Brevet FR2083623A1 — publié le 19711217

Dans un passé récent, on a mis au point un procédé de fabrication de verre à vitres consistant à couler un ruban de verre sur un bain de métal de flottage en fusion .Lorsqu'on construit une enceinte destinée à la fabrication du verre par le procédé de flottage, on a tout intérêt à garnir la surface inférieure du bassin qui renferme le métal en fusion avec du carbone réfractaire .Ce carbone assure la protection de la matière céramique réfractaire qui délimite le bassin .En effet, le verre fondu risquerait de coller à cette matière céramique stil entrait en contact avec elle, tandis qu'avec le carbone ce risque est totalement éliminé On a constaté que, dans une enceinte de traitement du verre garnie de carbone réfractaire, la.chaleur a tendance à passer des zones chaudes aux zones froides plus rapidement que dans une enceinte non garnie de carbone réfractaire .En effet, la plus grande partie de l'échange thermique se produit dans le carbone réfrac taisre, car ce matériau présente une conductibilité thermique supérieure à celle de la matière céramique réfractaire,qui délimite le bassin Dans la technique antérieure, on a proposé diverses solutions à ce problème d'échange thermique. Suivant l'une de ces solutions, une première partie du carbone réfractaire est constituée par une matière à haute conductibilité thermique, tandis qu'une seconde partie adjacente à a première de ce carbone réfractaire est constituée par une matière à faible conductibilité thermique .Une autre solution consiste à interrompre la couche de carbone ré face taire entre diverses zones de ltenceinte de façon à obtenir une garniture discontinue L'invention concerne un bloc de garniture pour une enceinte de fabrication du verre et, plus particulièrement, la construction d'un bloc de garniture élémentaire en carbone réfractaire, cette construction étant telle qu'on puisse faire varier à volonté la conductibilité thermique du bloc Un bloc de garniture pour une enceinte de fabrication du verre réalisé conformément aux enseignements de l'invention, comprend un bloc en carbone réfractaire dont la largeur et la longueur excèdent de beaucoup l'épaisseur .Des évidements sont pratiqués dans la face inférieure de ce bloc, ceci afin de réduire la conductibilité thermique globale du carbone réfractaire Plus précisément,les évidements pratiqués dans la face inférieure du bloc sont remplis d'une matièce céramique réfractaire Pour être encore plus précis, les évidements pratiqués dans la face inférieure du bloc se présentent sous la forme de rainures à axes parallèles, qui s'étendent sur presque toute la largeur du carbone réfractaire . Le carbone réfractaire est, de préférence, constitué par du graphite extrudé . Ce dernier matériau est caractérisé en ce que la chaleur s'y propage beaucoup plus rapidement dans le sens de l'extrusion que dans le sens perpendiculaire à ce dernier . Lorsqu'on utilise ce type préféré de carbone réfractaire, les évide ment s ou rainures sont pratiqués dans la face inférieure du bloc réfractaire, leurs axes étant alignés avec l'axe d'extrusion du matériau D'autres caractéristiques de l'invention apparattront au cours de la description qui va suivre Aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple la Fig.l est une vue en coupe verticale d'une enceinte de fabrication du verre, dans laquelle on peut utiliser les blocs de garniture conformes aux enseignements de l'invention la Fig.2 est une vue en plan et-en coupe de l'enceinte de fabrication du verre de la Fig.l ; la Fig.3 est une vue en perspective d'un bloc en carbone réfractaire conforme aux enseignements de l'invention, et la Fig.4 est une vue en élévation et en coupe d'un bloc suivant l'invention monté dans une enceinte de fabrication du verre du type représenté sur les Fig. 1 et 2. Sur ces dessins et, en particulier sur la Fig.l, on voit la sortie d'un four de verrerie classique 12, dans lequel le niveau du verre 14 est maintenu constant .Le verre fondu 14 est coulé,par l'intermédiaire d'un avant-corps 16, sur la surface d'un bain 18 de métal en fusion contenu dans une enceinte de traitement du verre 20. Une porte d'ouvreau 22 règle le débit d'écoulement du verre La densité du bain de métal en fusion est supérieure à celle du verre, de sorte que celui-ci flotte sur la surface du métal .En coulant le verre fondu avec un débit constant et en recueillant de façon continue avec un débit constant-la feuille en verre ainsi formée, on obtient un ruban de verre continu de largeur uniforme. L'enceinte 20 comprend une paroi réfractaire inférieure 26, une paroi réfractaire supérieure 28, des blocs réfractaires latéraux 30 et des parois réfraetaires d'extrémité 32 et 34, toutes ces parois étant constituées par une série de blocs réfractaires assemblés de manière à former l'enceinte 20, dont les seules ouvertures sont l'entrée 36 et la sortie 38. Les blocs réfractaires latéraux ainsi que les parois réfractaires d'extrémité s'étendent vers le haut à partir de la surface supérieure de la paroi réfractaire inférieure pour délimiter le bassin contenant le bain de métal fondu 18. Afin de maintenir le bain de métal I8 à l'état liquide et de conserver le ruban de verre 24 à la température voulue pour qu'il présente de bonnes qualités optiques, on prévoit, dans la paroi supérieure de l'enceinte 20, des éléments de chauffage électrique 40 (Fig.-l). Des dispositifs de refroidissement peuvent aussi, le cas échéant, être installés en certaines zones de enceinte pour assurer un refroid-issement, et par conséquent un durcissement suf- fisant du ruban de verre pour qu'on puisse évacuer celui-ci par la sortie 38 sans risquer- de l'endommager .Les éléments de chauffage électrique sont reliés à une source d'alimentation classique (non représentée) et peuvent être réglés individuellement pour établir le gradient de température désiré entre les différentes zones de l'enceinte et obtenir ainsi le taux de refroidissement voulu du ruban de verre tout au long de son cheminement à travers les différentes zones de l'enceinte . De préférence, on introduit le verre fondu 14 dans l'enceinte à une température d'un peu plus de 1000 C .Puis, le verre se solidifie progressivement à mesure que sa température diminue jusqu'à atteindre 6000C environ à la sortie de l'enceinte Un gaz est introduit dans l'enceinte 20 à travers des orifices d'entrée 42 (Fig.l) afin d'y créer une atmosphère protectrice au-dessus du métal en fusion et du verre qui flotte sur la surface de celui-ci .I1 convient d'utiliser un gaz inerte qui ne donne lieu à aucune réaction tant avec le carbone réfractaire qu'avec le métal en fusion Le ruban de verre refroidi 24 est amené, par des rouleaux moteurs d'entratnement 44, sur un transporteur 46, qui le conduit dans une galerie de recuisson 48, où il continue de se refroidir dans des conditions régulées. La sortie 38 de l'enceinte 20 peut être munie d'un élément d'étanchéité 50 (Fig.l) qui a pour double fonction. d'assurer la rétention de l'atmosphère gazeuse protectrice de l'enceinte et d'empêcher l'infiltration d'air extérieur. Des dalles rectangulaires 52-en carbone réfractaire tel que du-graphite sont prévues dans l'enceinte 20. Comme on le voit clai rement sur la Fig.2, qui représente un mode de réalisation préféré de l'invention , les dalles 52 sont placées de manière à recouvrir tout le fond de l'enceinte . I1 est préférable que ces dalles soient exactement superposées aux blocs réfractaires élémentaires qui forment la paroi inférieure 26. En particulier, le nombre de dalles utilisées pour garnir l'enceinte sur toute sa largeur en un point donné de sa longueur est de préférence égal au nombre de blocs réfractaires nécessaires pour former la largeur correspondante de la paroi réfractaire inférieure . En outre, les dimensions de ces dalles et celles de ces blocs sont de préférence compatibles .Les dalles sont pratiquement superposées aux blocs ,de sorte que pendant l'utilisation de l'enceinte, en cas de soulèvement quelconque de la paroi réfractaire inférieure, les dalles de garniture élémentaires s'adaptent aisément et il ne sé produit aucune déformation ou fissuration d'un élément séparé quelconque du carbone réfractaire. Si l'on se réfère aux Fig.l et 2, on voit que chaque -dalle 52 ou chaque rangée transversale de dalles est maintenue en posi-- tion par des pièces transversales de retenue 54 en queue d'aronde. Ces pièces sont plus courtes que les dalles et, par conséquent pour une largeur donnée de l'enceinte , on compte plus de pièces de retenue que de dalles . Les pièces de retenue sont de préférence fabriquées dans le même carbone réfractaire que les dalles Afin de pouvoir déterminer à volonté la conductibilité thermique de chaque dalle de garniture 52, l'invention propose une forme particulière de chaque dalle 52 individuelle . Cette forme sera mieux comprise à l'examen des Fig.3 et 4, où elle est représentée dans ses détails . Sur la Fig.3 en particulier, on a repré- senté en 52 un des blocs ou l'une des dalles en carbone réfractaire suivant l'invention . Ce bloc ou cette dalle peut avoir par exemple les dimensions suivantes : longueur 90 cm, largeur 50 ct et épaisseur 5 cm.On choisira le graphite de préférence, mais on peut recourir à n'importe quel autre matériau réfractaire à base de carbone, à condition qu'il soit capable de supporter les températures et les conditions de traitement, qui règnent dans l'encein- te de fabrication du verre Des évidements 56 sont pratiqués dans la face inférieure de chaque bloc 52. Ces évidements su rainures peuvent présenter n'importe quelle forme géométrique, mais on choisit de préférence, comme représenté sur les Fig. , l'évidement 56 à section carrée ou rec tangulaire . Si on le désire, on peut remplir les évidements 56 du bloc réfractaire 52 avec des barres en matière céramique réfractaire 58. Sur la partie gauche de la Fig.4, on a représenté un tel bloc en carbone réfractaire 52, dont les rainures 56 sont remplies par des barres 58 en matière céramique réfractaire . Sur la partie droite de la Fig.4, on a représente un bloc de carbone réfractaire 52, dont les rainures 56 sont remplies par le métal en fusion du bain 18. Les dalles ou les blocs 52 sont de préférence en graphite extrudé . En effet, le graphite extrudé a la particularité de présenter une conductibilité thermique unilatérale prononcée en ce qui concerne le sens dans lequel il assure le transfert de la chaleur qui le traverse . En particulier, dans le graphite extrudé, la conductibilité thermique est beaucoup plus élevée dans la direction de l'extruslon que dans la direction perpendiculaire à celle-ci . Dans un mode de réalisation préféré du bloc en carbone réfractaire 52, les rainures 56 sont pratiquées de telle manière que leurs axes soient parallèles à l'axe d'extrusion du graphite On a décrit ci-dessus une forme nouvelle et perfectionnée d'un bloc de garniture pour une enceinte de fabrication du verre Dans les blocs de garniture de ce type, on peut déterminer sélectivement la conductibilité thermique de chaque bloc élémentaire par le choix judicieux de la forme et du nombre de rainures pratiquées dans sa face inférieure, ou bien selon une variante , du nombre et des dimensions des barres en matière céramique qui y sont introduites REVENDICATIONS l-Bloc de garniture pour enceinte de fabrication du verre caractérisé en ce qu'il est en un matériau à carbone réfractaire, en ce que sa largeur et sa longueur dépassent de beaucoup son épaisseur et en ce que des évidements sont pratiqués dans sa face inférieure afin de réduire sa conductibilité thermique globale 2-Bloc de garniture suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les évidements pratiqués dans sa face inférieure se présentent sous la forme de rainures dont les axes sont parallèles et dont la dimension longitudinale s'étend pratiquement sur toute la largeur du matériau réfractaire 3-Bloc de garniture suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2 > caractérisé en ce qu'il comprend en outre des éléments en matière céramique réfractaire susceptibles de remplir respectivement à peu près entièrement les évidements pratiqués dans sa face inférieure 4-Bloc de garniture pour cuve de fabrication du verre suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les évidements présentent une section rectangulaire 5-Bloc de garniture suivant l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les éléments en matière céramique sont des barres de section rectangulaire remplissant pratiquement chacun des évidements 6-Bloc de garniture suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le carbone réfractaire est du graphite extrudé, ledit bloc étant caractérisé en ce qu'il permet à la chaleur de se propager beaucoup plus rapidement dans le sens de l'extrusion que dans n'importe quelle autre sens ou direction et en ce que les évidements sont pratiqués dans la face inférieure du graphite, l'axe de chacun de ces évidements étant aligné avec l'axe d'extrusion du graphite