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EP1616041B1 - Procede de revetement par flamme et dispositif correspondant - Google Patents

Procede de revetement par flamme et dispositif correspondant Download PDF

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Publication number
EP1616041B1
EP1616041B1 EP04742532A EP04742532A EP1616041B1 EP 1616041 B1 EP1616041 B1 EP 1616041B1 EP 04742532 A EP04742532 A EP 04742532A EP 04742532 A EP04742532 A EP 04742532A EP 1616041 B1 EP1616041 B1 EP 1616041B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flame
coating
powder
process according
coating process
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP04742532A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1616041A1 (fr
Inventor
Alain Tournier
Denis Girardin
Michel Chezeau
Alain Secondy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain PAM SA
Original Assignee
Saint Gobain PAM SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain PAM SA filed Critical Saint Gobain PAM SA
Publication of EP1616041A1 publication Critical patent/EP1616041A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1616041B1 publication Critical patent/EP1616041B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C23C4/08—Metallic material containing only metal elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/16—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed
    • B05B7/20—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion
    • B05B7/201—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion downstream of the nozzle
    • B05B7/205—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion downstream of the nozzle the material to be sprayed being originally a particulate material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/129—Flame spraying

Definitions

  • the object of the present invention is to propose a method of flame coating which is economical.
  • the method according to the invention may comprise one or more of the features of the method claims dependent on claim 1.
  • the invention further relates to a coating device by means of a flame adapted for carrying out the method according to any one of the preceding claims, of the type comprising the characteristics of the independent device claim.
  • the device according to the invention may comprise one or more of the features of the device-dependent claims.
  • the installation comprises a raw powder recovery device 4, a main reservoir 6, three feed tanks 8A, 8B, 8C, and three flame coating devices 10A, 10B, 10C.
  • Such powders generally comprise low melting point metal alloy particles, located between 400 ° C and 450 °, and preferably between 425 ° C and 475 ° C.
  • the residual portion of the alloy comprises aluminum and is preferably made of aluminum.
  • the installation 2 further comprises first feed means 12 in powder coating material, adapted to feed the main tank 6.
  • These first feed means 12 comprise a first conveyor 14A whose inlet is connected to an outlet of the raw powder recovery device 4 and whose outlet opens into the main tank 6.
  • the installation 2 further comprises second powder coating material feed means 14B, adapted to supply each of the coating material powder feed tanks, from the main tank 6.
  • these second supply means 14B consist of three conveyors 16A, 16B, 16C, each of which is connected to an outlet of the main tank and to an inlet of the supply tanks 8A, 8B, 8C.
  • Third powder supply means 18 are adapted to convey powder from each of the supply tanks 8A, 8B, 8C to each of the coating devices 10A, 10B, 10C. As it happens, these third feed means 18 consist of three screw conveyors 20A, 20B, 20C.
  • the largest dimension of each of the particles is less than 1000 ⁇ m, preferably less than 800 ⁇ m, and in particular less than 500 ⁇ m.
  • the powder consists of particles whose smallest dimension is greater than 20 ⁇ m, preferably greater than 40 ⁇ m and in particular greater than 60 ⁇ m.
  • FIG. 2 is schematically represented the coating device 10A according to the invention and an object to be coated.
  • the object to be coated is a pipe 40 of generally cylindrical hollow shape having a longitudinal and horizontal axis X-X.
  • the pipe is for example metal and in particular cast iron.
  • the pipe 40 is fixed on a support (not shown) and can be rotated about its longitudinal axis X-X and in translation relative to the coating device 10 along this axis.
  • the coating device 10 comprises a burner 42 which is shown in partial section on the Figure 2 , as well as a device 46 for introducing the coating material powder into a flame 44.
  • the burner 42 is formed by a burner head 48 and means 50 for cooling and guiding the flame 44.
  • the burner head 48 is provided with an oxidizing gas inlet 52 connected to a source of oxidizing gas 54, such as oxygen, via a combustion gas pipe 56 and a first gas valve. flow and pressure setting 58.
  • the burner head 48 is provided with a fuel gas inlet 60, connected to a fuel gas source 62, such as natural gas, acetylene or propane, via a fuel gas pipe. 64 and a second control valve 66 for pressure and flow.
  • a fuel gas source 62 such as natural gas, acetylene or propane
  • the burner head 48 and a part of the device 46 for introducing the powder are represented on a larger scale on the Figure 3 , the burner head 48 being shown in longitudinal section.
  • the burner head 48 is generally of revolution about the Y-axis. It comprises, arranged successively one behind the other, and in the direction of flame F, a mixer 68, a fuel gas nozzle 70, and an oxidizing gas nozzle 72.
  • the combustion gas nozzle 72 is maintained by a nozzle holder 74.
  • the mixer 68 forms the fuel gas inlet 60 and the combustion gas inlet 52 of the burner 42.
  • the mixer 68 and the fuel gas nozzle 70 comprise a fuel gas passage 76, coaxial with the YY axis and a plurality of combustion gas passages 78 distributed regularly around the fuel gas passage 76. These components are known per se.
  • the ratio of the diameters of the passages 76 and 78 is adapted to establish a mixture of stoichiometric gas at a high rate.
  • the oxidizing gas nozzle holder 74 is a Y-Y axis revolution member, which has a stepped through bore 80 whose cross-section decreases from the rear end to the front.
  • the oxidizing gas nozzle holder 74 comprises a threaded cylindrical base 82, to which a frustoconical outer portion 84 is connected.
  • the means 50 for cooling and guiding the flame 44 comprise a cooling sleeve 86, in which the burner head 48 is arranged.
  • the sleeve 86 includes a gas inlet end 88 and a flame outlet end 90.
  • the sleeve 86 comprises, on the side of the inlet end 88, a stepped threaded bore 92, in a part of which is screwed the base 82 of the oxidizing gas nozzle holder 74, so that the frustoconical portion 84 and the remainder of the stepped bore 92 form an annular cooling chamber 94 surrounding an axial portion of the nozzle holder 74.
  • a radial bore 96 of cooling gas inlet is formed in the sleeve 86, bore 96 which opens into the cooling chamber 94, and which is connected to means 98 for supplying cooling air.
  • these cooling air supply means 98 comprise a first air compressor 100 connected to a compressed air pipe 102 which opens into the cooling chamber 94 and into which is inserted a third control valve 104.
  • the sleeve 86 further comprises bores 106 which extend axially from the cooling chamber 94 and open onto a front surface of the sleeve 86, disposed on the outlet end side 90 and formed by an annular groove 108 open in the direction of the flame F to allow a confinement of the flame without disturbance of the initial flow.
  • the sleeve 86 comprises eight bores 106.
  • Each injector 120A, 120B, 120C, 120D essentially consists of a tube having a powder outlet 124, adapted to introduce the coating material powder into the flame 44 in an insertion direction IA to ID.
  • Each of the introduction directions IA to ID is directed substantially radially to the flame axis Y-Y.
  • the two directions of introduction IA and IB of the two injectors 120A, 120B are inclined at 45 ° downwards, while the introduction directions IC and ID of the two injectors 120C, 120D extend substantially horizontally, parallel to the XX axis and are directed towards each other.
  • the directions of introduction IA to ID therefore each have a component extending along the longitudinal axis X-X of the pipe 40.
  • the particles of the powder projected towards the pipe 40 are distributed on an imaginary spot whose preferential direction extends along the axis X-X. As a result, few particles are projected over or under the pipe 40.
  • the supply device 122 of a powder / air mixture comprises a powder / air mixing chamber 126 having an inlet hopper 128 for the coating material powder and a compressed air inlet 130 which is connected to means compressed air supply, formed by a second compressor 132 and a fourth control valve 134.
  • a metering device 140 in this case a vibration conveyor, is disposed above the inlet of the inlet hopper 128.
  • the metering device 140 is adapted to be supplied with powder coating material by the screw conveyor 20A.
  • the installation according to the invention operates as follows.
  • the cast iron pipe 40 is installed on the support (not shown) and is rotated about the X-X axis.
  • the fuel gas flow rate is set to achieve a power of up to 70 kW.
  • As for the flow of the oxidizing gas it is set to generate a stoichiometric flame.
  • the power of 70kW corresponds to a flow of about 7 ⁇ nm 3 h in natural gas.
  • the first compressor 100 is started and the cooling chamber 94 is supplied with pressurized air, for example at a pressure of about 2 bar.
  • the flame 44 is initiated by the priming device 110.
  • the flame 44 which is established has a power between 30 kW and 70 kW.
  • the maximum temperature of the flame 44 is between 2000 ° C. and 3000 ° C., preferably between 2250 ° C. and 2750 ° C., and in particular between 2400 ° C. and 2600 ° C.
  • the maximum speed of the gases of the flame 44 is between 500 m / s and 2000 m / s, and preferably between 700 m / s and 900 m / s.
  • the supply device of the mixture 122 is started and conveys an air / powder mixture to the injectors 120A, 120B, 120C, 120D.
  • the powder flow rate of a single injector 120A, 120B, 120C, 120D is between 15 kg / h and 50 kg / h, and is preferably about 35 kg / h per injector.
  • the powder flow of all the injectors is between 60 kg / h and 250 kg / h.
  • the powder particles are then driven by the flame 44 in the direction F thereof. They are melted completely by the flame 44 and form droplets of molten coating material. Because the particle sizes are within the above range, the particles are melted completely without evaporating. The droplets exit the flame 44 in a sufficiently rapid manner to prevent their evaporation.
  • the droplets are projected onto the pipe 40.
  • the distance between the flame 44 and the pipe 40 is chosen so that the droplets are still in the liquid state when they meet the pipe.
  • the droplets adhere to the pipe 40 and solidify to form a coating.
  • the latter In order to coat the outer surface along the length of the pipe 40, the latter is driven in translation along the axis X-X.
  • the method according to the invention makes it possible to coat an object with a coating layer at a high flow rate in mass of powder while using powder recovered from previous coating processes.
  • the process according to the invention achieves a yield similar to that of flame coating processes using a wire-like coating material, namely of the order of 60%.
  • the device according to the invention as well as the process parameters make it possible to use a powder consisting of a low melting point alloy (about 450 ° C.), such as Zn 85 Al 15 , as a coating material.
  • a low melting point alloy about 450 ° C.
  • the powder consists of at least 50% of a metal or alloy whose melting point is between 400 ° C. and 500 ° C., preferably between 425 ° C. and 475 ° C. ° C.
  • the mixing chamber 126 may be connected to a source of gas other than air, for example a source of an inert gas.

Landscapes

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Description

  • La présente invention concerne un procédé de revêtement d'un objet à revêtir selon le préambule de la revendication 1.
  • Elle s'applique notamment aux procédés de revêtement de tuyaux en fonte par une couche en zinc ou en alliage Zn-Al.
  • On connaît des procédés de revêtement par pulvérisation à la flamme. Dans de tels procédés un matériau de revêtement est introduit sous forme de fil dans une flamme, qui fait fondre le matériau, de telle sorte que des gouttelettes de matériau de revêtement soient formées. Ces gouttelettes sont ensuite entraînées par les gaz de combustion de la flamme et projetées sur un objet devant être revêtu.
  • Les procédés de revêtement par pulvérisation à la flamme connus ont un rendement d'environ 60%. Le rendement est défini par le rapport de la quantité de matériau qui adhère effectivement à l'objet devant être revêtu à la quantité de matériau introduit dans la flamme. Environ 10% du matériau sont perdus par évaporation. Le reste du matériau, donc environ 30% de celui-ci, n'adhère pas à l'objet devant être revêtu, et s'accumule sous forme de poudre résiduelle.
  • Cette poudre résiduelle dégradée est difficile à recycler et n'a qu'une faible valeur économique, notamment dans le cas de poudres impures tel que celui de mélanges de différentes matières et/ou d'alliages comme de Zn-Al.
  • La présente invention a pour but de proposer un procédé de revêtement à la flamme qui soit économique.
  • A cet effet l'invention a pour objet un procédé selon la revendication 1.
  • Selon d'autres modes de réalisation, le procédé selon l'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques des revendications de procédé dépendantes de la revendication 1.
  • L'invention a en outre pour objet un dispositif de revêtement au moyen d'une flamme adapté pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, du type comprenant les caractéristiques de la revendication indépendante de dispositif.
  • Selon d'autres modes de réalisation le dispositif selon l'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques des revendications dépendantes de dispositif.
  • Grâce aux paramètres indiqués ci-dessus, telle que la vitesse du gaz, la température de la flamme et l'endroit d'injection, on obtient un fonctionnement satisfaisant du dispositif et un revêtement uniforme.
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
    • la Figure 1 représente de façon schématique une installation comprenant des dispositifs de revêtement selon l'invention;
    • la Figure 2 est une vue schématique d'un dispositif de revêtement selon l'invention;
    • la Figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'une partie du dispositif de revêtement de la Figure 2; et
    • la Figure 4 est une vue de face de la partie du dispositif de revêtement de la Figure 3.
  • Sur la Figure 1 est représentée une installation de revêtement au moyen d'une flamme selon l'invention, désignée par la référence générale 2.
  • L'installation comprend un dispositif de récupération 4 de poudre crue, un réservoir principal 6, trois réservoirs d'alimentation 8A, 8B, 8C, et trois dispositifs de revêtement à la flamme 10A, 10B, 10C.
  • Le dispositif de récupération 4 de poudre crue est adapté pour récupérer directement, c'est-à-dire sans traitement, des poudres résiduelles ou de déchet produites lors de la mise en oeuvre de procédés de revêtement connus. De tels procédés utilisent un fil ou un cordon comme matériau de base et produisent des poudres de matériau de revêtement résiduel, constituées de particules dont la plus grande dimension est généralement située entre 0 µm et 2000 µm.
  • De telles poudres comprennent généralement des particules en alliage à base d'un métal à faible point de fusion, situé entre 400°C et 450°, et de préférence entre 425°C et 475°C.
  • L'alliage est par exemple un alliage à base de Zn, qui comprend au moins 50% en poids de Zn, mais de préférence plus de 85% en poids de Zn, et en particulier plus de 95% en poids de Zn.
  • La partie résiduelle de l'alliage comprend de l'aluminium et est de préférence constituée d'aluminium.
  • L'installation 2 comprend en outre des premiers moyens d'alimentation 12 en poudre de matériau de revêtement, adaptés pour alimenter le réservoir principal 6.
  • Ces premiers moyens d'alimentation 12 comprennent un premier convoyeur 14A dont l'entrée est reliée à une sortie du dispositif de récupération 4 de poudre crue et dont la sortie débouche dans le réservoir principal 6.
  • L'installation 2 comprend en outre des seconds moyens d'alimentation 14B en poudre de matériau de revêtement, adaptés pour alimenter chacun des réservoirs d'alimentation en poudre de matériau de revêtement, à partir du réservoir principal 6.
  • En l'occurrence, ces seconds moyens d'alimentation 14B sont constitués de trois convoyeurs 16A, 16B, 16C, dont chacun est relié à une sortie du réservoir principal et à une entrée des réservoirs d'alimentation 8A, 8B, 8C.
  • Des troisièmes moyens d'alimentation 18 en poudre sont adaptés pour acheminer de la poudre à partir de chacun des réservoirs d'alimentation 8A, 8B, 8C vers chacun des dispositifs de revêtement 10A, 10B, 10C. En l'occurrence, ces troisièmes moyens d'alimentation 18 sont constitués de trois convoyeurs à vis 20A, 20B, 20C.
  • Un dispositif de traitement de poudre crue 22 est disposé dans le premier convoyeur 14A et sépare celui-ci en une partie amont 24 et une partie aval 26.
  • Le dispositif de traitement de poudre crue 22 est formé d'un dispositif de tamisage 28. Ce dispositif de tamisage 28 est adapté pour séparer les particules de la poudre, dont la plus grande dimension et la plus petite dimension sont situées dans une plage prédéterminée. Ce dispositif de tamisage 28 comprend deux tamis gros 29A et fin 29B. Le tamis gros 29A est disposé au-dessus du tamis fin 29B. Le dispositif de tamisage 28 comprend en outre une entrée 30 par laquelle la poudre crue venant du dispositif de récupération 4 est introduite au-dessus du tamis gros 29A au moyen de la partie amont 24. Une première sortie 32 du dispositif de tamisage, disposée entre le tamis gros 29A et le tamis fin 29B, est reliée à la partie aval 26 du premier convoyeur 14A. Le dispositif de tamisage est muni de deux autres sorties 34, 36 respectivement en amont du tamis gros 29A et en aval du tamis fin 29B. Ces sorties 34, 36 sont prévues pour les particules dont la plus grande ou la plus petite dimension est située au-dessus ou au-dessous des limites précitées.
  • En l'occurrence, la plus grande dimension de chacune des particules est inférieure à 1000 µm, de préférence inférieure à 800 µm, et notamment inférieure à 500 µm. De plus, à la première sortie 32 du dispositif de tamisage 28, la poudre est constituée de particules dont la plus petite dimension est supérieure à 20 µm, de préférence supérieure à 40 µm et notamment supérieure à 60 µm.
  • Dans ce qui suit le dispositif de revêtement 10A sera décrit à titre d'exemple. Les deux autres dispositifs de revêtement 10B, 10C sont identiques.
  • Sur la Figure 2 est représenté de manière schématique le dispositif de revêtement 10A selon l'invention ainsi qu'un objet devant être revêtu.
  • L'objet devant être revêtu est un tuyau 40 de forme générale cylindrique creux ayant un axe X-X longitudinal et horizontal. Le tuyau est par exemple en métal et notamment en fonte. Le tuyau 40 est fixé sur un support (non représenté) et peut être entraîné en rotation autour de son axe longitudinal X-X ainsi qu'en translation par rapport au dispositif de revêtement 10 le long de cet axe.
  • Le dispositif de revêtement 10 comprend un brûleur 42 qui est représenté en coupe partielle sur la Figure 2, ainsi qu'un dispositif 46 d'introduction de la poudre de matériau de revêtement dans une flamme 44.
  • Le brûleur 42 est adapté pour établir la flamme 44 suivant un sens de flamme F horizontal, qui est défini par un axe de flamme Y-Y et qui est dirigé vers le tuyau 40. L'axe de flamme Y-Y et l'axe longitudinal X-X définissent un angle différent de 0° entre eux. Ces axes définissent un plan P-P, qui s'étend perpendiculairement à l'axe X-X et qui coïncide avec l'axe Y-Y (voir Figure 4).
  • Le brûleur 42 est formé par une tête de brûleur 48 et des moyens 50 de refroidissement et de guidage de la flamme 44.
  • La tête de brûleur 48 est munie d'une entrée de gaz comburant 52 reliée à une source de gaz comburant 54, tel que de l'oxygène, par l'intermédiaire d'une conduite de gaz comburant 56 et d'une première vanne de réglage 58 de débit et de pression.
  • La tête de brûleur 48 est munie d'une entrée de gaz combustible 60, reliée à une source de gaz combustible 62, tel que du gaz naturel, de l'acétylène ou du propane, par l'intermédiaire d'une conduite de gaz combustible 64 et d'une deuxième vanne de réglage 66 de pression et de débit.
  • La tête de brûleur 48 ainsi qu'une partie du dispositif 46 d'introduction de la poudre sont représentées à plus grande échelle sur la Figure 3, la tête de brûleur 48 étant représentée en coupe longitudinale.
  • La tête de brûleur 48 est généralement de révolution autour de l'axe Y-Y. Elle comprend, disposés successivement les uns derrière les autres, et dans le sens de flamme F, un mélangeur 68, une buse à gaz combustible 70, ainsi qu'une buse à gaz comburant 72. La buse à gaz comburant 72 est maintenue par un support de buse 74. Le mélangeur 68 forme l'entrée de gaz combustible 60 et l'entrée de gaz comburant 52 du brûleur 42. Le mélangeur 68 et la buse à gaz combustible 70 comprennent un passage de gaz combustible 76, coaxial à l'axe Y-Y et une pluralité de passages de gaz comburant 78 répartis régulièrement autour du passage de gaz combustible 76. Ces composants sont connus en soi.
  • Le passage de gaz combustible 76 du mélangeur 68 a un diamètre adapté à un débit de gaz important.
  • Le rapport des diamètres des passages 76 et 78 est adapté pour établir un mélange de gaz stoechiométrique, à débit important.
  • Le support de buse à gaz comburant 74 est une pièce de révolution d'axe Y-Y, qui comporte un alésage étagé 80 traversant dont la section transversale diminue à partir de l'extrémité arrière vers l'avant. Le support de buse à gaz comburant 74 comprend une base cylindrique filetée 82, à laquelle se raccorde une partie extérieure tronconique 84.
  • Les moyens 50 de refroidissement et de guidage de la flamme 44 comprennent un manchon de refroidissement 86, dans lequel est disposée la tête de brûleur 48.
  • Le manchon 86 comprend une extrémité d'entrée de gaz 88 et une extrémité de sortie de flamme 90.
  • Le manchon 86 comprend, du côté de l'extrémité d'entrée 88, un alésage taraudé étagé 92, dans une partie duquel est vissée la base 82 du support de buse 74 à gaz comburant, de telle sorte que la partie tronconique 84 et le reste de l'alésage étagé 92 forment une chambre annulaire de refroidissement 94 entourant une partie axiale du support de buse 74.
  • Un alésage radial 96 d'entrée de gaz de refroidissement est ménagé dans le manchon 86, alésage 96 qui débouche dans la chambre de refroidissement 94, et qui est raccordé à des moyens 98 d'alimentation en air de refroidissement.
  • Comme illustré sur la Figure 2, ces moyens 98 d'alimentation en air de refroidissement comprennent un premier compresseur d'air 100 relié à une conduite 102 d'air comprimé qui débouche dans la chambre de refroidissement 94 et dans laquelle est insérée une troisième vanne de réglage 104.
  • Le manchon 86 comprend en outre des alésages 106 qui s'étendent axialement à partir de la chambre de refroidissement 94 et qui débouchent sur une surface frontale du manchon 86, disposée du côté de l'extrémité de sortie 90 et formée par une gorge annulaire 108 ouverte dans le sens de la flamme F afin de permettre un confinement de la flamme sans perturbation du flux initial.
  • Comme représenté sur la Figure 4, le manchon 86 comprend huit alésages 106.
  • Le brûleur 42 est en outre muni d'un dispositif d'amorçage 110 de la flamme (voir Figure 2). Ce dispositif d'amorçage 110 comporte deux électrodes d'amorçage 112 qui se terminent à proximité de l'extrémité de sortie 90 du manchon 86. Les électrodes d'amorçage 112 sont connectées par des fils 114 à une source d'électricité 116. Un interrupteur 118 est interposé dans l'un des fils 114, et permet de commander les électrodes 112.
  • Le dispositif 46 d'introduction de la poudre dans la flamme 44 comprend quatre injecteurs 120A, 120B, 120C, 120D du type connu (voir Figure 4) ainsi qu'un dispositif de fourniture 122 d'un mélange poudre/air, auquel les injecteurs 120A, 120B, 120C, 120D sont raccordés.
  • Chaque injecteur 120A, 120B, 120C, 120D est essentiellement constitué d'un tube ayant une sortie de poudre 124, adapté pour introduire de la poudre de matériau de revêtement dans la flamme 44 suivant un sens d'introduction IA à ID. Chacun des sens d'introduction IA à ID est dirigé sensiblement radialement à l'axe de flamme Y-Y. Les deux sens d'introduction IA et IB des deux injecteurs 120A, 120B sont inclinés à 45° vers le bas, tandis que les sens d'introduction IC et ID des deux injecteurs 120C, 120D s'étendent sensiblement horizontalement, parallèlement à l'axe X-X et sont dirigés l'un vers l'autre. Les sens d'introduction IA à ID ont donc chacun une composante s'étendant suivant l'axe longitudinal X-X du tuyau 40.
  • Les sens d'introduction IA, IB et IC, ID sont disposés de manière symétrique par rapport au plan P-P.
  • Grâce à cette disposition, les particules de la poudre projetées vers le tuyau 40 sont réparties sur une tache imaginaire dont la direction préférentielle s'étend le long de l'axe X-X. En conséquence, peu de particules sont projetées par-dessus ou par-dessous le tuyau 40.
  • Une position symétrique par rapport à un axe horizontal donnerait le même résultat dans le cas où le tuyau 40 est disposé de telle manière que son axe X-X s'étend verticalement.
  • Le dispositif de fourniture 122 d'un mélange poudre/air comprend une chambre de mélange 126 de poudre/air ayant une trémie d'entrée 128 pour la poudre de matériau de revêtement et une entrée d'air comprimé 130 qui est reliée à des moyens d'alimentation en air comprimé, formés par un second compresseur 132 et une quatrième vanne de réglage 134.
  • Un dispositif de dosage 140, en l'occurrence un convoyeur à vibrations, est disposé au-dessus de l'entrée de la trémie d'entrée 128.
  • Le dispositif de dosage 140 est adapté pour être alimenté en poudre de matériau de revêtement par le convoyeur à vis 20A.
  • L'installation selon l'invention fonctionne de la façon suivante.
  • Tout d'abord le tuyau en fonte 40 est installé sur le support (non représenté) et est entraîné en rotation autour de l'axe X-X.
  • Puis les vannes 58, 66 sont ouvertes. La pression du gaz combustible est réglée à environ 3 bars dans le cas de propane en tant que gaz combustible. La pression du gaz comburant est réglée à environ 8 bars dans le cas d'oxygène en tant que gaz comburant.
  • Le débit de gaz combustible est réglé pour obtenir une puissance pouvant atteindre 70 kW. Quant au débit du gaz comburant, il est réglé pour générer une flamme stoechiométrique. La puissance de 70kW correspond à un débit de l'ordre de 7 ⁢ Nm 3 h
    Figure imgb0001
     en gaz naturel.
  • Le premier compresseur 100 est mis en route et la chambre de refroidissement 94 est alimentée en air sous pression, par exemple sous une pression d'environ 2 bars.
  • Ensuite, la flamme 44 est amorcée par le dispositif d'amorçage 110. La flamme 44 qui est établie a une puissance située entre 30 kW et 70 kW.
  • La température maximale de la flamme 44 est comprise entre 2000°C et 3000°C, de préférence comprise entre 2250°C et 2750°C, et notamment entre 2400°C et 2600°C.
  • La vitesse maximale des gaz de la flamme 44 est située entre 500 m/s et 2000 m/s, et de préférence entre 700 m/s et 900m/s.
  • Puis le dispositif de fourniture du mélange 122 est mis en route et achemine un mélange air/poudre vers les injecteurs 120A, 120B, 120C, 120D. Le débit de poudre d'un seul injecteur 120A, 120B, 120C, 120D est situé entre 15 kg/h et 50 kg/h, et est de préférence d'environ 35 kg/h par injecteur. Le débit de poudre de l'ensemble des injecteurs est situé entre 60 kg/h et 250 kg/h.
  • Les injecteurs 120A, 120B, 120C, 120D introduisent alors le mélange air/poudre dans la flamme 44 suivant les sens d'introduction IA à ID. La vitesse d'injection de la poudre dans la flamme 44 est située entre 20 m/s et 50 m/s.
  • Les particules de poudre sont alors entraînées par la flamme 44 dans le sens F de celle-ci. Elles sont fondues complètement par la flamme 44 et forment des gouttelettes de matière de revêtement fondu. Grâce au fait que les dimensions des particules sont situées à l'intérieur de la plage précitée, les particules sont fondues complètement sans pour autant s'évaporer. Les gouttelettes sortent de la flamme 44 d'une manière suffisamment rapide pour éviter leur évaporation.
  • Les gouttelettes sont projetées sur le tuyau 40. La distance entre la flamme 44 et le tuyau 40 est choisie de telle sorte que les gouttelettes sont encore à l'état liquide lorsqu'elles rencontrent le tuyau.
  • Les gouttelettes adhèrent au tuyau 40 et se solidifient en formant un revêtement.
  • Afin de revêtir la surface extérieure suivant la longueur du tuyau 40, celui-ci est entraîné en translation suivant l'axe X-X.
  • Le procédé selon l'invention permet de revêtir un objet d'une couche de revêtement à un haut débit en masse de poudre tout en utilisant de la poudre récupérée de procédés de revêtements précédents. De plus, le procédé selon l'invention atteint un rendement semblable à celui des procédés de revêtement à la flamme utilisant un matériau de revêtement en forme de fil, à savoir de l'ordre de 60%.
  • Le dispositif selon l'invention ainsi que les paramètres de procédé permettent d'utiliser une poudre constituée d'un alliage à faible point de fusion (environ 450°C), tel que du Zn85Al15, en tant que matériau de revêtement.
  • D'une manière générale, la poudre est constituée d'au moins 50% d'un métal ou d'un alliage dont le point de fusion est situé entre 400°C et 500°C, de préférence situé entre 425°C et 475°C.
  • En variante, la chambre de mélange 126 peut être reliée à une source de gaz d'acheminement autre que de l'air, par exemple une source d'un gaz inerte.
  • En variante encore, le dispositif de revêtement peut être muni d'un nombre d'injecteurs autre que quatre, par exemple de deux injecteurs ou de six injecteurs.
  • Par ailleurs, le dispositif de traitement de la poudre peut comporter un dispositif de séchage et/ou de désoxydation de la poudre, afin d'améliorer la faculté d'écoulement de cette dernière et/ou la qualité du revêtement.

Claims (19)

  1. Procédé de revêtement d'un objet à revêtir (40) par un matériau de revêtement fusible comprenant les étapes :
    - établissement d'une flamme (44) ayant une vitesse maximale de flamme et un sens de flamme (F) qui coïncide avec un axe de flamme (Y-Y) et qui est dirigé vers l'objet à revêtir (40);
    - introduction d'une quantité du matériau de revêtement fusible dans ladite flamme (44);
    - la vitesse maximale de flamme et la distance entre l'objet à revêtir (40) et la flamme (44) étant choisies de telle sorte que le matériau de revêtement fusible soit projeté sur l'objet à revêtir (40), et de telle sorte qu'au moins une partie de la quantité du matériau de revêtement fusible soit à l'état fondu lors de l'impact sur l'objet à revêtir (40),
    - la quantité de matériau de revêtement fusible comprenant de la poudre constituée de particules,
    - la flamme (44) ayant une température suffisamment basse pour que les particules de la poudre ne soient pas évaporées en totalité et suffisamment élevée pour que les particules de la poudre soient au moins partiellement fondues,
    caractérisé en ce qu'au moins une partie de la poudre est une poudre de déchet issue d'un procédé de revêtement par projection, en ce que la poudre est constituée d'un alliage comprenant au moins 50% en poids de Zn, notamment au moins 85% en poids de Zn, et de préférence au moins 95% en poids de Zn, et en ce que la partie résiduelle de l'alliage comprend de l'aluminium, et est notamment constituée de l'aluminium.
  2. Procédé de revêtement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de matériau est constituée de poudre.
  3. Procédé de revêtement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les particules ont une plus grande dimension inférieure à 1000 µm, de préférence inférieure à 800 µm et notamment inférieure à 500 µm.
  4. Procédé de revêtement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les particules ont une plus petite dimension supérieure à 20 µm, de préférence supérieure à 40 µm, et notamment supérieure à 60 µm.
  5. Procédé de revêtement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le matériau est introduit dans la flamme (44) suivant au moins un sens d'introduction (IA à ID), et en ce que le sens d'introduction (IA à ID) comprend une composante radiale par rapport à l'axe de flamme (Y-Y).
  6. Procédé de revêtement selon la revendication 5, caractérisé en ce que le sens d'introduction (IA à ID) est dirigé sensiblement radialement par rapport à l'axe de flamme (Y-Y).
  7. Procédé de revêtement selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'objet à revêtir (40) s'étend suivant un axe longitudinal (X-X), et en ce que le sens d'introduction (IA à ID) a une composante s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal (X-X).
  8. Procédé de revêtement selon la revendication 7, caractérisé en ce que le sens d'introduction (IC, ID) s'étend sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal (X-X) de l'objet à revêtir (40).
  9. Procédé de revêtement selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le matériau est introduit dans la flamme (44) suivant au moins deux sens d'introduction (IA, IB ; IC, ID), et en ce que ces deux sens s'étendent de manière symétrique de part et d'autre d'un plan (P-P) qui comprend l'axe de flamme (Y-Y) et qui s'étend perpendiculairement à l'axe longitudinal (X-X) de l'objet à revêtir.
  10. Procédé de revêtement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la poudre est introduite dans la flamme par au moins un injecteur (120A, 120B, 120C, 120D), et en ce que le débit de poudre introduit dans la flamme est situé entre 60kg/h et 250kg/h.
  11. Procédé de revêtement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la vitesse maximale de flamme est comprise entre 500 m/s et 2000 m/s, et est de préférence située entre 700 m/s et 900 m/s.
  12. Procédé de revêtement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la poudre de déchet est issue d'un procédé de revêtement arc-fil utilisant un fil ou un cordon de matériau de revêtement fusible comme matériau de départ.
  13. Procédé de revêtement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite partie de la poudre est obtenue par tamisage d'une quantité de poudre de déchet crue.
  14. Procédé de revêtement selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'au moins ladite partie de la poudre est soumise à une opération de séchage ou de désoxydation avant l'introduction dans la flamme (44).
  15. Procédé de revêtement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température maximale de la flamme est comprise entre 2000°C et 3000°C, de préférence comprise entre 2250°C et 2750°C, et notamment entre 2400°C et 2600°C.
  16. Dispositif de revêtement au moyen d'une flamme adapté pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, du type comprenant :
    - un brûleur (42) adapté pour être raccordé à une source de gaz (62) combustible et adapté pour établir une flamme (44) suivant un axe de flamme (Y-Y),
    - des moyens (46) d'introduction d'un matériau de revêtement fusible dans la flamme,
    caractérisé en ce que
    le dispositif comprend un réservoir d'alimentation (8A, 8B, 8C) contenant au moins en partie une poudre de déchet issue d'un procédé de revêtement par projection et des moyens d'alimentation (18) des moyens d'introduction (46) à partir du réservoir d'alimentation (8A, 8B, 8C), en ce que les moyens (46) d'introduction du matériau de revêtement fusible sont adaptés pour introduire le matériau de revêtement fusible dans la flamme (44) sous forme de poudre, et en ce que la poudre est constituée d'un alliage comprenant au moins 50% en poids de Zn, notamment au moins 85% en poids de Zn, et de préférence au moins 95% en poids est de Zn, et en ce que la partie résiduelle de l'alliage comprend de l'aluminium, et est notamment constituée de l'aluminium.
  17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que les moyens (46) d'introduction comprennent un injecteur (120A, 120B, 120C, 120D) adapté pour introduire un mélange poudre de matériau de revêtement/gaz d'acheminement dans la flamme (44) suivant un sens d'introduction (IA, IB, IC, ID).
  18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que le sens d'introduction (IA, IB, IC, ID) est dirigé sensiblement radialement par rapport à l'axe de flamme (Y-Y).
  19. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 17 à 18, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un mélangeur (120) de poudre de matériau de revêtement/gaz d'acheminement comprenant une entrée de poudre (128), une entrée de gaz d'acheminement (130), adaptée pour être raccordée à une source de gaz d'acheminement (132), et une sortie de mélange poudre de matériau de revêtement/gaz d'acheminement, en ce que le mélangeur (120) est adapté pour mélanger la poudre à un flux de gaz d'acheminement, et en ce que la sortie de mélange poudre de matériau de revêtement/gaz d'acheminement est raccordée à au moins un injecteur (120A, 120B, 120C, 120D).
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