[0002] Plus particulièrement, l'invention se rapporte au contrôle de l'oxydoréduction de l'atmosphère de la trompe d'entrée dans le bain de zinc liquide, par rapport au fer et au zinc liquide, plus spécifiquement au voisinage de la ligne de mouillage.

Etat de la technique [0003] Il est bien connu de l'homme de l'art en galvanisation à chaud que les vapeurs de zinc s'échappant du bain de zinc fondu produisent de nombreux défauts de surface, par dépôt d'oxydes ou de poussières. sur la tôle avant ou pendant son immersion, qui rendent le produit inapte aux applications d'aspect.

[0004] Ainsi, on a proposé de réguler l'état d'oxydation du gaz d'atmosphère dans la trompe de manière telle qu'il ne soit pas oxydant pour le fer mais oxydant uniquement pour le zinc liquide à la surface du bain et sous forme de vapeur. Cela peut se faire par introduction dans la trompe d'un gaz à pouvoir oxydant contrôlé, tel qu'un mélange d'azote et d'hydrogène humide par exemple, éventuellement en présence de dioxyde de carbone ou

d'oxygène. Il en résulte la formation d'un très fin film d'oxyde sur le métal liquide, qui empêche l'évaporation du zinc, de manière analogue à un film d'huile à la surface de l'eau, qui empêche l'évaporation de cette dernière.

[0005] Ainsi, le brevet US-A-4 557 953 propose un procédé où on maintient dans la trompe une atmosphère de gaz inertes, contenant 1-8% d'hydrogène en volume en combinaison avec 300 à 4500 ppm de vapeur d'eau. Le rapport H2/H2O doit au moins être égal à 4.

[0006] Une façon similaire de procéder, à titre d'exemple parmi de nombreuses autres, est décrite dans le document JP-A-063 30 271.

[0007] S'il est admis que ces inventions apportent une solution au problème en question, des problèmes annexes sont à leur tour induits de par l'état d'oxydation généré par ce fait même, notamment en certains endroits du joint liquide.

[0008] Dans le document JP-A-071 80 014, on propose alternativement de supprimer les vapeurs de zinc en refroidissant la surface du bain à une température de l'ordre de 400°C, par soufflage d'azote ayant une température pouvant aller jusqu'à 200°C. Ce procédé est toutefois très pointu et difficile à réaliser industriellement, tout en nécessitant des installations complémentaires complexes.

[0009] Pour ce qui concerne les atmosphères oxydantes en particulier, on observe les deux problèmes suivants. D'une part, le potentiel d'oxydoréduction préconisé dans l'état de la technique en vue d'oxyder la surface du zinc liquide ne permet pas d'éviter l'oxydation. des éléments d'alliage contenus dans l'acier tels que le manganèse, le chrome, le silicium, etc. Ceux-ci sont couramment utilisés dans la réalisation d'aciers durs dits à haute limite d'élasticité (HLE). D'autre part, le

potentiel d'oxydoréduction préconisé provoque également une oxydation excessive de la surface au niveau de la ligne de mouillage à l'intérieur de la trompe. Il en résulte la formation de gros amas d'oxyde de zinc (ZnO) qui finissent toujours par se détacher, généralement de façon imprévisible. Cela se produit lorsque les forces d'entraînement visqueuses du zinc liquide en surface deviennent supérieures à celles d'adhérence et de tension superficielle vis-à-vis de la trompe.

[0010] Ce problème d'amas de ZnO s'explique par le fait que dans la partie du liquide extrêmement voisine de la partie métallique de la trompe, appelée sabot, la vitesse de déplacement du zinc est quasi-nulle à la ligne de mouillage. Il en résulte que les oxydes formés croissent au fil du temps jusqu'à atteindre une taille critique qui induit alors leur mise en mouvement vers la bande.

Finalement, ces amas sont entraînés par la bande et y génèrent des défauts rédhibitoires pour les applications d'aspect des tôles galvanisées. C'est essentiellement la face en contact avec le rouleau de fond, dite face arrière, qui est affectée par ces défauts, selon un mécanisme non entièrement élucidé à ce jour.

Buts de l'invention [0011] La présente invention vise à fournir une solution aux problèmes posés dans l'état de la technique et notamment liés au procédé d'oxydation du zinc qui y est préconisé.

[0012] La présente invention a comme but particulier de réduire au strict minimum la zone dans laquelle l'oxydation du zinc liquide et des éléments d'alliage de la tôle, à l'exception du fer, est réalisée, donc le temps d'oxydation correspondant, avant l'entrée de la bande dans le bain de zinc.

Principaux éléments caractéristiques de l'invention [0013] La présente invention se rapporte à un nouveau procédé de revêtement à chaud d'une tôle d'acier par trempage dans un bain de métal liquide, de préférence contenant du zinc à plus de 10%, utilisant une trompe d'entrée au moins en partie sous atmosphère oxydante contrôlée, caractérisé en. ce qu'il comprend les étapes successives suivantes : - la tôle passe dans la trompe au niveau d'une première zone dont l'atmosphère, comprenant au moins de l'hydrogène et de la vapeur d'eau, est franchement non oxydante vis-à-vis du fer ; cette atmosphère peut éventuellement être faiblement oxydante vis-à-vis du métal liquide et des éléments d'alliage de l'acier constituant la tôle ; - la tôle passe dans la trompe au niveau d'une deuxième zone dont l'atmosphère, comprenant au moins de.- l'hydrogène et de la vapeur d'eau, est beaucoup plus oxydante que l'atmosphère de la première zone, vis-à-vis du métal liquide et des éléments d'alliage de l'acier constituant ladite tôle, tout en ne l'étant pas vis-à- vis du fer.

[0014] Avantageusement, ladite première zone présente une pression partielle de vapeur d'eau P (H20) < 264 ppm et un rapport de pressions partielles P (H2)/P (H20) > 70. Dans le présent exposé, on parle, de manière équivalente, de la pression partielle d'un gaz ou de sa teneur exprimée en pourcentage volumique.

[0015] Toujours avantageusement, ladite deuxième zone présente une teneur en H2 inférieure à 1% en volume.

[0016] Selon une caractéristique de l'invention, une injection de gaz oxydant pour-le métal liquide et non

oxydant pour le fer est réalisée dans ladite deuxième zone de ladite trompe. Ce gaz contient par exemple un mélange de H20 et H2, et/ou de Ha0 et N2, et/ou de Crû2, CO, HzO, H2 et/ou O2.

[0017] Avantageusement, le pouvoir oxydant dudit gaz est équivalent à la pression partielle d'oxygène correspondant à une valeur de P (H2)/P (H20) ou P (H2+CO)/P (H2O+CO2) comprise entre 1 et 70.

[0018] De manière particulièrement avantageuse, la différence de pouvoir oxydant, exprimé en équivalent P (H2)/P (H2O), entre ladite première zone, non oxydante, et ladite seconde zone, oxydante, est d'au moins un facteur 8, c'est-à-dire [P(H2)/P(H2O)]oxydant X 8 < [P (H2)/P (H2O)] non-oxydant- [0019] Tout aussi avantageusement, on a la relation suivante entre les pressions partielles de ladite première zone, non oxydante, et ladite seconde zone, oxydante : [P (H2+CO)/P (H20+C02)] oxydant X 8 < [P (H2+CO)/P (H2O+CO2)] non-oxydant [0020] De préférence, ladite première zone est réductrice vis-à-vis du fer.

[0021] L'invention concerne de préférence un procédé de revêtement à chaud d'une tôle d'acier par trempage dans un bain de métal liquide, de préférence contenant du zinc, utilisant une trompe d'entrée au moins en partie sous atmosphère oxydante contrôlée, caractérisé en ce que ladite tôle passe dans une zone sous atmosphère non oxydante située entre une zone sous atmosphère directement oxydante pour le métal liquide, en aval, et une zone de réduction du four de recuit et de préparation de surface, en amont.

[0022] Un autre aspect important de la présente invention concerne un dispositif de type trompe sous atmosphère contrôlée pour une installation de revêtement d'une tôle d'acier par trempage dans un bain de métal liquide, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour

effectuer la séparation physique de la zone d'entrée de la tôle, dans le bain de métal liquide, en une première zone non oxydante ou réductrice vis-à-vis du fer et en une seconde zone oxydante vis-à-vis du métal liquide mais non du fer.

Brève description des figures [0023] La figure 1 représente schématiquement une vue en coupe d'une installation de type trompe de galvanisation d'acier, selon l'état de la technique.

[0024] La figure 2 représente schématiquement une vue en coupe d'une installation de type trompe de galvanisation d'acier, selon la présente invention.

Description d'une forme d'exécution préférée de l'invention [0025] Une description très schématique d'une trompe classique de galvanisation d'acier est présentée à la figure 1.

[0026] La bande d'acier 1 pénètre dans le bain de zinc fondu 5 au niveau d'une trompe 2 et change de direction, en vue de sortir à nouveau du bain, au niveau d'un cylindre de fond 3. L'atmosphère 7 dans la trompe 2 au-dessus du bain de zinc fondu 5 est oxydante au moins vis-à-vis du zinc, mais non du fer. Des amas d'oxyde de zinc 4 se forment au niveau de la ligne de mouillage 6 sur la surface intérieure de la trompe 2.

[0027] La figure 2 représente l'installation de galvanisation schématisée adaptée aux caractéristiques de la présente invention.

[0028] La présente invention concerne un dispositif en vue de réaliser une cloche ou trompe 2 en deux sections distinctes au moyen d'une zone de séparation 8, les atmosphères 9,10 correspondant respectivement aux deux sections, dites zone 1 et zone 2, étant de nature

différente. La zone 1 correspond à une atmosphère non oxydante 9 et la zone 2 correspond à une atmosphère oxydante 10 vis-à-vis du zinc liquide.

[0029] Selon une modalité de réalisation préférée de l'invention, la zone 2 présente un injecteur 12 de gaz oxydant avec typiquement un rapport H2/H2O, ou équivalent (H2+CO)/ (CO2+H20), de 1 à 70, avec une teneur en H2 < 1% en volume et un débit compris entre 5 et 50 Nm3/h.

[0030] Toujours selon l'invention, la zone 2 est aussi courte que possible. La zone 2 a une longueur comprise typiquement entre 10 et 2000 mm et avantageusement entre 100 et 300 mm, afin d'optimiser la distribution de gaz oxydant sur la largeur de la zone et minimiser simultanément le temps d'oxydation de la tôle. Lorsque la ligne tourne à une vitesse de 1 m/s par exemple, le temps d'oxydation du substrat est ainsi typiquement de 0,1 à 0,2 secondes.

[0031] La présente invention permet donc d'obtenir l'oxydation du zinc liquide dans la zone 2 et en même temps de limiter le temps d'oxydation disponible pour la tôle avant son entrée dans le bain de zinc, par la présence d'une zone 1 non oxydante. En d'autres termes, l'invention consiste à réduire au strict minimum la zone dans laquelle l'oxydation intentionnelle du zinc est réalisée afin de réduire le temps d'oxydation disponible non désiré pour les éléments d'alliage contenus dans la tôle d'acier.

[0032] De plus, on pourra prévenir la formation d'amas d'oxyde au niveau de la trompe à la ligne de mouillage en protégeant la partie interne de la trompe à cet endroit au moyen d'un matériau réducteur, comme le carbone par exemple. Ainsi, cette matière réductrice permet de limiter au maximum l'adhérence de la couche limite du métal liquide à la trompe, au niveau de la zone de mouillage, en y empêchant localement l'oxydation du zinc.