vient d'être décrite présente le grand avantage de transformer la couche d'oxyde de fer en une couche de fer poreuse et non recristallisée, sur laquelle subsiste le film d'oxyde de silicium et/ou d'aluminium.
Cette couche poreuse est lavée et emportée par le zinc lors de l'immersion de la bande dans le bain de galvanisation. La surface de la bande exposée au zinc fondu est donc libre de tout dépôt d'oxyde et présente une excellente adhérence au revêtement même pour des teneurs en silicium et/ou aluminium atteignant
0,3 % dans l'acier.
A titre d'exemple, on a appliqué le procédé de l'invention à quatre bandes en acier A, B, C, D, dont la composition chimique et les propriétés mécaniques sont données respectivement aux tableaux I et II ci-dessous. Les températures de bobinage de
ces bandes étaient respectivement de 680[deg.]C, 680[deg.]C, 620[deg.]C et
620[deg.]C.
Elles ont été soumises à un chauffage à diverses températures comprises entre 650[deg.]C et 850[deg.]C dans un four à feu direct. Elles ont ensuite été maintenues dans des atmosphères contenant de 0 à
<EMI ID=3.1>
oxydes, sous différentes conditions de teneurs en hydrogène du gaz réducteur, de durée et de température de maintien.
Le tableau III indique l'influence de ces divers paramètres sur le comportement des revêtements de zinc déposés sur ces bandes. Il montre que la durée et la température de la phase de réduction d'oxyde exercent une influence marquée sur la tenue de ces revêtements galvanisés.
TABLEAU I.: Composition chimique (en % poids).
<EMI ID=4.1>
TABLEAU II. : Propriétés mécaniques.
<EMI ID=5.1>
TABLEAU III.: Influence sur la tenue du revêtement de zinc.
<EMI ID=6.1>
Selon l'invention, le bain de revêtement peut être constitué essentiellement de zinc, avec de faibles teneurs, par exemple inférieures à 1 %, en éléments tels que notamment le plomb, l'aluminium ou l'arsenic; il peut également contenir de plus grandes quantités d'aluminium, comprises par exemple entre 5 % et 60 %.
REVENDICAT IONS.
1. Procédé de galvanisation en continu d'une bande en acier laminée à froid, dans lequel on soumet la bande à une phase
de chauffage et de maintien à une température supérieure à la température de recristallisation de l'acier et à une phase de refroidissement rapide, caractérisé en ce que l'on conduit le chauffage et le maintien à haute température, de façon à limiter à une valeur minimum le degré d'oxydation du fer à la surface de la bande, en ce que l'on pratique le refroidissement rapide en milieu oxydant, de façon à former une couche d'oxyde constituée principalement d'oxyde de fer FeO, en ce que l'on réduit cette couche d'oxyde au moyen d'un gaz réducteur approprié et en ce que l'on plonge la bande dans le bain de revêtement à base de zinc fondu.
Continuous galvanizing process for steel strips.
The present invention relates to a galvanizing process
continuous steel strips containing easily oxidizable elements, such as silicon and / or aluminum.
It is known that the galvanization of steels containing silicon and / or aluminum encounters great difficulties as soon as the contents of these elements exceed a value of approximately 0.2%.
In addition to the irregular and unsightly appearance of the coating, there is often an unacceptable lack of adhesion of the zinc layer to the steel.
It was found that this lack of adhesion was due, to a very large extent, to the presence, on the surface of the steel, of a film of silicon oxide and / or aluminum, formed during the stay of
the high temperature strip in the annealing furnace. This film.
oxide is impermeable to zinc and therefore does not allow sufficient adhesion of the coating. It is moreover practically impossible, in current industrial ovens, to prevent the formation of this film, because of the highly oxidizable nature of these elements.
In an attempt to overcome this difficulty, it has previously been proposed to voluntarily cause the oxidation of iron during the heating of steel, and thus to form on its surface a layer of oxides of iron, silicon and / or d 'aluminum. This iron oxide is then reduced to iron by the reducing atmosphere, in particular hydrogen, to which the steel is subjected during the subsequent maintenance at high temperature. In general,
however, this atmosphere is not sufficiently reducing
to reduce oxides of silicon and / or aluminum. Nevertheless, this method succeeds in avoiding the formation of the continuous film of silicon oxide and / or aluminum, which is mainly responsible for the lack of adhesion of the coating.
However, this method has the important drawback of being very difficult to control and adjust, in particular as regards the thickness of the oxide layer formed during heating. As soon as this thickness becomes too great, the reduction of the iron oxide during the high temperature maintenance causes an increase in the dew point of the atmosphere of the holding oven, and a film of oxide of silicon and / or aluminum on the surface of the steel.
The present invention relates to a method making it possible to remedy this drawback, by eliminating all the oxide film compromising the adhesion of the zinc coating.
The process which is the subject of the present invention, which comprises a phase of heating and maintaining the strip at a temperature above its recrystallization temperature and a phase of rapid cooling, is essentially characterized in that one conducts heating and maintaining at high temperatures, so as to limit to a minimum the degree of oxidation of the iron on the surface of the strip, in that rapid cooling is practiced in an oxidizing medium, so as to form a oxide layer consisting mainly of iron oxide FeO, in that this oxide layer is reduced by means of a suitable gas mixture and in that the strip is immersed in the coating bath based on of molten zinc.
According to an advantageous implementation, the oxidative rapid cooling is carried out by immersing the strip in an aqueous bath substantially at boiling point.
According to another implementation of the method of the invention, rapid oxidative cooling is carried out by spraying water or mist onto the strip.
Still according to the invention, it has been found advantageous to apply rapid oxidative cooling for a period of between 2 seconds and 20 seconds.
When the conditions which have just been applied are applied according to the invention, a layer is formed on the surface of the strip and under the inevitable film of silicon oxide and / or aluminum. iron oxide FeO, the thickness of which is between
<EMI ID = 1.1>
It is particularly advantageous, according to the present invention, to interrupt the cooling at a temperature below
600 [deg.] C, preferably between 450 [deg.] C and 550 [deg.] C and reduce this layer of iron oxide by subjecting it to the action of a reducing gas in this range of temperature.
This temperature also leads to the precipitation of carbon in the steel, which favorably influences its duc-
<EMI ID = 2.1> According to the invention, a gas consisting of nitrogen and hydrogen is advantageously used for this purpose, having a ratio of partial pressures of hydrogen and water vapor pH2 / pH20
at least equal to 2o.
According to a preferred embodiment of the process of the invention, the oxidized strip is subjected to the action of the reducing gas for a period of at least 30 seconds.
The reduction phase which has just been described has the great advantage of transforming the iron oxide layer into a porous and non-recrystallized iron layer, on which the film of silicon oxide and / or aluminum remains.
This porous layer is washed and washed away by zinc when the strip is immersed in the galvanizing bath. The surface of the strip exposed to the molten zinc is therefore free of any oxide deposit and has excellent adhesion to the coating even for silicon and / or aluminum contents reaching
0.3% in steel.
By way of example, the process of the invention was applied to four steel strips A, B, C, D, the chemical composition and the mechanical properties of which are given in Tables I and II respectively. The winding temperatures of
these bands were respectively 680 [deg.] C, 680 [deg.] C, 620 [deg.] C and
620 [deg.] C.
They were subjected to a heating at various temperatures ranging between 650 [deg.] C and 850 [deg.] C in an oven with direct fire. They were then maintained in atmospheres containing from 0 to
<EMI ID = 3.1>
oxides, under different conditions of hydrogen content of the reducing gas, duration and holding temperature.
Table III indicates the influence of these various parameters on the behavior of the zinc coatings deposited on these bands. It shows that the duration and the temperature of the oxide reduction phase exert a marked influence on the behavior of these galvanized coatings.
TABLE I .: Chemical composition (in% by weight).
<EMI ID = 4.1>
TABLE II. : Mechanical properties.
<EMI ID = 5.1>
TABLE III .: Influence on the behavior of the zinc coating.
<EMI ID = 6.1>
According to the invention, the coating bath can consist essentially of zinc, with low contents, for example less than 1%, of elements such as in particular lead, aluminum or arsenic; it can also contain larger amounts of aluminum, for example between 5% and 60%.
CLAIMS IONS.
1. Process for continuous galvanizing of a cold-rolled steel strip, in which the strip is subjected to a phase
heating and holding at a temperature higher than the recrystallization temperature of the steel and at a rapid cooling phase, characterized in that the heating and maintaining at high temperature are carried out, so as to limit to a value minimum the degree of oxidation of the iron on the surface of the strip, in that rapid cooling is carried out in an oxidizing medium, so as to form an oxide layer mainly consisting of iron oxide FeO, in that this oxide layer is reduced by means of an appropriate reducing gas and in that the strip is immersed in the coating bath based on molten zinc.