La présente invention se rapporte à un procédé pour produire successivement de la tôle d'acier revêtue d'un alliage fer-zinc et de la tôle d'acier galvanisée classique dans une seule et même ligne de galvanisation en continu et sans interrompre le fonctionnement de cette ligne, suivant lequel on produit une quantité de tôle d'acier revêtue d'un alliage fer-zinc en faisant passer de la tôle d'acier dans un bain de zinc aluminifère contenant moins d'environ 0,15% en poids d'aluminium et en soumettant la tôle revêtue de zinc ainsi obtenue à un traitement thermique de diffusion de manière à convertir la couche de zinc présente sur la tôle en un alliage zinc-fer, et on passe ensuite directement à la production d'une quantité de tôle d'acier galvanisée classique en portant la teneur en aluminium du bain à plus d'environ 0,15%, en continuant à faire passer de la tôle d'acier à travers le bain et en supprimant le traitement thermique de diffusion.

On sait qu'en galvanisation en continu de tôle d'acier, on utilise le plus souvent soit un bain constitué de zinc et de 0,10% - < 0,15% en poids d'aluminium, soit un bain constitué de zinc et de >0, 15-0, 20% en poids d'aluminium. Le premier type de bain est mis en oeuvre lorsqu'on fait subir à la tôle revêtue de zinc, après essorage du revêtement, un traitement thermique de diffusion de manière à transformer le revêtement de zinc en un revêtement d'un alliage fer-zinc, ce qu'on appelle couramment "galvannealing". On utilise le second type de bain pour produire du galvanisé classique, c'est-à- dire de la tôle revêtue d'une mince couche de zinc. Si le bain contient moins de 0,12% d'aluminium, il se forme à l'interface entre le fer et le zinc toute une gamme de composés fer-zinc comme décrit dans le diagramme de phases zinc-fer, qui sont à éviter dans la production de galvanisé classique. Pour éviter toute germination de la phase δ, l'aluminium doit en fait être supérieur à 0,15%. C'est la

raison pour laquelle le second type de bain a une teneur en aluminium de plus de 0,15%.

Pour une teneur d'aluminium d'environ 0,15% il se forme en surface de l'acier une couche très fine d'alliage Fe ₂ Al ₅ qui va bloquer toute diffusion ultérieure. C'est la raison pour laquelle le premier type de bain a une teneur en aluminium inférieure à 0,15%. Ce premier type de bain requiert toutefois la présence d'au moins environ 0,10% d'aluminium pour freiner la réaction entre le fer et le zinc pendant le passage de la tôle dans le bain ; autrement cette réaction donnerait lieu à une croissance excessive du revêtement dans le bain. Quoique freinée par l'aluminium, la réaction entre le fer et le zinc provoque néanmoins la formation de mattes fer-zinc qui s'accumulent au fond du bain et qui de ce fait sont appelées mattes de fond. Ces mattes de fond cessent d'être formées dès que la teneur d'aluminium dépasse 0,15% ; elles ne se forment donc pas dans le second type de bain. Dans le second type de bain, une partie de l'aluminium réagit avec le fer de la tôle pour former des composés Fe ₂ Al ₅ communément appelés mattes flottantes.

On sait également qu'il existe dans le monde de la galvanisation en. continu trois catégories de galvaniseurs : ceux qui font seulement de la tôle *galvannealed", ceux qui font seulement de la tôle galvanisée classique et ceux qui font alternativement et sans interruption les deux types de tôles dans une seule et même ligne de galvanisation. Ces derniers utilisent le premier type de bain pour faire de la tôle "galvannealed" et le second type de bain pour faire de la tôle galvanisée classique, et ils font monter la teneur en aluminium du bain pour passer du premier type de bain au second : ils appliquent donc un procédé tel que défini ci- dessus. Ce procédé connu présente l'inconvénient que du fait de l'augmentation de la teneur en aluminium du bain lors du passage du premier au second type de bain, les mattes fer- zinc de fond qui se trouvent à ce moment dans le bain, vont se transformer progressivement en mattes fer-aluminium flottantes, remonter et créer des défauts sur la tôle qui passe dans le bain ; on risque donc de produire une quantité

substantielle de tôle de moindre qualité chaque fois que l'on passe de la production de tôle "galvannealed" à la production de tôle galvanisée classique.

Le but de la présente invention est de fournir un procédé tel que défini ci-dessus, qui évite l'inconvénient de ce procédé connu.

A cet effet, on utilise suivant l'invention en tant que bain de zinc aluminifère, un bain constitué de zinc, d'aluminium et de silicium, la teneur en silicium allant de 0,005% jusqu'à la saturation et la teneur en aluminium étant d'au moins 0,05% lors de la production de la tôle d'acier revêtue d'un alliage fer-zinc et tout au plus 0,5% lors de la production de la tôle d'acier galvanisée classique.

En effet, il a été trouvé que dans un tel bain il n'y a pas de formation de mattes fer-zinc de fond: on ne risque donc pas de produire une quantité substantielle de tôle de moindre qualité lors du passage de la production de tôle "galvannealed" à la production de tôle galvanisée classique. Il a été trouvé en outre que dans un tel bain il n'y a pas de formation non plus de mattes flottantes aluminifères. Cette constatation est particulièrement importante pour le second volet du procédé de l'invention : la production de tôle galvanisée classique. En effet, lors de la production de tôle galvanisée classique dans le second type de bain de l'art antérieur (Zn et > 0,15-0,20% Al) il est particulièrement difficile de contrôler judicieusement la composition du bain au cours du processus de galvanisation du fait que le bain s'épuise plus vite en aluminium qu'en zinc, juste à cause de la formation de mattes flottantes aluminifères ; il s'ensuit que dans le pratique on est obligé de faire évoluer la teneur en aluminium du bain suivant un profil denté, ceci au risque de produire par intermittence un revêtement de moindre qualité. Or, puisqu'il n'y a pas de formation de mattes aluminifères dans le procédé de la présente invention, les vitesses de l'épuisement du bain en

zinc et en aluminium sont sensiblement égales, ce qui rend le contrôle de la composition du bain particulièrement aisé. Il y a bien formation de faibles quantités de mattes flottantes Fe-Si, mais celles-ci ne sont nullement préjudiciables au processus de galvanisation: les revêtements produits sont d'une excellente qualité.

Il convient de signaler ici que les documents JP-A- 4218655 et JP-A-4235266 décrivent un procédé de production de tôle "galvannealed", dans lequel on fait usage d'un bain constitué de Zn, 0,001-0,2% Si et 0,05-0,20% Al, parce que le silicium et l'aluminium amélioreraient l'usinabilité de la tôle. Puisque le bain utilisé correspond à celui utilisé dans le procédé de la présente invention, il ne devrait pas y avoir de formation de mattes de fond dans ce procédé connu; cependant, ce fait n'est pas mentionné dans ces documents. Il est également à noter ici que le document JP-A-368748, qui concerne la galvanisation en continu dans un bain de zinc avec 0,05-5% d'Al, 0,005-0,8% de Si et 0,1-3% de Mn en vue de la production de tôle "galvannealed" ou de tôle galvanisée classique et qui traite des problèmes afférents à la formation de mattes flottantes et de mattes de fond, déconseille formellement d'ajouter du silicium à un bain de galvanisation Zn-Al, si ce bain contient moins de 5% d'aluminium ; dans ces conditions le silicium ne produirait aucun effet, sauf un effet néfaste, à savoir la formation de taches non-galvanisées. L'enseignement procuré par ce document est donc diamétralement opposé à ce qu'a trouvé et propose la demanderesse.

Dans le procédé de l'invention, la teneur d'aluminium doit s'élever au moins à 0,05% lors de la production de tôle "galvannealed", parce qu'on risque de former des revêtements trop épais à de plus faibles teneurs. Elle ne doit pas dépasser 0,5% lors de la production de tôle galvanisée classique, parce qu'autrement on risque de provoquer des défauts de continuité du revêtement. Une teneur en silicium d'au moins 0,005% est requise pour éviter la formation de

mattes de fond et de mattes aluminifères . Le bain ne peut pas être sursaturé de silicium, parce qu'un bain sursaturé peut mener à des défauts du revêtement.

II est souhaitable que le bain contienne au moins 0,10% d'aluminium lors de la production de tôle "galvannealed". Il est également souhaitable que le bain contienne au moins 0,01% et au maximum 0,10% de silicium.

Puisque les vitesses de l'épuisement du bain en zinc et en aluminium sont sensiblement égales, il est indiqué de maintenir la composition du bain au cours du processus de galvanisation en compensant la consommation de bain par l'addition au bain o soit d'un alliage de zinc avec 0,05-0,5% d'aluminium et 0,05-1,5% de silicium, la teneur en aluminium de cet alliage étant sensiblement égale à la teneur en aluminium du bain. ° soit d'un équivalent dudit alliage de zinc sous la forme d'au moins un alliage-mère et de zinc ou sous la forme d'au moins un alliage-mère et d'un alliage à base de zinc moins chargé d'additifs que l'alliage susdit. Lorsqu'on produit par exemple du galvanisé classique dans un bain à 0,20% d'Al, il est tout à fait indiqué de compléter ce bain avec un alliage de zinc contenant 0,20% d'Al, par exemple un alliage à 0,20% d'Al et 0,1% de Si, parce qu'on maintient ainsi la teneur en aluminium du bain à tout moment au niveau voulu de 0,20%. Il est évident qu'on pourrait substituer à cet alliage à 0,20% d'Al et 0,1% de Si un équivalent formé par exemple pour 90% par du zinc et pour 10% par un alliage de zinc à 2% d'Al et 1% de Si.

Il est évident qu'on peut également tirer profit du bain utilisé dans le second volet du procédé de la présente invention, lorsqu'on n'a qu'à produire du galvanisé classique.

C'est pourquoi on demande également protection pour un procédé pour produire de la tôle d'acier galvanisée

classique, suivant lequel on fait passer de la tôle d'acier dans un bain de zinc aluminifère contenant plus d'environ 0,15% en poids d'aluminium et on s'abstient de soumettre la tôle revêtue ainsi obtenue à un traitement thermique de diffusion, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on utilise en tant que bain de zinc aluminifère un bain constitué de zinc, d'aluminium et de silicium, la teneur en silicium allant de 0,005% jusqu'à la saturation, de préférence de 0,01 à 0,10%, et la teneur en aluminium étant tout au plus 0,5%. Dans ce procédé de production continue de galvanisé classique, il est indiqué de maintenir la composition du bain au cours du processus de galvanisation en compensant la consommation de bain par l'addition au bain o soit d'un alliage de zinc avec 0,16-0,5% d'aluminium et 0,05-1,5% de silicium, la teneur en aluminium de cet alliage étant sensiblement égale à la teneur en aluminium du bain, ⁰ soit d'un équivalent dudit alliage de zinc sous la forme d'au moins un alliage-mère et de zinc ou sous la forme d'au moins un alliage-mère et d'un alliage à base de zinc moins chargé d'additifs que l'alliage susdit.

Des exemples typiques de compositions de bain, qui peuvent être utilisées dans le procédé suivant l'invention, sont donnés ci-dessous :

Zn - 0,07% Al - 0,005% Si

Zn - 0,07% Al - 0,010% Si

Zn - 0 , 07 % Al - 0 , 020% Si Zn - 0 , 07 % Al - 0 , 040% Si

Zn - 0,07% Al - 0,060% Si

Zn - 0,07% Al - 0,080% Si

Zn - 0,07% Al - 0,100% Si

Zn - 0 , 10% Al - 0 , 005 % Si Zn - 0 , 10 % Al - 0 , 010 % Si

Zn - 0,10% Al - 0,020% Si

Zn - 0,10% Al - 0,040% Si

Zn - 0,10% Al - 0,060% Si

Zn - 0,25% Al - 0,010% Si

Zn - 0,25% Al - 0,020% Si

Zn - 0,25% Al - 0,040% Si

Zn - 0,25% Al - 0,060% Si Zn - 0,25% Al - 0,080% Si

Zn - 0,25% Al - 0,100% Si

Zn - 0,30% Al - 0,005% Si

Zn - 0,30% Al - 0,010% Si

Zn - 0 , 30% Al - 0 , 020% Si Zn - 0 , 30% Al - 0 , 040% Si

Zn - 0,30% Al - 0,060% Si

Zn - 0,30% Al - 0,080% Si

Zn - 0,30% Al - 0,100% Si

Zn - 0 , 0% Al - 0 , 005 % Si Zn - 0 , 40% Al - 0 , 010% Si

Zn - 0,40% Al - 0,020% Si

Zn - 0,40% Al - 0,040% Si

Zn - 0,40% Al - 0,060% Si

Zn - 0,40% Al - 0,080% Si Zn - 0,40% Al - 0,100% Si

Ces compositions peuvent être mises en oeuvre à des températures de 430 à 510°C, c'est-à-dire aux températures qui sont normalement utilisées en galvanisation en continu. II peut toutefois être utile d'opérer à des températures plus élevées avec les compositions à plus de 0,06% de silicium. Inutile de dire que les compositions ayant jusque 0,14% Al seront utilisées lors de la production de tôle "galvannealed" et que celles ayant au moins 0,16% Al seront mises en oeuvre lors de la production de galvanisé classique.

Sous l'expression "un bain constitué de zinc, d'aluminium et de silicium" utilisée dans cette demande, il faut entendre un bain qui ne contient que ces trois métaux, les impuretés inévitablement présentes dans ces métaux et les impuretés introduites dans le bain par le passage de la tôle.

Pour ce qui concerne la préparation de la surface de la tôle, le passage de la tôle dans le bain, l'essorage du revêtement, son traitement thermique éventuel et son refroidissement, il est évident qu'on peut faire appel à des techniques bien connues, par exemple aux techniques décrites dans le chapitre "Galvanisation et aluminiage en continu" dans "Les techniques de l'Ingénieur", M 1525, 1-13.