La présente invention est relative à un dispositif de refroi¬ dissement pour fil machine étalé en spires non coaxiales sur un convoyeur, ce dispositif pouvant être utilisé indifférem¬ ment dans tout traitement thermique, particulièrement à la sortie du laminoir, comprenant une ou plusieurs phases de refroidissement.

Le refroidissement du fil machine étalé en spires non coaxia¬ les sur un convoyeur est bien connu et peut être réalisé de plusieurs manières différentes.

Par exemple, un tel refroidissement peut être produit par soufflage d'air, mais cette modalité ne donne pas satisfac¬ tion dans tous les cas, à cause d'une intensité ce refroidis¬ sement relativement limitée et d'une homogénéité de refroi¬ dissement insuffisante.

O PI

Un tel refroidissement peut également être produit par immersion dans de l'eau bouillante avec les avantages d'une bonne homogé¬ néité et d'une intensité de refroidissement plus importante que celle du soufflage d'air. Cette modalité comporte des particula¬ rités technologiques à cause de la différence de niveau et de la longueur nécessaire pour effectuer l'immersion dans l'eau bouil¬ lante du convoyeur supportant les spires (déflexion, etc...). Le volume d'eau utilisé dans ce type de refroidissement est de ce fait assez important, ce qui peut être la cause de certaines dif¬ ficultés dans les cas où la régulation de la température doit être assurée. C'est en particulier pour cette raison que la tem¬ pérature de l'eau reste maintenue à 1*ébullition.

Le demandeur a eu l'idée originale de mettre au point un dis¬ positif susceptible ce convenir dans tous les cas où un re¬ froidissement de fil machine étalé en spires non coaxiales sur un convoyeur doit être pratiqué, quel que soit le type ou la phase de traitement dans lequel cette opération doit s'insérer. Un tel dispositif constitue précisément l'objet de la présente invention.

Si le traitement comprend plusieurs opérations ^* de refroidis¬ sement rapide, plusieurs dispositifs conformes à l'invention peuvent être utilisés aux différents stades correspondant à ces opérations.

Cette invention , basée sur l'utilisation d'un convoyeur horizontal ou sensiblement horizontal sur lequel est étalé le fil en spires non coaxiales, comprend dans son principe, des moyens aptes à élever le niveau d'un milieu liquide pour re¬ couvrir les spires ce fil situées sur le convoyeur et des moyens aptes à abaisser le niveau de ce même milieu; on peut ainsi mettre à volonté le r-iilieu liquide en contact ou non avec les spi¬ res de fil.

- 3 - Cette invention permet de satisfaire aux exigences auxquelles une opération de refroidissement mise en oeuvre dans un traite¬ ment thermique de fil machine devrait répondre :

- homogénéité du refroidissement,

- réglage de l'intensité du refroidissement,

- facilité d'installation sans modification des trains exis¬ tants,

- rapidité de commutation du refroidissement milieu liquide-air.

Le dispositif faisant l'objet de la présente invention, dispo¬ sitif destiné au refroidissement du fil machine étalé en spires non coaxiales sur un convoyeur, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend une cuve munie d'orifices d'entrée et de sortie d'un convoyeur horizontal ou sensiblement horizontal, destiné à recevoir le fil à refroidir, en ce que la dite cuve comporte en dessous du niveau des orifices d'entrée et de sortie du convoyeur, un compartiment de préférence central, dit d'ali¬ mentation, avec des moyens d'alimentation en milieu liquide de refroidissement, et des compartiments dits de récupération du mi¬ lieu liquide de refroidissement, de préférence situés aux extré¬ mités amont et aval du dit compartiment d'alimentation, et au- dessus du dit niveau des orifices d'entrée et de sortie du con¬ voyeur un compartiment dit de recouvrement eu fil à refroidir, et en ce que les compartiments d'alimentation, de recouvrement et de récupération ainsi qu'une pompe constituent un circuit fermé de circulation du milieu liquide.

Par milieu liquide, il faut comprendre un milieu constitué soit de liquide uniquement, soit par exemple de l'eau, soit d'un liquide contenant en solution et/ou en suspension, des éléments tensio-actifs, des inhibiteurs de corrosion, des matières qui renforcent le pouvoir décapant ou la capacité de transfert calorifique, des sels minéraux ou organiques, etc...; de même une émulsion par exemple eau/huile, est é- galement considérée comme un milieu liquide, au sens ce l'in¬ vention.

Suivant une première modalité de l'invention, les moyens d' ali¬ mentation en milieu liquide permettent une circulation rapide de ce milieu et une commutation pratiquement instantanée du refroi¬ dissement sous milieu liquide au refroidissement à l'air.

Suivant une deuxième modalité de l'invention, le dispositif comprend des moyens pour régler la température du milieu liquide en fonction du traitement à réaliser et/ou des moyens pour con¬ trôler l'émission de vapeur de ce milieu liσuide.

Suivant une troisième modalité de l'invention, le dispositif comprend des moyens pour filtrer le milieu liquide utilisé (élimination des boues) .

Suivant encore une autre modalité de l' invention,le passage de tout ou au moins de la majeure partie du milieu liquide de refroidis¬ sement du compartiment d'alimenta ion dans le compartiment de re¬ couvrement est réalisé le long des parois latérales de la cuve.

Selon une variante de cette modalité, le passage du milie liσuide de refroidissement le long des parois de la cuve est assuré au travers d'ouies dites ouieε latérales, ménagées dans une paroi séparant le compartiment d'alimentation et le compartiment de recouvrement.

Suivant cette disposition de l'invention, le milieu de refroidis¬ sement entrant par les dites ouïes latérales se répand dans le compartiment de recouvrement d'une part vers la partie centrale de ce compartiment, située entre les ouïes latérales et d'autre part respectivement vers les zones en amont et en aval de cette partie centrale.

Encore dans une modalité particulière du dispositif de l'inven¬ tion le compartiment d'alimentation comporte des déflecteurs

pour diriger le milieu liquide vers les parois latérales de la cuve.

On comprend immédiatement que cette façon de faire circuler le milieu liquide met de façon permanente en contact le milieu liquide le plus frais - aux entrées du compartiment de recouvrement - et la masse de métal la plus importante, c'est-à-dire celle située le long des parois latérales du compartiment, là où les spires non coaxiales reposent jointivement les unes sur les autres; par la suite, le milieu liquide se répand dans la totalité du com¬ partiment.

Suivant l'invention, les ouïes latérales pour le passage du milieu liquide peuvent être de formes et de dimensions quelcon¬ ques, pour autant qu'elles soient aptes à jouer leur rôle ce diffuseur approprié du milieu liquide _sur le fil en spire; il ne sort pas de l'invention d'utiliser à la fois des ouïes laté¬ rales pour assurer le passage de la plus grande partie du milieu liσuide, et ces orifices écartés des parois de la cuve pour permettre une alimentation secondaire en travers de la cuve.

Dans une réalisation particulière du dispositif perfectionné, objet de l'invention, on dispose, en dessous du niveau du con¬ voyeur et au-dessus du compartiment d'alimentation et partielle¬ ment au-dessus du compartiment de récupération du milieu liσuide une plaque de séparation dite pleine, dans laquelle on ménage éventuellement des orifices de préférence obturables à l'aide de volets, par exec-ple à glissières.

Encore suivant l'invention, la cuve peut être munie, à un niveau situé sous le convoyeur, d'un grillage ou d'une plaque perforée au-dessus des compartiments de récupération du milieu liquide.

Egalement suivant l'invention, le dispositif comprend des moyens

- 6 - pour modifier la surface de la zone de recouvrement des spires par le milieu liquide, ces moyens consistant avantageusement en dispositifs d'obturation par exemple disposés contre le grillage ou la plaque perforée située dans les zones d'évacua¬ tion du milieu liquide.

Suivant encore une modalité de l'invention, le dispositif compor¬ te des moyens de retenue du milieu liquide par exemple constitués par des clapets situés au-dessus du niveau des dits orifices d'entrée et de sortie du convoyeur, clapets dont les extrémités supérieures sont fixées a une articulation et dont les extrémités inférieures reposent sur le fil en mouvement.

Les clapets mentionnés ci-dessus sont avantageusement équili¬ brés par des contrepoids, de manière à présenter une résistance aussi faible que possible au déplacement des spires sur les¬ quelles leurs extrémités inférieure reposent.

Dans un autre mode de réalisation, le dispositif est équipé de moyens hydrauliques de retenue du milieu liquide , dont le but est d'augmenter la perte de charge dans le courant en circula¬ tion, sans contrarier le mouvement du produit déposé sur le convoyeur.

Suivant l'invention, ces moyens de retenue du milieu liquide sont constitués par des dispositifs d'injection ce liquide disposés de préférence sous la surface de circulation du fil et injectant un liquide, de bas en haut, au travers et à contre-courant du mi¬ lieu liquide.

Egalement suivant l'invention, ces moyens de retenue du milieu liquide sont constitués par des protubérances ménagées dans la face supérieure des plaques e fond de la zone de recouvrement.

- 7 - Outre son incidence sur les conditions de refroidissement du fil immergé, cette opposition à la circulation du milieu liquide a également pour effet bénéfique de diminuer le débit des moyens d'alimentation du circuit; ceux-ci sont normalement disposés pour assurer par le bas une alimentation forcée du compartiment de recouvrement et de préférence constitués par une pompe unique, par exemple une pompe de type dit "à hélice".

Le dispositif suivant l'invention peut comprendre un système de conditionnement de la température du milieu liquide avec possibi¬ lité de collecte, évacuation et/ou condensation de la vapeur formée.

Suivant l'invention, les moyens pour contrôler la température et l'émission de vapeur consistent en un système d'addition de milieu liquide froid (par exemple de l'eau), situé de préférence au-dessus du dispositif de refroidissement, pouvant comprendre- des gicleurs (pulvérisation, brouillard) et un système d'évacuation du milieu liquide capable d'écouler une quantité correspondant au moins à l'apport (par trop-plein, soutirage, etc...).

Les moyens pour contrôler l'émission de vapeur peuvent aussi consister, suivant l'invention, en un système comprenant des ventilateurs destinés à l'extraction de la vapeur émise, ce , système étant utilisé seul ou en combinaison avec celui d'ad¬ dition de milieu aqueux froid.

Suivant une modalité avantageuse de l'invention, les moyens pour contrôler la température et l'émission de vapeur du mi¬ lieu liquide comprennent un calculateur programmé en fonction d'un modèle thermique de l'installation et des différents pa¬ ramètres représentatifs du processus à contrôler.

Dans le but d'éviter l'oxydation des spires en amont de la

- 8 - zone de recouvrement des spires par le milieu liquife , le dispo¬ sitif peut également comprendre des moyens pour mettre les dites spires sous atmosphère protectrice, par exemple sous azote.

Vis-à-vis des dispositifs déjà existants, le dispositif qui vient d'être rappelé présente notamment les avantages suivants :

- il est d'application facile à tout convoyeur classique utilisé dans les installations existantes, grâce à l'horizontalité ou la sensible horizontalité du plan de circulation des spires;

- il rend très souple l'application du refroidissement du pro¬ duit avec pour conséquence la possibilité d'utiliser des lignes plus courtes;

- il permet de réguler efficacement et avec précision la tempé¬ rature du milieu liquide. Ce résultat est obtenu surtout grâce au volume faible du milieu liquide utilisé;

- il rend possible l'application de nouveaux traitements et no¬ tamment de cycles dits "courts" concernant des aciers doux, des ^' aciers pour électrodes de soudure. On peut aussi améliorer la qualité d'aciers de précontrainte avec formation de perlite, ou fabriquer des qualités nouvelles : aciers pour la frappe à froid avec formation de ferrite-martensite, aciers pour la précon--. trainte avec formation de perlite-martensite, aciers à micro¬ structure composite, par exemple résultant d'une trempe marten- sitique suivie d'un autorevenu.

- il est disponible dans tous les cas où un refroidissement de fil machine étalé en spires non coaxiales sur un convoyeur ho¬ rizontal ou sensiblement horizontal doit être pratiqué, quel que soit le type de la ou des phases de traitement dans le¬ quel cette opération est située.

Grâce à l'invention, on dispose d'un dispositif compact qui trou¬ ve toujours aisément place en dessous des lignes de traitement et qui assure les conditions d'homogénéité, d'intensité ré-

glable et de commutation rapide généralement requises dans tous les traitements thermiques de fil machine.

Les figures 1 à 3 ci-jointes représentent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de construction d'un dispositif conforme à l' invention.

Suivant la figure 1, le dispositif comprend une cuve 1 disposée sur la trajectoire de déplacement du fil 2 étalé en spires non coaxiales sur un transporteur circulant au-dessus de taques per¬ forées 3 et de taques pleines 3bis; le fil se déplace dans le sens de la flèche 4.

Cette cuve 1 comprend un compartiment central 5 d'injection en¬ touré de compartiments 6 et 7 d'évacuation (ou récupération) du milieu aqueux en direction de la pompe 8; cette évacuation peut être freinée par exemple à l'aide d'un rideau transversal de jets d'eau, dirigés de bas en haut à partir des boîtes 27 et 28.

Les parois des compartiments 6 et 7 situés sur la trajectoire du fil comportent des orifices d'entrée 12 et de sortie 13 des spires dans le dispositif.

La pompe 8 est située en dessous de la cuve 1 qu'elle alimente en eau par l'intermédiaire du conduit vertical 14. Le circuit de vidange comprend les compartiments 6 et 7, ainsi que le col¬ lecteur 16 réalimentant la pompe 8.

La figure 2 représente en plan l'aire de déplacement des spires de fil entre l'es zones d'entrée 12 et de sortie 13; cette aire de déplacement comprend les sections suivantes :

- la section dite d'injection, où le milieu aqueux destiné à recouvrir les spires est amené par les ouïes latérales 22 et 23;

- 10 -

- la section dite de recouvrement, où le milieu aqueux recouvre les spires. Cette section comporte la zone centrale 24 compri¬ se entre les ouies 22 et 23 et les zones en amont 25 et en aval 26 de la zone d'injection;

- la section dite d'évacuation, où le milieu aqueux s'écoule dans les compartiments 6 et 7, au travers des orifices 20 pratiqués dans les taques 3.

Le dispositif comporte également des guides latéraux 21 situés de part et d'autre de l'aire de déplacement du fil entre les portes d'entrée 12 et de sortie 13.

La igure 3 donne une vue en coupe transversale de la zone d'in¬ jection; l'eau est propulsée par la pompe 8 dans le conduit cen¬ tral 14 d'où elle gagne les ouïes d'injection 22 et 23 en lon¬ geant le déflecteur 29; l'eau parvient ainsi dans les zones latérales où les spires de fil reposent les unes sur les autres et elle se répand vers la partie centrale ces spires, dans la partie 24 de la zone de recouvrement, ainsi que dans les zones en amont et en aval (non représentées sur la figure) . Le conduit collecteur 16 ramène les eaux vers la pompe 8.

Il doit être entendu, au sens de l'invention, que les "comparti¬ ments" peuvent être en fait des zones existant dans le liquide en circulation, sans parois matérielles de séparation.

En ce qui concerne le passage du milieu liquide du compartiment d'alimentation dans le compartiment de recouvrement, il est à noter que selon l'invention, la direction du courant du liquide au moment de son entrée dans le compartiment de recouvrement importe peu; la description détaillée ci-avant donne la moda¬ lité, considérée comme avantageuse, dans laquelle ce courant a une direction ascendante.

- 11 -

Il faut d'ailleurs encore noter que par alimentation à partir du compartiment situé sous le niveau des orifices d'entrée et de sortie du convoyeur, il faut entendre au sens de l'invention, l'établissement et éventuellement le maintien d'un bain dont la surface supérieure est située au-dessus du niveau correspondant à la plus grande épaisseur du produit déposé ou à déposer sur le convoyeur.