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EP0744222A1 - Procédé et dispositif de revêtement de bandes métalliques - Google Patents

Procédé et dispositif de revêtement de bandes métalliques Download PDF

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EP0744222A1
EP0744222A1 EP96400929A EP96400929A EP0744222A1 EP 0744222 A1 EP0744222 A1 EP 0744222A1 EP 96400929 A EP96400929 A EP 96400929A EP 96400929 A EP96400929 A EP 96400929A EP 0744222 A1 EP0744222 A1 EP 0744222A1
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EP
European Patent Office
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solvents
oven
gas
injected
tunnel
Prior art date
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EP96400929A
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German (de)
English (en)
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EP0744222B1 (fr
Inventor
Didier Delaunay
Hugues Amaury Jean Vialla
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.)
Fives Stein SA
Original Assignee
Stein Heurtey 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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=9479301&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP0744222(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Stein Heurtey SA filed Critical Stein Heurtey SA
Publication of EP0744222A1 publication Critical patent/EP0744222A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0744222B1 publication Critical patent/EP0744222B1/fr
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Revoked legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/02—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by baking
    • B05D3/0254—After-treatment
    • B05D3/0281—After-treatment with induction heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B23/00—Heating arrangements
    • F26B23/02—Heating arrangements using combustion heating
    • F26B23/022—Heating arrangements using combustion heating incinerating volatiles in the dryer exhaust gases, the produced hot gases being wholly, partly or not recycled into the drying enclosure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/32—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action
    • F26B3/34—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action by using electrical effects
    • F26B3/343—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action by using electrical effects in combination with convection

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for depositing and drying a protective or decorative coating on a continuously moving metal strip.
  • paint This contains organic or aqueous solvents and, after the deposition of the paint layer on the strip, the assembly is heated in order to facilitate the evaporation of the solvents and to allow the paint to cook. For safety reasons, and in order to control polluting emissions, the solvents thus evaporated are continuously extracted in order to be possibly incinerated.
  • the heating of the strip provided with its paint coating can be carried out by various means, in particular by blowing hot air or infrared or electromagnetic induction heating systems.
  • Heating by electromagnetic induction has the advantage of heating the paint by the substrate (that is to say by the strip), the heat flow propagating towards the outside, which facilitates the evaporation of the solvents.
  • this heating mode has the characteristic of heating only the metal strip, the atmosphere and the walls of the oven remaining relatively cold. If this characteristic brings the advantage of limiting heat losses, it has in particular the disadvantage of causing a recondensation of the evaporated solvents on the coldest parts of the oven walls, the temperature of which is generally lower than the dew point of the solvents.
  • the water cooling circuits of the coils of the electromagnetic induction heating device also constitute preferred condensation points.
  • the resulting condensates are particularly troublesome when they fall on the coating freshly deposited on the strip, or on the rollers for applying the coating in contact with the latter. As a result, the coating is no longer uniform, which implies a defect in appearance and possibly protection.
  • the present invention has therefore set itself the objective of avoiding such recondensations of the solvents and the principle which it implements consists firstly in raising the temperature of the atmosphere of the furnace beyond the dew point of the solvents and on the other hand, to separate the atmosphere from the cold spots thanks to a particular design of the oven tunnel.
  • the present invention relates, firstly, to a method of protective or decorative coating of a continuously moving metal strip according to which said strip, after having received its coating, is heated by electromagnetic induction in a tunnel oven to evaporate the solvents and ensuring the baking of the coating, the solvents being continuously extracted from the enclosure of said oven, characterized in that a gas chosen is injected into the oven so that the internal walls of said oven are at a temperature above the point dew of solvents and making the oven gas-tight and thermally insulated to keep internal walls hot above this dew point.
  • the present invention secondly also relates to a device for implementing the method as defined above, consisting of a tunnel oven continuously traversed by the metal strip and comprising at least one inductor for heating the strip , this device being characterized in that the internal walls of said tunnel furnace are thermally insulated and gas tight, said walls being transparent to the electromagnetic field and non-electrically conductive and in that means are provided for injecting hot gas respectively at the inlet and outlet of the tunnel oven and at least one suction point for the atmosphere of the oven loaded with solvents.
  • the oven according to the present invention is in the form of a tunnel oven comprising an outer casing 4 and through which the metal strip 1, to be provided with a protective or decorative coating, moves continuously.
  • the tunnel oven comprises two sections of oven each provided with their inductor. This tunnel follows the oven pass line which can be vertical, horizontal (as illustrated in the figures) or oblique.
  • This furnace is heated by electromagnetic induction and the cooled turns of the inductors are shown diagrammatically at 5. This induction heating ensures, in known manner, on the one hand the cooking of the coating previously deposited on the strip 1 and on the other hand, the evaporation of the solvents contained in the coating material.
  • a gas is injected into the tunnel 2, at a temperature chosen so that the internal walls of the furnace are at a temperature above the dew point of the solvents.
  • This temperature will depend on the characteristics of the solvents used and it may possibly be higher than the final temperature of the strip. It will generally be greater than 100 ° C and, in the case of organic solvents, it will preferably be of the order of 150 ° C.
  • the invention also provides a device for regulating the temperature of the injected gas.
  • the gas thus injected will generally be air; however, one can choose a gas which has any composition.
  • Figure 1 there is shown at 7, the injection sheath of the preheated gas. In this figure, we see that the injection of gas takes place at the inlet and outlet of the oven.
  • the oven has a system for extracting the atmosphere from the oven loaded with solvents.
  • Figure 1 there is shown in 6 the suction sheath of this atmosphere.
  • the extraction of the atmosphere loaded with solvents can be carried out either at a single point or at several points.
  • the oven comprises several separate inductors, as illustrated in the nonlimiting embodiment shown in FIG. 1, the extraction is carried out, preferably between two inductors. Of course, the extraction rate must remain in accordance with safety standards.
  • the solvents thus extracted are used to preheat the gas injected according to the process specified above.
  • the method of the invention also provides for making the oven gas-tight and thermally insulated in order to keep the internal walls hot.
  • the oven is waterproof with respect to solvents, transparent to the magnetic field and it has good thermal insulation and good mechanical strength.
  • the system for assembling the tunnel 2 to the field coils 5 and the various tunnel elements between them is designed so as not to substantially modify these properties.
  • each sealed tunnel section 2 there is shown diagrammatically at 3 the thermal insulation which is provided according to the invention in each sealed tunnel section 2.
  • This thermal insulation can be produced according to any known, appropriate technique.
  • a paint is applied continuously applied to both sides of a strip of steel circulating horizontally.
  • the thickness of the strip varies from 0.3 to 2.5 mm and its width from 700 to 1500 mm. Its speed is between 30 and 150 m per minute and the metal flow can reach 60 tonnes per hour.
  • the oven composed of three inductors, has a total length of around 11 m.
  • the present invention is not limited to the exemplary embodiments and implementation, nor to the exemplary embodiment, described and mentioned above, but that it encompasses all variants thereof.
  • the pass line of the strip can be either vertical, oblique or horizontal.

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Abstract

Procédé et dispositif de revêtement protecteur ou décoratif d'une bande métallique (1) en déplacement continu selon lequel ladite bande, après avoir reçu son revêtement, est chauffée par induction électromagnétique dans un four tunnel (2) pour évaporer les solvants et assurer la cuisson du revêtement, les solvants étant extraits en continu de l'enceinte dudit four, selon lesquels on injecte dans le four un gaz à une température supérieure au point de rosée des solvants et l' on rend le four étanche aux gaz et isolé thermiquement (3) pour conserver des parois internes chaudes, au dessus de ce point de rosée. <IMAGE>

Description

  • La présente invention concerne un procédé et un dispositif de dépôt et de séchage d'un revêtement protecteur ou décoratif sur une bande métallique se déplaçant de façon continue.
  • La technique de dépôt et de séchage d'un tel revêtement est couramment utilisée sur des bandes métalliques, sur lesquelles le revêtement, contenant des composants pouvant être métalliques, organiques ou aqueux, est généralement déposé sous forme liquide.
  • Parmi les nombreux exemples relatifs à cette technique, on citera en particulier l'application de peinture. Celle-ci contient des solvants organiques ou aqueux et, après le dépôt de la couche de peinture sur la bande, l'ensemble est chauffé afin de faciliter l'évaporation des solvants et de permettre la cuisson de la peinture. Pour des raisons de sécurité, et afin de maîtriser les émissions polluantes, les solvants ainsi évaporés sont extraits en continu afin d'être éventuellement incinérés. Le chauffage de la bande pourvue de son revêtement de peinture peut être effectué par divers moyens notamment par soufflage d'air chaud ou des systèmes de chauffage à infrarouge ou à induction électromagnétique.
  • Le chauffage par induction électromagnétique présente l'avantage de chauffer la peinture par le substrat (c'est-à-dire par la bande), le flux thermique se propageant vers l'extérieur, ce qui facilite l'évaporation des solvants. En revanche, ce mode de chauffage présente la caractéristique de ne chauffer que la bande métallique, l'atmosphère et les parois du four restant relativement froides. Si cette caractéristique apporte l'avantage de limiter les pertes thermiques, elle présente notamment l'inconvénient de provoquer une recondensation des solvants évaporés sur les parties les plus froides des parois du four, dont la température est en général inférieure au point de rosée des solvants.
  • En outre, les circuits de refroidissement d'eau des bobines du dispositif de chauffage par induction électromagnétique constituent également des points de condensation privilégiés. Les condensats résultant sont particulièrement génants lorsqu'ils retombent sur le revêtement fraîchement déposé sur la bande, ou sur les rouleaux d'application du revêtement en contact avec celle-ci. Il en résulte que le revêtement n'est plus uniforme, ce qui implique un défaut d'aspect et éventuellement de protection.
  • Pour pallier ces inconvénients, on a envisagé diverses solutions notamment celle consistant à limiter la recondensation des solvants, par exemple en réalisant une augmentation du débit d'air dans le four. Cependant, l'expérience démontre que les solutions ainsi envisagées s'avèrent peu efficaces et souvent incompatibles avec un fonctionnement économique de l'installation.
  • La présente invention s'est donc fixé pour objectif d'éviter de telles recondensations des solvants et le principe qu'elle met en oeuvre consiste d'une part à élever la température de l'atmosphère du four au-delà du point de rosée des solvants et d'autre part, à séparer l'atmosphère des points froids grâce à une conception particulière du tunnel du four.
  • En conséquence, la présente invention concerne, en premier lieu, un procédé de revêtement protecteur ou décoratif d'une bande métallique en déplacement continu selon lequel ladite bande, après avoir reçu son revêtement, est chauffée par induction électromagnétique dans un four tunnel pour évaporer les solvants et assurer la cuisson du revêtement, les solvants étant extraits en continu de l'enceinte dudit four, caractérisé en ce que l'on injecte dans le four un gaz choisi de façon que les parois internes dudit four soient à une température supérieure au point de rosée des solvants et en ce que l'on rend le four étanche aux gaz et isolé thermiquement pour conserver des parois internes chaudes au dessus de ce point de rosée.
  • La présente invention, en second lieu vise également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé tel que défini ci-dessus, constitué d'un four tunnel traversé en continu par la bande métallique et comprenant au moins un inducteur pour le chauffage de la bande, ce dispositif étant caractérisé en ce que les parois internes dudit four tunnel sont isolées thermiquement et étanches aux gaz, lesdites parois étant transparentes au champ électro-magnétique et non conductrices électriques et en ce qu'on prévoit des moyens d'injection de gaz chaud respectivement à l'entrée et à la sortie du four tunnel et au moins un point d'aspiration de l'atmosphère du four chargée en solvants.
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après en référence au dessin annexé qui en illustre un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur le dessin :
    • La figure 1 est une vue schématique représentant un four selon l'invention en coupe axiale longitudinale et,
    • La figure 2 est une vue à échelle agrandie représentant une partie du four illustrée par la figure 1.
  • En se référant aux figures, on voit que le four selon la présente invention se présente sous la forme d'un four tunnel comportant une enveloppe extérieure 4 et au travers duquel la bande métallique 1, devant être munie d'un revêtement protecteur ou décoratif, se déplace en continu. Dans l'exemple illustré par la figure 1 et qui n'a aucun caractère limitatif, le four tunnel comporte deux sections de four munies chacune de leur inducteur. Ce tunnel suit la ligne de passe du four qui peut être verticale, horizontale (comme illustré sur les figures) ou oblique. Ce four est chauffé par induction électromagnétique et l'on a représenté schématiquement en 5 les spires refroidies des inducteurs. Ce chauffage par induction assure, de façon connue, d'une part la cuisson du revêtement préalablement déposé sur la bande 1 et d'autre part, l'évaporation des solvants contenus dans le matériau de revêtement.
  • Selon la présente invention, on injecte un gaz dans le tunnel 2, à une température choisie de manière que les parois internes du four soient à une température supérieure au point de rosée des solvants. Cette température dépendra des caractéristiques des solvants utilisés et elle peut éventuellement être supérieure à la température finale de la bande. Elle sera généralement supérieure à 100°C et, dans le cas de solvants organiques, elle sera de préférence de l'ordre de 150°C. Pour assurer un bon fonctionnement de l'installation, l'invention prévoit d'ailleurs un dispositif de régulation de la température du gaz injecté. Le gaz ainsi injecté sera généralement de l'air ; cependant on peut choisir un gaz qui présente une composition quelconque. Sur la figure 1, on a représenté en 7, la gaine d'injection du gaz préchauffé. Sur cette figure, on voit que l'injection du gaz s'effectue à l'entrée et à la sortie du four.
  • Le four comporte un système d'aspiration de l'atmosphère du four chargée en solvants. Sur la figure 1, on a représenté en 6 la gaine d'aspiration de cette atmosphère. L'extraction de l'atmosphère chargée en solvants peut s'effectuer soit en un point unique, soit en plusieurs points. Lorsque le four comprend plusieurs inducteurs séparés, comme illustré dans le mode de réalisation non limitatif représenté sur la figure 1, l'extraction est menée, de préférence entre deux inducteurs. Bien entendu, le débit d'extraction doit rester conforme aux normes de sécurité.
  • Selon l'invention, et dans la mesure où l'on prévoit des moyens d'incinération des solvants, les solvants ainsi extraits sont utilisés pour préchauffer le gaz injecté selon le procédé spécifié ci-dessus.
  • Le procédé de l'invention prévoit également de rendre le four étanche aux gaz et isolé thermiquement afin de conserver des parois internes chaudes. Ainsi, le four est étanche vis à vis des solvants, transparent au champ magnétique et il présente une bonne isolation thermique et une bonne tenue mécanique. Le système d'assemblage du tunnel 2 aux bobines inductrices 5 et des différents éléments de tunnel entre eux est conçu de façon à ne pas modifier sensiblement ces propriétés.
  • Sur les figures on a schématisé en 3 l'isolant thermique qui est prévu selon l'invention dans chaque section de tunnel étanche 2. Cet isolant thermique peut être réalisé selon toute technique connue, appropriée.
  • En dehors de la suppression des recondensations des solvants, qui permet ainsi qu'on l'a mentionné ci-dessus de maintenir la qualité du produit revêtu, l'invention apporte d'autres avantages parmi lesquels on peut citer notamment :
    • une amélioration du rendement thermique du four lorsque le gaz chaud injecté dans le four est préchauffé par un incinérateur, ceci en raison de la réduction des pertes par les parois de l'inducteur;
    • une amélioration de la propreté du four, ce qui diminue la fréquence des opérations de maintenance liées au nettoyage du four.
  • On décrira maintenant un exemple d'application de l'invention, étant entendu que cet exemple ne présente aucun caractère limitatif.
  • Dans cette application industrielle, on cuit une peinture appliquée en continu sur les deux faces d'une bande d'acier circulant horizontalement. L'épaisseur de la bande varie de 0,3 à 2,5 mm et sa largeur de 700 à 1500 mm. Sa vitesse est comprise entre 30 et 150 m par minute et le débitde métal peut atteindre 60 tonnes par heure.
  • Dans un cas de dimensionnement particulier, une bande de 0,8 mm d'épaisseur et 1 250 mm de largeur, circulant à la vitesse de 80 m par minute, est chauffée jusqu'à environ 240°C. Le four, composé de trois inducteurs, a une longueur totale d'environ 11 m.
  • Les conditions de mise en oeuvre du procédé de l'invention sont les suivantes :
    • on injecte de l'air chaud à l'entrée et à la sortie du four. Cet air, produit par l'incinérateur, est dilué par de l'air frais et injecté à la température voisine de 150°C ;
    • on extrait l'air chargé en solvants en un point unique, situé entre le premier et le deuxième inducteur. Le débit maximal est de 25 000 m3 par heure pour 300 litres de solvants déposés par heure ;
    • le tunnel étanche est composé de trois sections, séparées par deux gaines en aluminium, ou autre matériau amagnétique, chaque section correspondant à un inducteur. Les fixations tunnel/gaine sont assurées de façon étanche à l'aide de brides.
  • Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation et de mise en oeuvre, ni à l'exemple de réalisation, décrits et mentionnés ci-dessus mais qu'elle en englobe toutes les variantes. En particulier, on notera que la ligne de passe de la bande peut être indiféremment verticale, oblique ou horizontale.

Claims (13)

  1. Procédé de revêtement protecteur ou décoratif d'une bande métallique en déplacement continu selon lequel ladite bande, après avoir reçu son revêtement, est chauffée par induction électromagnétique dans un four tunnel pour évaporer les solvants et assurer la cuisson du revêtement, les solvants étant extraits en continu de l'enceinte dudit four, caractérisé en ce que l'on injecte dans le four un gaz à une température supérieure au point de rosée des solvants et en ce que l' on rend le four étanche aux gaz et isolé thermiquement pour conserver des parois internes chaudes, au dessus de ce point de rosée.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz est injecté à une température qui dépend des caractéristiques des solvants utilisés.
  3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le gaz est injecté à une température supérieure à 100°C.
  4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que, dans le cas de solvants organiques, la température d'injection du gaz est de l'ordre de 150°C.
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le gaz est de l'air chaud.
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le gaz injecté est préalablement réchauffé dans un incinérateur des solvants.
  7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les solvants sont extraits en un point unique.
  8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que les solvants sont extraits en plusieurs points.
  9. Dispositif pour la mise en oeuvre de procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, constitué d'un four tunnel (2) traversé en continu par la bande métallique (1) et comprenant au moins un inducteur (5) pour le chauffage de la bande caractérisé en ce que les parois internes dudit four tunnel (2) sont isolées thermiquement (3) et étanches aux gaz, lesdites parois étant transparentes au champ électro-magnétique et non conductrices électriques et en ce qu'on prévoit des moyens d'injection (7) de gaz chaud respectivement à l'entrée et à la sortie du four tunnel et au moins un point d'aspiration (6) de l'atmosphère du four chargée en solvants.
  10. Dispositif selon la revendication 9 caractérisé en ce que, dans le cas où le four tunnel comporte plusieurs inducteurs séparés (5), l'aspiration des solvants s'effectue entre deux inducteurs.
  11. Dispositif selon l'une des revendications 9 ou 10 caractérisé en ce qu'il comporte un incinérateur alimenté à partir de l'aspiration (6) des solvants du four pour assurer le réchauffage du gaz injecté dans le four.
  12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 11 caractérisé en ce qu'il comporte un système de régulation de la température du gaz chaud injecté dans le four.
  13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 12 caractérisé en ce que la ligne de passe de la bande est indiféremment verticale, oblique ou horizontale.
EP96400929A 1995-05-23 1996-04-30 Procédé de revêtement de bandes métalliques Revoked EP0744222B1 (fr)

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