Brevet FR2105144A1 — publié le 19720428

La présente invention a trait aux fours de verrerie et concerne la diminution de l'usure qui se produit dans les parois internes des cuves à verre, et en particulier au niveau du dessus du bain de verre fondu, à savoir le long de ce qu'on connaît sous le nom de "ligne de flux". Cette ligne de flux se situe près du sommet de la face verticale interne des parois, et la corrosion du matériau réfractaire le long de cette ligne de flux est importante et supérieure à l'usure qui se produit dans la partie basse des parois. La durée des parois des cuves est, par conséquent, régie par la vitesse d'usure le long du sommet. Dans le cas de parois de cuves constituées de blocs moulés par fusion sur toute la hauteur des côte ces blocs ne sont remplacés qu'à cause de l'usure de leur partie supérieure malgré un état satisfaisant du reste de la paroi.Dans le cas de côtés de cuve faits de portions ou d'assises de blocs, la ligne de flux se trouve évidemment au niveau de l'assise de blocs la plus haute, si bien que c'est cette assise qui est soumise à la corrosion. Diverses solutions ont été proposées pour pallier la corrosion au niveau de la ligne de flux. C'est ainsi que l'on a songé à utiliser l'existence de courants de densité dans le bain et de gradients de température à travers la profondeur du bain. Il ne s'agit là que d'une théorie qui ne permet pas d'empêcher l'attaque localisée des parois. Selon la présente invention, le sommet des parois latérales d'un four de verrerie sont chanfreinées de 300 à 500 par rapport à l'horizontale en partant de leur face verticale interne et sur une portion importante de la largeur de leur sommet, de telle sorte que la surface chanfreinée ainsi obtenue comprend la ligne de flux quand le four est en service. En d'autres termes, au lieu que la surface du verre soit en contact avec une face de paroi formant un angle droit avec celle-ci, comme c'est le cas dans les cuves habituelles, la surface du verre est en contact avec une face de paroi inclinée vers le haut et vers l'extérieur de la cuve.Par suite, la tension superficielle et les forces de gravité le long de la ligne de flux tendent à s'équilibrer mutuellement, avec comme résultat la disparition pratique du ménisque que forme le verre liquide, la surface de ce verre liquide demeurant, par conséquent, horizontale. On suppose que l'existence d'un ménisque est directement responsable de la corrosion qui se produit à la ligne de flux probablement parce qu'une action d'agitation est créée dans ce ménisque, qui se situe là oU l'atmosphère du four est en con tact à la fois avec la surface du bain et la face verticale des parois latérales. Cette action d'agitation conduit à unaug- mentation du taux de dissolution du matériau réfractaire de la paroi dans le verre, par perturbation de la mince pellicule de verre qui constitue, dans un processus contrôlé par diffusion, la couche de diffusion, la situation dynamique créée par le processus de dissolution étant elle-même favorable à la perpé tuàtion de ce processus.En supprimant le ménisque qui se forme à la surface du bain de verre, l'invention procure des condi tions dans lesquelles il n'y a pas de mince pellicule de verre dans laquelle un gradient de tension superficielle se dévelop perait, et réduit donc au minimum l'action dtagitation qu'on croit contribuer à une dissolution du matériau réfractaire dans le verre. L'inclinaison convenable de la partie chanfreinée des pa rois peut varier avec des compositions de verre différentes, suivant leurs valeurs de tension superficielle. a C'est ainsi qu'avec du verre du type carbonate de sodium-chaux pour récipients, le taux d'usure à une température du verre d'environ 14500C (tension superficielle : 290 dynes/cm) diminue progressivement vers le milieu de l'intervalle ci-dessus indiqué, de 300 à 500 d'inclinaison, avec réduction notable du taux d'usure -jusqu'à 20 % à 30 % de moins que l'usure sur une face verticale lorsque l'inclinaison est de 300 à 450, Avec du verre du type E comme on-en emploie pour faire des fibres de verre qui conviennent particulièrement bien pour donner un bon isolement électrique, le taux d'usure à une tempéra ture d'environ 14000C (tension superficielle : 340 dynes/cm) diminue pareillement dans Iint d'iaclinaisaa 500, la réduc tion la plus sensible (10 % à 20 %) étant enregistrée lorsque l'inclinaison de la partie inclinée est de 300 à 40 . Avec les deux types de verre mentionnés ci-dessus, on a trouvé qu'une résistance optimum à l'usure à la ligne de flux se rencontrait avec une inclinaison de 350 par rapport à l'hori zontale. En maintenant à un minimum le développement d'un ménisque de verre fondu, on retarde le début de l'attaque sur la paroi en matériau réfractaire, et l'attaque qui se produit effectivement se poursuit lentement en comparaison de celle se produisant sur une face interne verticale. La paroi chanfreinée peut être constituée par un seul bloc moulé par fusion faisant toute la hauteur de la cuve, ou bien être constituée de portions ou assises de blocs, la hauteur du chanfreinage étant inférieure à la hauteur des blocs dans l'assise supérieure. Le chanfreinage peut consister en une face plane s'étendant par exemple sur les 3/4 des 25 à 30 millimètres d'épaisseur de la paroi, ou bien il peut n'être qu'une surface approximativement plane, ayant par exemple un profil légèrement convexe ou concave, L'invention va maintenant être décrite plus en détail en référence aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une coupe verticale à travers un côté de la cuve d'un four de verrerie, avec un bloc formant toute la hauteur de cette paroi latérale et qui est chanfreiné au sommet la figure 2 est un diagramme montrant le ménisque formé là où la surface du verre fondu rencontre la paroi latérale à face verticale la figure 3 est un diagramme montrant l'absence de ménisque quand la surface du verre fondu rencontre une surface inclinée conformément à l'invention la figure 4 montre une paroi latérale formée d'assises de briques, l'assise supérieure étant chanfreinée à plat la figure 7 montre un chanfreinage plan dont la partie inférieure est arrondie la figure 6 montre un chanfrein convexe dont la partie inférieure est arrondie la figure 7 montre un chanfrein concave ; et la figure 8 est un graphique representant l'effet de l'angle d'inclinaison sur la corrosion à la ligne de flux en ce qui concerne du verre carbonaté de calcium-chaux-silice. Dans la figure 1 est montrée une coupe d'un côté de la cuve d'un four de verrerie dont la paroi latérale est construite en un seul bloc et présente à son sommet un chanfrein 2 si bien que la surface 2 du verre fondu 4 rencontre ceste surface chanfreinée 2. La paroi latérale 1 repose sur un banc 2 ; une pierre d'appui 6 portée par la barrette 2 chevauche la paroi latérale au départ de la surface 2 et est surmontée par un parapet 8 audessus duquel se trouve un dos en oblique 9, également porté par la barrette, et d'où part la couronne 10. Comme montré dans la figure 2, lorsque la surface du verre rencontre une face interne verticale 11 d'une paroi latérale 1, -un ménisque 12 se forme à la ligne de flux et c'est là que l'usure se produit. toutefois, si le haut de la paroi latérale 1 est chanfreiné à un angle Q par rapport à l'horizontale, angle compris entre 300 et 500, comme montré dans la figure 3, la surface 3 ne forme plus de ménisque là où elle rencontre la surface chanfreinée 2. Cette surface chanfreinée 2 peut être formée au sommet d'un bloc faisant toute la hauteur comme dans la figure 1, ou bien dans l'assise supérieure lA d'une paroi latérale comme dans la figure 4. Dans les figures 1 et 4, la surface chanfreinée 2 est plane, mais elle peut être arrondie comme le montre en 13 la figure 5. La figure 6 montre une surface à chanfrein convexe 2A présentant l'inclinaison requise Q, cette inclinaison étant représentée par le plan tangent à la surface là où ce dernier rencontre la surface 3 du verre. Comme dans la figure 5, cette surface est arrondie en 13. La figure 7 montre une surface à chanfrein concave 23, avec l'angle requis 0, représenté encore par le plan tangent à la surface là où ce dernier rencontre la surface 3 du verre. Dans les figures 1 et 4 à 7, la surface 2 (ou 2A ou 2B) s'étend sur une largeur importante de la face supérieure de la paroi latérale 1, en fait sur la majorité de cette largeur, le reste de la face étant chevauché par la pierre d'appui 6 comme dans la figure 1. Comme montré graphiquement dans la figure 8, le taux d'usure à une température du verre de 14500C diminue progressivement au fur et à mesure que l'angle d'inclinaison de la face inclinée du bloc supérieur s'approche de 300 par rapport à l'horizontale ; la réduction du taux d'usure atteint 20 à 30 % de moins que l'usure sur une face verticale, quand l'inclinaison est de 300 à 450 avec un optimum à 35 . RhVENDICATIONS 1.- Four de verrerie ayant ses parois latérales chanfreinées au sommet de 3C à 500 par rapport à l'horizontale depuis leur face verticale interne et sur une portion importante de la largeur de ce sommet, grâce à quoi la surface chanfreinée ainsi obtenue comprend la ligne de flux quand le four est en service. 2.- Four de verrerie comme dans la revendication 1, dans lequel les parois latérales sont chanfreinées au sommet de 300 à 450 par rapport à l'horizontale. 3.- Four de verrerie comme dans la revendication 1, dans lequel les parois latérales sont chanfreinées au sommet de 00 à 400 par rapport à l'horizontale. 4.-Four de verrerie comme dans l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les parois latérales sont chanfreinées au sommet & 350 par rapport à l'horizontale. 5.- Four de verrerie comme dans l'une quelconque des revendications 1 à 4, ayant ses parois latérales construites d'un bloc de toute la hauteur, le chanfreinage se trouvant au sommet de ce bloc. 6.- Four de verrerie comme dans l'une quelconque des revendications 1 à 4, ayant ses parois latérales construites en assises, le chanfreinage étant réalisé dans l'assise supérieure. 7.- Four de verrerie comme dans l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la surface chanfreinée est plane. 8.- Four de verrerie comme dans l'une quelconque des revendications I à 6, dans lequel la surface chanfreinée est convexe, la tangente en n'importe quel point de cette surface convexe se trouvant de.300 à 500 par rapport à l'horizontale. 9.- Four de verrerie comme dans la revendication 7 ou la revendication 8, dans lequel la surface chanfreinée est arrondie dans la face interne de la paroi latérale. 10.- Four de verrerie comme dans l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la surface chanfreinée est concave, la tangente à n1 importe quel point de cette surface concave se trouvant de 300 à 50 par rapport à l'horizontale.