Procédé de revêtement d'aluminium par trempé à chaud d'une bande d'acier et bande d'acier inoxydable ferritique

Description

[0001] La présente invention concerne un procédé de revêtement d'aluminium par trempé à chaud d'une bande d'acier inoxydable ferritique.

[0002] On connait dans le EP-A-0 246 418 un procédé d'aluminiage par trempé à chaud d'une bande d'acier inoxydable ferritique dans lequel on préchauffe la bande jusqu'à environ 677°C pour nettoyer sa surface et on chauffe cette bande au-dessus de 843°C dans une atmosphère réductrice.

[0003] Ensuite, on refroidit la bande dans une atmosphère contenant au moins 95% d'hydrogène puis, en évitant tout contact avec l'air ambiant, on trempe ladite bande dans un bain d'aluminium liquide et on l'essore.

[0004] Ce procédé connu présente plusieurs inconvénients.

[0005] Tout d'abord, le préchauffage oxyde fortement la surface de la bande, ce qui conduit à faire passer celle-ci dans une atmosphère d'hydrogène pour réduire les oxydes formés à sa surface.

[0006] Ce procédé s'applique notamment au revêtement d'aluminium pur.

[0007] Or, au contact de l'acier, l'aluminium, lorsqu'il est pur, se combine au fer pour former un alliage fer-aluminium fragile ce qui limite l'aptitude à la déformation de la couche de revêtement et les propriétés d'emploi des bandes d'acier ainsi revêtues.

[0008] La présente invention, a pour but de remédier à ces inconvénients, d'une part en évitant d'utiliser un gaz contenant au moins 95% d'hydrogène, et d'autre part, en permettant de réaliser des revêtements avec un alliage aluminium-silicium.

[0009] En effet, la présence de silicium dans le bain de revêtement permet de contrôler la formation de l'alliage fer-aluminium fragile.

[0010] La présente invention a donc pour objet un procédé de revêtement d'aluminium par trempé à chaud d'une bande d'acier inoxydable ferritique, caractérisé en ce que :

• on préchauffe la bande jusqu'à une température inférieure à 500°C dans une première atmosphère non oxydante,
• on chauffe ladite bande jusqu'à une température inférieure à 950°C dans une deuxième atmosphère non oxydante,
• puis, on amène ladite bande dans une atmosphère non réactive à la température de revêtement,
• et enfin on trempe ladite bande dans un bain de revêtement.

[0011] Selon d'autres caractéristiques :

• ladite première atmosphère non oxydante contient moins de 3% d'oxygène,
• ladite deuxième atmosphère non oxydante a un point de rosée inférieur à - 40°C et de préférence inférieur à - 50°C,
• ladite atmosphère non réactive est de l'azote,
• ladite atmosphère non réactive est un mélange azote-hydrogène,
• l'azote contient moins de 20ppm d'oxygène et a un point de rosée inférieur à - 60°C,
• l'hydrogène contient moins de 10ppm d'oxygène et a un point de rosée inférieur à - 60°C,
• le temps de séjour d'une portion quelconque de la bande dans ladite première atmosphère non oxydante est inférieur à 60 secondes et de préférence inférieur à 45 secondes,
• ladite deuxième atmosphère non oxydante est contenue dans une première zone formée par un four laboratoire et dans une deuxième zone formée par un four de maintien,
• le temps de séjour d'une portion quelconque de la bande dans le four laboratoire est inférieur à 120 secondes et de préférence inférieur à 90 secondes,
• le temps de séjour d'une portion quelconque de la bande (8) dans le four de maintien est inférieur à 220 secondes et de préférence inférieur à 190 secondes,
• ledit bain de revêtement est un mélange d'aluminium et de silicium contenant au plus 11% en poids de silicium.

[0012] De préférence, la bande d'acier inoxydable ferritique contient au plus 25% en poids de chrome.

[0013] L'invention va maintenant être décrite plus en détail en regard des figures annexées, sur lesquelles :

• la Fig. 1 est une vue schématique d'une installation de revêtement en continu pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention,
• la Fig. 2 représente des courbes caractéristiques d'une mesure en spectromètrie de décharge luminescence (SDL) donnant les quantités relatives de l'élément oxygène détectées en surface sur différentes températures T sous une première atmosphère non oxydante.

[0014] Comme représenté sur la figure 1, l'installation de revêtement en continu comprend :

• un four de préchauffage 1,
• un four laboratoire 2,
• un four de maintien 3,
• une zone de refroidissement 4,
• une goulotte 5,
• un bain 6 de métal liquide de revêtement,
• et des buses d'essorage 7.

[0015] La bande d'acier 8 inoxydable ferritique pénêtre dans l'installation par le four de préchauffage 1, dans lequel l'atmosphère est une première atmosphère non oxydante contenant moins de 3% d'oxygène.

[0016] A la sortie de ce four de préchauffage, la température de la bande 8 est inférieure à 500°C et de préférence égale à 460°C, le temps de séjour d'une portion quelconque de ladite bande dans ce four de préchauffage est inférieur à 60 secondes et de préférence inférieure à 45 secondes.

[0017] Ensuite, la bande 8 traverse le four laboratoire 2, puis est déviée par un rouleau 9 pour pénétrer dans Le four de maintien 3 où elle circule en quinconce autour des rouleaux 10.

[0018] L'atmosphère qui règne dans le four laboratoire 2 et dans le four de maintien 3 est constituée par une seconde atmosphère non oxydante et cette atmosphère est réglée pour avoir, en tout point, un point de rosée inférieur à - 40°C et de préférence inférieur à -50°C.

[0019] A la sortie du four laboratoire 2, la température de la bande 8 est inférieure à 950°C et de préférence égale à 900°C, le temps de séjour d'une portion quelconque de ladite bande dans ce four est inférieur à 120 secondes et de préférence inférieur à 90 secondes.

[0020] Dans le four de maintien 3, la température de la bande 8 est maintenue à une température inférieure à 950°C et de préférence égale à 900°C, le temps de séjour d'une portion quelconque de ladite bande dans ce four de maintien est inférieur à 220 secondes et de préférence inférieur à 190 secondes.

[0021] A la sortie du four de maintien 3, la bande 8 pénètre dans la zone de refroidissement 4, puis est déviée par un rouleau 11 pour traverser la goulotte 5 et pour plonger dans le bain 6 de métal de revêtement.

[0022] Ensuite, après être déviée par un rouleau 12, la bande 8 est essorée par du gaz soufflé à travers les buses 7 et évacuée.

[0023] Dans la zone de refroidissement 4, l'atmosphère non réactive est composée d'un mélange d'azote et d'hydrogène et la température de la bande est amenée à une valeur voisine de la température du bain 6 de métal de revêtement de préférence comprise entre 660°C et 730°C.

[0024] Dans la goulotte 5, la température de la bande 8 ne varie pratiquement pas et l'atmosphère de ladite goulotte est soit un mélange d;azote et d'hydrogène, soit de l'azote pur.

[0025] L'azote utilisé pour réaliser le mélange d'azote et d'hydrogène ou pour constituer l'atmosphère de la goulotte 5, contient moins de 20ppm d'oxygène et a un point de rosée inférieur à - 60°C.

[0026] L'hydrogène utilisé pour réaliser le mélange d'azote et d'hydrogène a une teneur en oxygène inférieure à 10ppm et un point de rosée inférieur à - 60°C.

[0027] Etant donné les réglages des atmosphères indiquées ci-dessus, la surface de la bande n'est pas oxydée à l'entrée de la zone de refroidissement.

[0028] De manière remarquable, comme il est mis en évidence sur la figure 2, la quantité de l'élément oxygène détectée en surface sur différentes bandes d'acier ayant été préchauffées à différentes températures T dans le four de préchauffage 1, augmente de façon conséquente lorsque la température desdites bandes testées dépasse 500°C.

[0029] Dans les caractéristiques SDL, L'intensité lumineuse est proportionnelle à la quantité d'oxygène contenue en surface dans la bande d'acier, le temps d'érosion étant lié à l'épaisseur de la couche analysée.

[0030] On remarque que la quantité d'oxygène en surface pour deux températures T = 400°C et T = 500°C est de même ordre de grandeur, alors que la quantité d'oxygène est relativement élevée pour la température T = 600°C.

[0031] Lorsque la température de la bande dans le four de préchauffe 1 est maintenue à environ 500°C, il n'est pas nécessaire de maintenir une atmosphère d'hydrogène dans la zone de refroidissement et dans la goulotte.

[0032] Le bain 6 de métal de refroidissement est un mélange d'aluminium et de silicium contenant jusqu'à environ 11% de silicium en poids.

[0033] A titre d'exemple, une première bande d'acier inoxydable ferritique a été revêtue par trempé dans un bain d'aluminium presque pur dans les conditions suivantes :
. Four de préchauffage 1 :

- température d'ambiance	814°C
- température de la bande en sortie du four	437°C
- teneur en oxygène de l'atmosphère	<2%

. Four laboratoire 2 et four de maintien 3 :

- température de bande en sortie		857°C
- atmosphère	azote	40%
	hydrogène	60%
- Point de rosée		-50°C

. Zone de refroidissement 4 et goulotte 5 :

- température de bande en sortie		710°C
- atmosphère	Azote	100%

. Bain de revêtement 6 :

teneurs en	aluminium	96,92%
	silicium	0,18%
	Fer	2,9%

[0034] La couche de revêtement obtenue a un poids au mètre carre de 89 g/m² et la composition suivante :

Silicium	1%
Fer	19%
Aluminium	80%

[0035] L'acier inoxydable ferritique qui constitue La bande est du type Al Si 409 et contient en poids :

C	0,01%	Cr	11,5%
Si	0,5%	Ti	0,2%

[0036] Un essai d'adhérence à m plis alternés réalisé sur cette bande a donné un résultat de 60. Ce chiffre caractérise l'adhérence du revêtement sur la bande, lorsqu'il est égal à 0, l'adhérence est mauvaise, lorqu'il est égal à 100, l'adhérence est bonne.

[0037] Une deuxième bande d'acier inoxydable ferritique de même composition que la précédente a été revêtue par trempé dans un bain contenant un mélange d'aluminium et de silicium et dans les conditions suivantes :
. Four de préchauffage 1 :

- température d'ambiance	914°C
- température de bande en sortie du four	462°C
- teneur en oxygène de l'atmosphère	< 2%

. Four laboratoire 2 et four de maintien 3 :

- température de bande en sortie		845°C
- atmosphère	azote	40%
	hydrogène	60%
	point de rosée	-50°C

. Zône de refroidissement 4 et goulotte 5 :

- Température de bande en sortie		711°C
- atmosphère	azote	100%

. Bain de revêtement 6 :

teneurs en	Aluminium	87,6%
	Silicium	9,1%
	Fer	3,3%

[0038] La couche de revêtement obtenue ainsi a un poids au mètre carré de 118 g/m² et la composition suivante :

Aluminium	86,8%
Silicium	6%
Fer	7,2%

[0039] L'essai d'adhérence à m plis alternés a donné un résultat de 80.

[0040] Ainsi, le procédé selon L'invention permet d'éviter d'utiliser de l'hydrogène pur et permet également d'obtenir des couches de revêtement à forte teneur an silicium ayant un comportement à l'essai d'adhérence meilleur que celui obtenu avec des revêtements à très faible teneur en silicium.

Revendications

1. Procédé de revêtement d'aluminium par trempé à chaud d'une bande (8) d'acier inoxydable ferritique, caractérisé en ce que :

- on préchauffe la bande (8) jusqu'à une température inférieure à 500°C dans une première atmosphère (1) non oxydante,

- on chauffe ladite bande (8) jusqu'à une température inférieure à 950°C dans une deuxième atmosphère (2, 3) non oxydante,

- puis, on amène ladite bande (8) dans une atmosphère (4) non réactive à la température de revêtement,

- et enfin on trempe ladite bande (8) dans un bain de revêtement (6).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite première atmosphère (1) non oxydante contient moins de 3% d'oxygène.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite deuxième atmosphère (2) non oxydante a un point de rosée inférieur à -40°C et de préférence inférieur à -50°C.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite atmosphère (4) non réactive est de l'azote.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite atmosphère (4) non réactive est un mélange d'azote-hydrogène.

6. Procédé selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que l'azote contient moins de 20ppm d'oxygène et a un point de rosée inférieur à -60°C.

7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'hydrogène contient moins de 10ppm d'oxygène et a un point de rosée inférieur à -60°C.

8. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le temps de séjour d'une portion quelconque de la bande (8) dans ladite première atmosphère (1) non oxydante est inférieur à 60 secondes et de préférence inférieur à 45 secondes.

9. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite deuxième atmosphère non oxydante est contenue dans une première zone formée par un four laboratoire (2) et dans une deuxième zone formée par un four de maintien (3).

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le temps de séjour d'une portion quelconque de la bande (8) dans le four laboratoire (2) est inférieur à 120 secondes et de préférence inférieur à 90 secondes.

11. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le temps de séjour d'une portion quelconque de la bande (8) dans le four de maintien (3) est inférieur à 220 secondes et de préférence inférieur à 190 secondes.

12. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit bain (6) de revêtement est un mélange d'aluminium et de silicium contenant au plus 11% de silicium.

Claims

1. Process for coating with aluminium by hot quenching a strip (8) of ferritic stainless steel, characterised in that:

- the strip (8) is preheated to a temperature less than 500°C in a first non-oxidising atmosphere (1),

- the strip (8) is heated to a temperature of less than 950°C in a second non-oxidising atmosphere (2,3),

- the said strip (8) is then conveyed in a non-reactive atmosphere (4) at the coating temperature,

- and finally the said strip (8) is quenched in a coating bath (6).

2. Process according to claim 1, characterized in that the said first non-oxidising atmosphere (1) contains less than 3% oxygen.

3. Process according to claim 1, characterised in that the said second non-oxidising atmosphere (2) has a dew point of less than -40°C and preferably less than -50°C.

4. Process according to claim 1, characterised in that the said non-reactive atmosphere (4) is nitrogen.

5. Process according to claim 1, characterised in that the said non-reactive atmosphere (4) is a hydrogen-nitrogen mixture.

6. Process according to claims 4 and 5, characterised in that the nitrogen contains less than 20 ppm of oxygen and has a dew point of less than -60°C.

7. Process according to claim 5, characterised in that the hydrogen contains less than 10 ppm oxygen and has a dew point of less than -60°C.

8. Process according to claims 1 and 2, characterised in that the residence time of any portion of the strip (8) in the said first non-oxidising atmosphere is less than 60 seconds and preferably less than 45 seconds.

9. Process according to claims 1 and 2, characterised is that the said second non-oxidising atmosphere is contained in a first zone formed by a hearth furnace (2) and a second zone formed by a holding furnace (3).

10. Process according to claim 9, characterised in that the residence time of any portion of the strip (8) in the hearth furnace (2) is less than 120 seconds and preferably less than 90 seconds.

11. Process according to clam 9, characterised in that the residence time of any portion of the strip (8) in the holding furnace (3) is less than 220 seconds and preferably less than 190 seconds.

12. Process according to claim 1, characterised in that the said coating bath (6) is a mixture of aluminium and silicon containing a maximum of 11% silicon.

Ansprüche

1. Verfahren zur Tauchbeschichtung mit Aluminium eines Bandes (8) aus ferritischem, rostfreiem Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß

- das Band (8) bis auf eine Temperatur unter 500° C in einer nicht-oxidierenden ersten Atmosphäre (1) erwärmt wird,

- das Band (8) auf eine Temperatur unter 950° in einer nicht-oxidierenden zweiten Atmosphäre (2, 3) erwärmt wird,

- dann das Band (8) in eine bei der Beschichtungstemperatur nicht-reaktive Atmosphäre (4) geleitet wird,

- und schließlich das Band (8) in ein Beschichtungsbad (8) getaucht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-oxidierende erste Atmosphäre (1) weniger als 3 % Sauerstoff enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-oxidierende zweite Atmosphäre einen Taupunkt unter -40° C, vorzugsweise unter -50° C, hat.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-reaktive Atmosphäre (4) Stickstoff ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-reaktive Atmosphäte (4) ein Gemisch Stickstoff-Wasserstoff ist.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stickstoff weniger als 20 ppm Sauerstoff enthält und einen Taupunkt unter -60° C hat.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstoff weniger als 10 ppm Sauerstoff enthält und einen Taupunkt unter -60° C hat.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit irgendeines Abschnittes des Bandes (8) in der nicht-oxidierenden ersten Atmosphäre (1) unter 60 Sekunden und vorzugsweise unter 45 Sekunden beträgt.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-oxidierende zweite Atmosphäre in einer ersten Zone, die durch einen Laborofen (2) gebildet ist, und einer zweiten Zone, die durch einen Halteofen (3) gebildet ist, enthalten ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit irgendeines Abschnittes des Bandes (8) in dem Laborofen (2) unter 120 Sekunden und vorzugsweise unter 90 Sekunden liegt.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die verweilseit irgendeines Abschnittes des Bandes (8) in dem Halteofen (3) unter 220 Sekunden und vorzugsweise unter 190 Sekunden liegt.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsbad (6) ein Gemisch aus Aluminium und Silizium mit höchstens 11 % Silizium ist.

Dessins