Brevet FR2107894A1 — publié le 19720512

210789* la présente invention concerne la fabrication de feuilles de verre et plus particulièrement la fabrication de feuilles de verre selon le procédé de flottaison suivant lequel on fait avancer un ruban de verre sur un bain de métal fondu. 5 Lorsque le ruban avance sur le bain à la vitesse qui est dé terminée par la vitesse à laquelle on retire le ruban du bain, il entraîne vers l'avant un courant de métal fondu à la surface du bain. Dans les procédés de fabrication par flottaison de verre 10 flotté mince, par exemple ayant une épaisseur s'abaissant à 2 mm, on sort du bain le ruban fini de verre flotté mince à une vitesse élevée atteignant par exemple jusqu'à 1.200 mètres par heure. Le verre fondu versé sur le bain s'étale en formant une couche à la surface du bain et la couche de verre avance sous forme d'un ru-15 ban sur le bain à une vitesse, par exemple, d'environ 150 mètres/ heure. L'accélération du verre lorsqu'il est aminci implique une augmentation progressive de la vitesse d*avance du métal fondu qui est entraîné par le verre dans le bain. L'existence de cette avance rend nécessaire un retour du métal fondu refroidi au fond 20 du bain et lorsqu'on opère aux vitesses élevées utilisées actuellement pour fabriquer le verre flotté mince on constate que le mélange des courants d'avance et de retour provoque des inégalités thermiques qui tendent à déformer le ruban de verre. La présente invention a principalement pour objets un procé-25 dé et un appareil de fabrication de verre flotté selon lesquels on peut régler séparément l'avance du métal fondu et son retour ce qui supprime les déformations dues aux inégalités thermiques du courant d'avance. Selon le procédé de fabrication de feuilles de verre de l'in-30 vention, on fait avancer un ruban de verre sur un bain allongé de métal fondu et on le refroidit pendant son avance pour le retirer à une extrémité du bain à une vitesse préalablement déterminée, et dans ■une région du bain on sépare le courant d'avance du métal fondu à la surface du bain du courant de retour de métal fondu 35 qui est renvoyé au fond du bain. On peut régler l'épaisseur et la température du courant d*a-vance de métal fondu à des valeurs dépendant de la vitesse d'avance du ruban dans cette région. La région où on sépare les deux courants peut ne correspon-40 dre qu'à une région particulière du bain, par exemple la région 71 34013 2 2107894 où on accélère le verre. De préférence, cette région s'étend pratiquement sur la totalité de la longueur du parcours du ruban de verre sur le bain. Lorsqu'on accélère le verre, on augmente selon l'invention 5 le débit volumique du courant d'avance du métal fondu permettant l'infiltration contrôlée du métal fondu du courant de retour dans le courant d'avance. De préférence on règle cette infiltration de façon à régler le débit volumique du métal fondu du courant d'avance en fonction 10 de l'accélération du verre. Le procédé peut de plus comprendre un stade d'inhibition de l'écoulement du métal fondu dans la couche superficielle du bain de métal fondu sur les côtés du ruban de verre. L'invention concerne également un appareil pour la fabrica-15 tion de feuilles de verre constitué d'une cuve allongée contenant un bain de métal fondu, d'un dispositif d'alimentation en verre à vitesse contrôlée à une extrémité du bain, d'un dispositif faisant avancer le verre sous forme d'un ruban sur le bain en le refroidissant pendant son avance pour l'évacuer à l'autre extrémité 20 du bain, et d'un dispositif de division des courants placé au-dessus du fond de la cuve et créant un canal pour un courant de retour du métal fondu en dessous du courant de métal fondu avançant au-dessus du dispositif de division* De préférence, ce dispositif de division des courants est 25 constitué d'un faux plancher disposé dans la cuve et séparé du plancher de celle-ci, et réunissant les deux parois latérales de la cuve. Dans un mode de réalisation de l'invention, l'appareil comporte plusieurs éléments de canal cireux de section rectangulaire 30 placés côte à. côte sur le plancher de la cuve, formant ainsi plusieurs canaux parallèles pour l'écoulement vers l'avant du métal fondu, les surfaces supérieures contiguês des canaux formant le faux plancher. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, l'appareil 35 comporte plusieurs éléments allongés en ïï qui sont renversés et qui sont fixés côte à côte au plancher de la cuve, constituant plusieurs canaux parallèles pour l'écoulement vers l'avant du métal fondu au-dessus d'un faux plancher constitué par les bases inversées des éléments en ïï. 40 De préférence, le faux plancher occupe pratiquement la tota 71 34013 3 2107894 lité de la longueur de la cuve, et ses extrémités sont écartées de chacune des parois terminales de la cuve en permettant la circulation du métal fondu entre les écoulements d'avance et de retour. 5 le faux plancher peut être perforé pour permettre l'infiltra tion contrôlée du métal fondu de l'écoulement de retour dans l'é-c oulement d'avanc e. On peut placer des chicanes transversales dirigées vers l'intérieur de la cuve au-dessus du dispositif divisant les écoule- 10 ments selon le trajet du verre pour empêcher l'écoulement vers l'avant du métal fondu sur les "bords du "bain. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : 15 la figure 1 représente une élévation coupe d'un appareil se lon l'invention constitué d'une cuve contenant un "bain de métal fondu, la cuve comportant une voûte et un faux plancher} la figure 2 représente une vue en plan de la cuve de l'appareil de la figure 1 après enlèvement de la voûte; 20 la figure 3 représente une coupe selon la ligne 3-3 de la figure 1 ; la figure 4 représente une vue agrandie d'une partie de la coupe de la figure 3 montrant plus en détail le faux plancher du bain; 25 la figure 5 représente une coupe selon la ligne 5-5 de la figure 4; la figure 6 représente une coupe semblable à celle de la figure 4 illustrant un autre mode de réalisation dans lequel le faux plancher est perforé; 30 la figure 7 représente une coupe selon la ligne 7-7 de la figure 6, et la figure 8 représente une vue en coupe détaillée des chicanes transversales sur les côtés de la cuve. Les figures 1 à 3 illustrent un appareil servant à fabriquer 35 un ruban de verre selon le procédé par flottaison, constitué d'une cuve ayant un plancher 1, de parois latérales 2, et de parois terminales 3 et 4 à ses extrémités d'entrée et de sortie. La cuve allongée qui est constituée de blocs réfractaires contient un bain 5 de métal fondu dont la surface est représentée 40 en 6. Un chenal de coulée 7 de section généralement rectangulaire t 71 34013 4 2107894 et comportant les montants latéraux 8 et un "barrage 9» traverse la paroi 3 de l'extrémité d'entrée de la cuve. On règle l'écoulement 10 du verre fondu dans le chenal de coulée 7 à la surface 6 du bain de métal fondu grâce au barrage 9. 5 Une voûte 11 recouvre la cuve de façon connue et comporte des réchauffeurs 12 qui règlent la température du verre et des canalisations 13 raccordées aux réchauffeurs 14 à travers lesquelles on introduit une atmosphère protectrice dans le volume 15 délimité par la voûte au-dessus du bain. Le débit de l'atmosphère 10 protectrice dans le volume 15 est suffisant pour maintenir cette atmosphère en surpression de telle sorte qu'il se produise par la sortie 16 un écoulement de gaz protecteur au-dessus de la paroi terminale 4 de la cuve ainsi que dans l'entrée 17 en dessous de la voûte par laquelle pénètre la couche de verre fondu à la sur-15 face du bain. Un couvercle 18 recouvre le chenal de coulée qu'il ferme en réunissant le barrage 9 et la voûte 11. Le verre fondu qui est versé à la surface du bain par le chenal de coulée 7 est représenté en 10. Il se forme un écoulement 20 de verre fondu en dessous du chenal de coulée formant un talon 19 au contact d'une brique à dos mouillé 20 placée en travers de la cuve, à distance de la paroi terminale d'entrée 3« Cette brique est située juste à la surface 6 du bain de métal fondu. Le verre fondu 10 s'étale latéralement à la surface du bain 25 comme représenté en 21 dans la figure 2 et la couche 21 avance sous forme d'un ruban sous l'effet de la traction exercée à l'extrémité du ruban de verre 22 par les cylindres transporteurs 23, dont un est représenté, qui soulèvent de la surface 6 du bain, le ruban de verre 22 et 1'évacuent. 30 Dans le mode de réalisation illustré, la traction est telle qu'elle provoque une certaine diminution de la largeur et de l'épaisseur du ruban de verre par suite de l'amincissement de l'écoulement latéral libre de façon à régler l'épaisseur du ruban. La couche de verre fondu 21 avance sur le bain à une vitesse 35 d'environ 150 mètres par heure et le ruban de verre terminal, épais par exemple de 5 mm est évacué du bain à environ 375 mètres à l'heure. La vitesse d'avance de la couche 21 provoque avec l'avance du verre un écoulement du métal fondu à la surface du bain. Cet écoulement vers l'avant existe sur toute la longueur du bain 40 et les débits volumiques de l'écoulement vers l'avant augmentent 71 34013 5 2107894 avec la vitesse du verre. Pour compenser l'écoulement vers l'avant, il existe un écoulement de retour du métal fondu refroidi au fond du bain entre la région de la paroi terminale de sortie 4 où la température est de l'ordre de 650 à 700°0. jusqu'à la ré-5 gion terminale d'entrée où la température est d'environ 1.000°C. L'invention sépare l'écoulement vers l'avant de l'écoulement de retour et permet de régler à la fois l'épaisseur et la température de l'écoulement vers l'avant en fonction de la vitesse d'avance du ruban de verre. Pour cela, la cuve comporte un disposi-10 tif de division des écoulements écarté du fond de la cuve, à une hauteur permettant de canaliser l'écoulement en retour du métal fondu au fond de la cuve en dessous de l'écoulement vers l'avant du métal fondu supportant le ruban de verre. Dans le mode de réalisation illustré par les figures 1 à 3 15 et plus en détail par les figures 4 et 5» le dispositif de division des écoulements est constitué de plusieurs canaux creux 24 de section rectangulaire qui sont fixés côte à côte au plancher de la cuve. Les canaux 24 s'étendent pratiquement sur la totalité de la longueur de la cuve de telle sorte que l'extrémité 25 du 20 faux plancher de l'extrémité d'entrée du bain soit écartée de la paroi terminale d'entrée 3 et située juste en dessous de la brique arrière mouillée 20. L'extrémité 26 du faux plancher à l'extrémité terminale de sortie du bain est écartée de la paroi terminale 4 et cet écartement aux deux extrémités est suffisant pour 25 qu'il y ait une circulation du métal fondu entre les trajets vers l'avant et vers l'arrière. Chacun des canaux creux 24 comporte à sa face inférieure une queue-d*aronde 27 qui s'adapte dans les rainures correspondantes 28 formées dans les blocs réfractaires du plancher 1 de la cuve. 30 Ainsi, les canaux 24 sont assujettis côte à côte au plancher de la cuve et s'étendent d'une paroi latérale à l'autre. Les surfaces supérieures 29 attenantes des canaux forment le faux plancher de la cuve au-dessus duquel se produit l'écoulement vers l'avant 30 du métal fondu portant le ruban de verre et en dessous duquel 35 l'écoulement de retour 31 est canalisé. Il se produit une circulation du métal fondu de l'écoulement vers l'avant 30 vers les canaux 24, à l'extrémité de sortie du bain, comme l'indique la flèche 32. A l'extrémité d'entrée du bain il se produit une circulation semblable de l'écoulement de 40 retour 31 vers l'écoulement vers l'avant 30, comme l'indique la 71 34013 6 2107894 flèche 35- Dans l'écoulement de retour du métal fondu 31 dans les canaux 24 le métal fondu se réchauffe progressivement de la température de l'extrémité de sortie, qui est par exemple de 650°0, à la température de l'extrémité d'entrée, qui est par exemple de 5 1.000°C, par conduction de la chaleur de l'écoulement vers l'avant à travers le faux plancher. Une série d'inducteurs 55 est montée dans une fosse 54 du plancher de la cuve en dessous du chenal de coulée 7» et provoque un pompage ascendant du métal fondu chaud de façon à ce que la 10 température du métal fondu à l'extrémité chaude du bain soit du même ordre que la température du verre y arrivant. Le pompage ascendant provoqué par les inducteurs facilite également l'écoulement du courant de retour 51 vers l'écoulement vers l'avant 30 à travers l'entrée de l'écoulement vers l'avant délimitée par la fa-15 ce inférieure de la brique à dos mouillé 20 et l'extrémité arrière du faux plancher 29. De préférence les canaux 24 sont constitués en carbone si bien qu'ils permettent une bonne transmission de la chaleur assurant que le métal fondu pompé dans l'écoulement vers l'avant a la 20 même température que le verre fondu 10 arrivant sur le bain. L'écoulement vers l'avant 30 se produit donc sur un faux plancher de carbone 29. L'écoulement vers l'avant 30 est relativement peu profond mais suffisamment cependant pour faire flotter le ruban et apporter le métal fondu qui est transporté le long du bain mais 25 sa profonde-ar n'est pas suffisante pour qu'il y ait un écoulement en retour de métal fondu au-dessus du faux plancher 29. Le métal fondu de l'écoulement vers l'avant 30 possède le même gradient de température longitudinale que la verre ce qui évite pratiquement toute inégalité thermique dans l'écoulement vers l'avant. 30 Les canaux de carbone 24 sont.constitués de sections qui s'emboîtent comme le montre la figure 5- L'emboîtement est tel qu' il empêche les fuites non contrôlées du métal fondu entre les deux écoulements. Dans le mode de réalisation des figures 6 et 7 le faux plan-35 cher est constitué de plusieurs éléments allongés 36 en U qui sont renversés et fixés côte à côte au plancher 1 de la cuve. Les jambages 37 de chacun des éléments 36 reposent sur le plancher de la cuve et sont fixés à celui-ci par des verrouillages 38 comportant chacun une tête 39 en prise avec une rainure 40 formée dans 40 les épaulements des éléments 36. La base de chaque verrouillage 71 34013 7 2107894 38 est en queue-d'aronde et est glissé dans une rainure correspondante 41 du plancher de la cuve. Comme le montre la figure 7» les éléments 36 sont courts et s'emboîtent entre-eux pour former des joints étanches 42. Les faces supérieures 43 des éléments 36 for-5 ment avec la face supérieure 44 des têtes de verrouillages 38, le faux plancher de la cuve en dessous duquel se trouvent plusieurs canaux parallèles permettant l'écoulement de retour 31 du métal fondu. Les éléments 36 sont constitués de carbone dont la bonne conductibilité thermique assure l'échange de chaleur entre l'écou-10 lement vers l'avant et l'écoulement de retour. Les bases des éléments en U 36 sont perforées pair une série de trous 45 espacés. Ces trous 45 permettent l'infiltration contrôlée du métal fondu de l'écoulement de retour vers l'écoulement d'avance. Comme l'écoulement de retour est séparé de l'écoulement vers l'avant par 15 le dispositif de division en carbone il existe -un équilibre thermique mesuré entre les écoulements en tous points de la longueur du bain et l'échange de métal fondu entre l'écoulement de retour 31 et l'écoulement vers lfesrant 30 ne trouble pas l'état thermique de l'écoulement vers l'avant. Ainsi, lorsqu'on accélère le verre 20 et l'écoulement vers l'avant du métal fondu entraîné avec lui, l'écoulement vers l'avant se complète de lui-même en prélevant du métal fondu dans l'écoulement de retour par les trous 45 ce qui empêche une déformation de la face inférieure du verre due à un écoulement du métal fondu vers l'avant insuffisant pour s'adapter 25 à l'accélération du ruban de verre. Le faux plancher peut n'être perforé que dans la partie du bain où on accélère le verre et si on le désire peut être perforé s Tir toute sa longueur. La figure 8 illustre -une modification de l'appareil des fi-30 gures 1 à 5» qu'on peut utiliser pour empêcher le retour du métal fondu refroidi dans la couche superficielle du métal fondu sur les côtés du ruban de verre. Une série de chicanes transversales 46, dont une est illustrée, s'étendent vers l'intérieur à partir des parois latérales 2 de la cuve et placée sur la face supérieu-35 re 29 de l'élément de canal extrême, des deux côtés de la cuve, à distance l'une de l'autre le long de celle-ci. Chaque chicane 46 s'étend sur la profondeur totale du bain au-dessus du faux plancher, à côté du ruban de verre 22, et est encochée comme représenté en 47, dans son coin supérieur et intérieur pour que l'avance 40 du ruban ne puisse être empêché. 71 34013 8 2107894 Le rôle principal des chicanes est d'empêcher un écoulement en retour du métal fondu sur les côtés du ruban au-dessus du faux plancher, ce qui renforce l'écoulement de retour 31 en dessous du faux plancher. 5 On peut utiliser de la même façon les chicanes avec le mode de réalisation des figures 6 et 7. Le faux plancher, associé ou non aux chicanes transversales latérales, constitue donc un support amélioré permettant l'avance du ruban de verre dans le procédé de flottaison et permet d'adap-10 ter ce procédé à la fabrication de feuilles plus minces pouvant n'avoir que 2 mm d'épaisseur et moins et convient particulièrement lorsque la vitesse du ruban s1 élève par exemple au delà de 1.200 mètres à l'heure lorsqu'on fabrique une feuille de verre épaisse de 2 mm. 15 Bien entendu, la présente invention n'a été décrite et repré sentée qu'à titre purement explicatif mais nullement limitatif et elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. 71 34013 9 2107894 REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de verre flotté suivant lequel un ruban de verre avance sur un bain allongé de métal fondu et est refroidi pendant son déplacement pour être évacué à une extrémité 5 du bain à une vitesse préalablement déterminée, caractérisé en ce que l'écoulement vers l'avant du métal fondu dans une couche superficielle du bain est séparé dans une partie du bain de l'écoulement en retour du métal fondu au fond du bain dans cette légion. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 10 la profondeur et la température de l'écoulement vers l'avant du métal fondu dans le bain sont réglées à des valeurs dépendant de la vitesse d'avance du ruban dans la région. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2, caractérisé en ce que ladite région occupe pratiquement la totali- 15 té de la longueur du trajet du ruban de verre sur le bain. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3» caractérisé en ce qu'on permet une infiltration réglée du métal fondu de l'écoulement de retour vers l'écoulement vers l'avant. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on 20 accélère le verre pendant son déplacement vers l'avant dans ladite zone, et qu'on règle ladite infiltration pour augmenter le débit volumique de métal fondu dans ledit écoulement vers l'avant à une valeur déterminée par l'accélération du verre. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5» 25 caractérisé en ce qu'on empêche l'écoulement de métal fondu dans la couche superficielle du bain de métal fondu située sur les côtés du ruban de verre. 7. Appareil pour la fabrication de verre flotté selon le procédé de la. revendication 1, constitué d'une cuve allongée conte- 30 nant un bain de métal fondu, d'un dispositif d'alimentation du verre à vitesse contrôlée à une extrémité du bain, faisant avancer le verre sous forme d'un ruban sur le bain, en le refroidissant pendant son déplacement pour l'évacuer à l'autre extrémité du bain, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de divi-35 sion des courants disposé à distance du plancher de la cuve, en hauteur, pour constituer un canal permettant l'écoulement en retour du bain de métal fondu en dessous de l'écoulement versl'avant 71 34013 10 2107894 du métal fondu qui se produit au-dessus du dispositif de division. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit dispositif de division des courants comporte un faux plancher situé dans la cuve, à distance du plancher de la cuve, et 5 allant d'une paroi latérale de la cuve à l'autre. 9» Appareil selon l'une quelconque des revendications 7» 8, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs éléments de canal creux: de section rectangulaire fixés côte à côte au plancher de la cuve et constituant plusieurs canaux parallèles pour l'écoulement de 10 retour du métal fondu, les surfaces supérieures attenantes des éléments des canaux constituant le faux plancher. 10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7» 8, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs éléments allongés en U qui sont renversés et fixés côte à côte au plancher de la cuve et 15 constituent plusieurs canaux parallèles pour l'écoulement de retour du métal fondu en dessous d'un faux plancher constitué par les hases desdits éléments en U renversés. 11. Appareil selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le faux plancher s'étend pratiquement sur 20 la totalité de la longueur de la cuve, et en ce que les extrémités du faux plancher sont à distance des parois terminales de la cuve, à chaque extrémité du bain, pour permettre la circulation du métal fondu entre l'écoulement vers l'avant et l'écoulement de retour. 25 12. Appareil selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que le faux plancher est perforé pour permettre une infiltration contrôlée du métal fondu de l'écoulement de retour dans l'écoulement vers l'avant. 13. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, 30 caractérisé en ce qu'il comporte des chicanes transversales dirigées vers l'intérieur à partir de la cuve au-dessus du dispositif de division des écoulements le 1033g du trajet du verre, pour empêcher l'écoulement en retour du métal fondu le long des côtés de la surface du bain.