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Galvanisation à chaud
2024
88,6
2034
155,7
Points clés à retenir
Une usine de galvanisation comprend trois systèmes principaux : le prétraitement, la galvanisation et le post-traitement. Ces systèmes fonctionnent de concert pour nettoyer, revêtir et finir l’acier.
Le système de prétraitement nettoie l'acier. Il élimine la saleté, la graisse et la rouille. Cette étape favorise une bonne adhérence du zinc à l'acier.
Lesystème de galvanisationOn applique un revêtement de zinc sur l'acier. Le système de post-traitement refroidit l'acier et ajoute une couche protectrice finale. Cela rend l'acier résistant et durable.
Système 1 : Le système de prétraitement
Le système de prétraitement est la première et la plus critique étape duprocédé de galvanisationSon rôle principal est de préparer une surface d'acier parfaitement propre. Une surface propre permet au zinc de former une liaison solide et uniforme avec l'acier. Ce système utilise une série de bains chimiques pour éliminer tous les contaminants.
Cuves de dégraissage
Le dégraissage est la première étape du nettoyage. Les pièces en acier arrivent en usine avec des contaminants de surface tels que de l'huile, de la saleté et de la graisse. Les bains de dégraissage éliminent ces substances. Ces bains contiennent des solutions chimiques qui dissolvent les saletés. Voici quelques exemples de solutions courantes :
Solutions dégraissantes alcalines
Solutions dégraissantes acides
Dégraissants alcalins haute température
En Amérique du Nord, de nombreuses entreprises de galvanisation utilisent des solutions d'hydroxyde de sodium chauffées. Ces bains alcalins sont généralement chauffés entre 80 et 85 °C (176 et 185 °F). Cette température améliore l'efficacité du nettoyage sans les coûts énergétiques élevés liés à l'ébullition de l'eau.
Réservoirs de rinçage
Après chaque traitement chimique, l'acier est transféré dans un bain de rinçage. Le rinçage élimine tout résidu de produit chimique du bain précédent. Cette étape évite la contamination du bain suivant. Un rinçage correct est essentiel pour une finition de qualité.
Norme industrielle :Conformément à la norme SSPC-SP 8 relative au décapage, l'eau de rinçage doit être propre. La quantité totale d'acide ou de sels dissous entraînée dans les cuves de rinçage ne doit pas dépasser deux grammes par litre.
Cuves de décapage à l'acide
L'acier est ensuite plongé dans un bain de décapage acide. Ce bain contient une solution acide diluée, généralement de l'acide chlorhydrique. L'acide a pour rôle d'éliminer la rouille et la calamine, qui sont des oxydes de fer présents à la surface de l'acier. Le décapage révèle l'acier nu et propre, le préparant ainsi pour l'étape finale de préparation.
Cuves de fluxage
Le fluxage est la dernière étape du prétraitement. L'acier propre est plongé dans un bain de fluxage.réservoir à fluxLe bain contient une solution de chlorure de zinc et d'ammonium. Cette solution dépose une couche cristalline protectrice sur l'acier. Cette couche remplit une double fonction : elle effectue un micro-nettoyage final et protège l'acier de l'oxygène de l'air. Ce film protecteur empêche la formation de nouvelle rouille avant l'entrée de l'acier dans le bain de zinc chaud.
Après le prétraitement, l'acier est acheminé vers le système de galvanisation. Ce système a pour but d'appliquer larevêtement protecteur en zincIl se compose de trois éléments principaux : un four de séchage, un four de galvanisation et une cuve de zinc. Ces éléments fonctionnent de concert pour créer la liaison métallurgique entre l’acier et le zinc.
Four de séchage
Le four de séchage est la première étape de ce système. Sa fonction principale est de sécher complètement l'acier après l'étape de fluxage. Les opérateurs chauffent généralement le four à environ 200 °C (392 °F). Cette température élevée permet d'évaporer toute trace d'humidité résiduelle. Un séchage complet est essentiel car il prévient les explosions de vapeur dans le zinc chaud et évite les défauts de revêtement tels que les piqûres.
Les fours de séchage modernes intègrent des conceptions permettant des économies d'énergie. Ces caractéristiques réduisent la consommation de combustible et améliorent l'efficacité de l'installation.
Ils peuvent utiliser les gaz d'échappement du four pour préchauffer l'acier.
Ils comprennent souvent des systèmes de récupération de chaleur.
Ils assurent une répartition optimale et uniforme de la chaleur.
Four de galvanisation
Le four de galvanisation fournit la chaleur intense nécessaire à la fusion du zinc. Ces puissants appareils entourent le bain de zinc et maintiennent le zinc en fusion à une température précise. Les fours utilisent plusieurs technologies de chauffage avancées pour fonctionner efficacement. Les types courants comprennent :
Brûleurs à haute vitesse à impulsion
Fournaises à chauffage indirect
Fours électriques
La sécurité avant toutLes fours fonctionnent à des températures extrêmement élevées, ce qui rend la sécurité primordiale. Ils sont construits avec une isolation haute température, des capteurs numériques pour surveiller la température de la cuve et des conceptions permettant une inspection facile des brûleurs et des vannes de régulation.
Bouilloire en zinc
Le bain de zinc est le grand récipient rectangulaire qui contient le zinc en fusion. Il est placé directement à l'intérieur du four de galvanisation, qui le chauffe. Le bain doit être extrêmement résistant pour supporter les températures élevées constantes et la nature corrosive du zinc liquide. C'est pourquoi les fabricants utilisent un acier spécial à faible teneur en carbone et en silicium. Certains bains peuvent également être revêtus intérieurement de briques réfractaires pour une durée de vie accrue.
Système 3 : Le système post-traitement
Le système post-traitement est l'étape finale duprocédé de galvanisationSon but est de refroidir l'acier fraîchement revêtu et d'appliquer une couche protectrice finale. Ce système garantit au produit l'aspect souhaité et une durabilité à long terme. Ses principaux composants sont les bains de trempe et les stations de passivation.
Cuves de trempe
Après sa sortie du bain de zinc, l'acier est encore extrêmement chaud, à environ 450 °C. Les bains de trempe refroidissent rapidement l'acier. Ce refroidissement rapide stoppe la réaction métallurgique entre le zinc et le fer. Si l'acier refroidit lentement à l'air libre, cette réaction peut se poursuivre, donnant un aspect mat et moucheté. La trempe permet d'obtenir un aspect plus brillant et plus uniforme. Cependant, certains aciers ne se prêtent pas à la trempe car le changement brutal de température peut provoquer des déformations.
Les opérateurs utilisent différents liquides, ou milieux, pour la trempe en fonction du résultat souhaité :
Eau:Assure un refroidissement très rapide, mais peut former des sels de zinc amovibles à la surface.
Huiles:Refroidir l'acier moins sévèrement que l'eau réduit le risque de fissuration tout en améliorant la ductilité.
Sels fondus :Offrir une vitesse de refroidissement plus lente et plus contrôlée, minimisant ainsi la distorsion.
Passivation et finition
La passivation est le traitement chimique final. Ce procédé consiste à appliquer une fine couche invisible sur la surface galvanisée. Cette couche protège le nouveau revêtement de zinc contre l'oxydation prématurée et la formation de rouille blanche pendant le stockage et le transport.
Note relative à la sécurité et à l'environnement :Historiquement, la passivation utilisait souvent des agents contenant du chrome hexavalent (Cr6). Cependant, ce produit chimique est toxique et cancérigène. Des organismes gouvernementaux comme l'OSHA (Occupational Safety and Health Administration) aux États-Unis en réglementent strictement l'utilisation. Compte tenu de ces préoccupations sanitaires et environnementales, l'industrie utilise désormais largement des alternatives plus sûres, telles que le chrome trivalent (Cr3+) et les agents de passivation sans chrome.
Cette dernière étape garantitproduit galvaniséarrive à destination propre, protégé et prêt à l'emploi.
Systèmes de soutien essentiels à l'échelle de l'usine
Les trois principaux systèmes d'une usine de galvanisation dépendent de systèmes de support essentiels pour fonctionner en toute sécurité et efficacement. Ces systèmes, déployés à l'échelle de l'usine, gèrent la manutention des matériaux, les opérations de revêtement spécialisées et la sécurité environnementale. Ils assurent la liaison entre les différents processus, du début à la fin.
Système de manutention des matériaux
Le système de manutention permet de déplacer les pièces métalliques lourdes dans l'ensemble de l'usine. Les usines de galvanisation modernes nécessitent des ponts roulants et autres équipements de haute qualité pour gérer le flux de production. Ces équipements doivent supporter le poids des pièces et résister à des températures élevées et à l'exposition à des produits chimiques.
Grues
palans
Convoyeurs
Haltères
Les opérateurs doivent tenir compte de la capacité de charge maximale de cet équipement. Pour les pièces extrêmement lourdes, il est recommandé de consulter le galvaniseur afin de s'assurer que son système peut supporter le poids. Cette planification permet d'éviter les retards et garantit une manutention en toute sécurité.
Équipement de galvanisation des composants structuraux
Les plantes utilisentÉquipement de galvanisation des composants structurauxPour obtenir un revêtement de zinc uniforme sur des pièces de grande taille ou complexes, il est essentiel de recourir à un procédé de galvanisation spécifique. Le trempage classique peut s'avérer insuffisant pour les pièces aux formes irrégulières ou présentant des surfaces internes complexes. Cet équipement spécialisé utilise des techniques avancées, telles que le déplacement contrôlé des pièces ou des systèmes de pulvérisation automatisés, afin de garantir une répartition homogène du zinc fondu sur toutes les surfaces. L'utilisation d'un équipement de galvanisation adapté est primordiale pour répondre aux normes de qualité, notamment pour les poutres de grande taille ou les assemblages complexes. Un usage correct de cet équipement garantit une finition uniforme et protectrice.
Extraction et traitement des fumées
Le procédé de galvanisation génère des fumées, notamment au niveau des bains de décapage acide et desbouilloire en zinc chaudeUn système d'extraction et de traitement des fumées est essentiel à la sécurité des travailleurs et à la protection de l'environnement. Ce système capte les vapeurs nocives à la source, purifie l'air grâce à des épurateurs ou des filtres, puis le rejette en toute sécurité.
Sécurité et environnement :L'extraction efficace des fumées protège les employés contre l'inhalation de vapeurs chimiques et empêche le rejet de polluants dans l'atmosphère, garantissant ainsi la conformité de l'usine aux réglementations environnementales.
Une usine de galvanisation clé en main intègre trois systèmes principaux. Le prétraitement nettoie l'acier pour favoriser l'adhérence du zinc. Le système de galvanisation applique le revêtement, et le post-traitement assure la finition du produit. Les systèmes auxiliaires, notamment les équipements de galvanisation de composants structuraux, unifient l'ensemble du processus. Les usines modernes utilisent l'automatisation et des indicateurs clés de performance pour améliorer leur efficacité et leur durabilité.
