Brevet FR2200209A1 — publié le 19740419

La présente invention concerne un procède et un dispositif pour régler les courants d'écoulement du verre, ainsi que sa température et ainsi que sa viscosité, dans les bains de fours de verrerie ou encore des canaux d'é- tirage, des rigoles d'alimentation et des trop-pleins. La fabrication notamment de verres plats étires suppose de façon très stricte que le verre ne comporte pas de bulles, de corps étrangers ou de traînées ayant un indice de réflexion différent de celui de la masse de verre. Pour satisfaire à ces conditions, on utilise de multiples procédés et dispositifs dans les fours a verre, pour éviter que des impuretés et des irrégularités d'homogénéité n'arrivent au point d'utilisation. Le r6le principal des flotteurs utilisés à cet effet consiste à régler la température par une profondeur d'immersion variable. Ces organes d'arrt flottants et fixés latéralement (flotteurs, organes immergés etc...) sont en matière céramique, le cas échéant reliés a des tubes de circulation d'eau de refroidissement. Il est également connu de solidifier des parties de verre à la périphérie des tubes ou des organes tubulaires pour former la barrière voulue. L'inconvénient de la matière céramique est qu'elle vient en contact avec le verre en fusion et réagit avec celui-ci, si bien qu'à cet endroit la composition du verre est différente de la composition de base du bain. Il en résulte un indice de réfraction différent qui apparaît sous forme de traînées. Dans la mesure où les courants de verre sont faibles, ou encore dans le cas d'une extraction réduite, ce verre mélangé se dissout sans qu'il ne se forme de traînée. Toutefois, lorsque les courants de verre augmentent, cet équilibre se rompt et le mélange ne se dissout plus. Ce mélange traverse sans tre dissous la masse de verre et se retrouve tel quel dans le produit final qui devient inutilisable. Suivant la température, la composition du verre, les courants de verre, la composition et le traitement thermique préalable de la matière céramique, les réactions se font soit lentement et dans le bon sens, soit rapidement et de façon défectueuse. Dans ce dernier cas, on entraîne non seulement du verre ayant réagi chimiquement, mais également les particules de céramique sous forme de petits morceaux. La masse de verre doit alors tre rebutée et les parties de céramique attaquées, doivent dtre remplacées. Ces opérations de remplacement sont longues et onéreuses, car il faut d'abord mettre les pièces en céramique à la température, puis les calciner et les mettre dans l'atmosphère à haute température qui règne dans le four. Or, pour le carbone il n'est pas nécessaire de faire une élévation de température puis un traitement thermique ce qui réduit considérablement les opérations et les frais de fabrication. Il est également à remarquer qu'il existe des barrières en verre solidifiées obtenues par des tubes de refroidissement. Ces barrières ne permettent pas d'assurer un réglage et leur entretien est très onéreux. Le fonctionnement des organes de réglage utilisés jusqu'à présent dépend de la température et de la quantité de verre. Les organes d'arrt selon l'invention offrent une résistance meilleure et permettent d'assurer un meilleur réglage thermique. Les flotteurs et les organes immergés ont pour but : a) d'arrter les impuretés qui viennent de la zone de fusion et ne pas les laisser arriver jusqu'à la zone de travail b) de permettre le réglage de la température au point d'extraction (zone de travail) par le réglage fixe et/ou légèrement variable de la profondeur d'immersion. La résolution de ce problème aboutit à un procédé sans flotteur. Une solution mise en oeuvre récemment pour se passer des flotteurs et des organes céramiques consiste à utiliser le procédé sans flotteur dans des bains de verre, en remplaçant les flotteurs par des barrages thermiques où l'on apporte de l'énergie fortement concentrée en un endroit. Les inconvénients de ce procédé, qui augmentent les frais, résident dans le fait qu'il faut jusqu'à 50 % d'énergie supplé- mentaire et cette énergie doit de nouveau tre enlevée du bain de verre après que celui-ci ait passé le barrage thermique. la présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. A cet effet, l'invention concerne un procédé caractérisé en ce qu'on utilise des organes de réglage et/ou d'arrt, flottants, non mouilles par le verre liquide, conducteurs d'électricité, réglables en hauteur et/ou pivotants. Comme ces matériaux ne sont pas mouillés par le verre et qu'il s'agit de préférence de carbone cristallisé dans le système hexagonal, il n'y a ni attaque physique, ni attaque chimique des flotteurs. Un autre avantage des flotteurs selon l'invention réside dans leur mise en forme facile. De plus, ce matériau peut s'usiner avec un outil par enlèvement de copeaux. Comme le carbone cristallisé dans le système hexagonal s'oxyde sous l'effet de l'air lorsqu'il est au-dessus d'une certaine température, dans le cas ou l'on a des dispositifs en carbone qui dépassent au-dessus de la surface supérieure du bain de verre, il faut les protéger a l'aide d'un enrobage inerte, par exemple en platine, pour éviter leur oxydation. Une autre solution consiste à éviter que l'air n'arrive sur ces pièces en carbone en utilisant une atmosphère de gaz protecteur. Comme les couches protectrices ne réagissent pas avec le verre, on peut modifier l'emplacement de ces dispositifs dans les trois dimensions, et les manipuler sans que cela ne diminue la qualité du verre. Grâce à la conductivité électrique du carbone, il est également possible d'utiliser ces éléments comme électrodes pour l'envoi de courant dans le verre, pour assurer le chauffage dans la zone de travail. Suivant une autre variante, pour protéger les pièces en carbone contre l'oxydation, on recouvre la partie supérieure de ces pièces d'une couche de verre. On évite la fusion de cette couche de verre par un matériau céramique ou un tube de refroidissement. Il peut également s'agir de rigoles. Il est également possible de protéger les parties de céramique qui se trouvent immergées dans le bain de verre, par un revtement de carbone ou par des pièces en carbone fixées dans des rainures. Par la combinaison des dispositifs cidessus, il est possible d'isoler les parties de carbone qui dépassent de la surface supérieure du verre, par à l'atmosphère de gaz, pour maintenir une atmosphère de gaz protecteur ne contenant pas d'oxygène. L'utilisation des flotteurs en une ou plusieurs parties et des organes d'arrt en matière céramique est fortement limitée à cause de la corrosion rapide et de l'érosion entraînées par l'attaque du verre et des courants de bain. Notamment, dans le cas de températures élevées, les parties de céramique sont très rapidement détruites, or ces températures élevées sont nécessaires pour augmenter le débit. Cela limite une rationalisation par l'utilisation de pièces en céramique. L'utilisation selon l'invention de flotteurs, d'organes d'arrt, etc... en carbone remédie à cette limite de débit et offre des avantages considérables, dans la mesure où la zone de réglage est augmentée par suppression de la corrosion et de l'érosion et simplifie considérablement les opérations tout en les rendant moins chères ce qui constitue un progrès technique important. Du reste, la fabrication des organes d'étirage complètement immergés, ou organes analogues en carbone, offre les mmes avantages quant à la suppression de la corrosion et de l'érosion. La présente invention est décrite plus en détail a l'aide des dessins annexés, dans lesquels : -la figure 1 représente une installation à bain d'étirage de verre avec des organes de fermeture dans la zone de travail ; -la figure 2 représente un flotteur en carbone sous atmosphère de gaz protecteur ; -la figure 3 représente un flotteur en carbone muni de moyens d'arrt d'écoulement de verre en matière céramique et qui se ; -la figure 4 représente un flotteur en carbone muni d'un godet en céramique constituant un élément de surcharge ; -la figure5 représente la fixation d'un organe de réglage en carbone à l'aide d'un tuyau de refroidissement ; -la figure 6 représente des possibi lités de raccordement d'éléments en carbone sur des orgahes de réglage. Selon la figure 1, l'installation à bain d'étirage comprend un flotteur en carbone 8, un organe de réglage de débit 9 portant un patin de carbone, un tiroir de limitation 10 au niveau du poste d'extraction, un organe d'éti- rage 11 du verre fondu 12, une maçonnerie 13, une zone de fusion 14 et une zone de travail 15. Dans le dispositif i gaz protecteur selon la figure 1, la référence 1 se rapporte à un élément en carbone, 2 à un support en céramique ou un moyen de fixation, 3 a un organe de recouvrement, 4 à des parois latérales en céramique et 5 a une alimentation en gaz protecteur. Dans le cas de l'organe d'arrdt en carbone selon la figure 3, avec barrage de céramique de recouvrement, la référence 1 se rapporte à la partie en carbone, et la référence 2 à des plaquettes en céramique qui constituent une surcharge pour la pièce en carbone (dont le poids spécifique est plus faible que celui du bain de verre) et assurent ainsi l'immersion de cette pièce en carbone. Les éléments de surcharge de la pièce en carbone peuvent avoir des formes très différentes comme par exemple une forme de rigoles 2 (figure 4) posées sur la pièce en carbone 1. Dans le cas de la fixation de l'organe de réglage selon la figure 5. on solidifie, à l'aide du tube de refroidissement 6, le verre 7 entre le tube de refroidissement et la pièce en carbone 1 qui se trouve en-dessous du tube 6. Cela permet d'arrter toute circulation de bain de verre entre le tube de refroidissement et la pièce en carbone. Dans la figure 6, sont représentés divers modes de fixation entre les pièces en carbone 1 et les supports en céramique 2. Dans ces divers modes de fixation, il faut que la pièce en carbone 1 se trouve légèrement endessous de la surface supérieure du bain de verre pour tre protégée contre l'oxydation, comme cela est également représenté aux figures 3 a6. Pour pouvoir utiliser de façon variable les organes d'arrt (barrages) suivant les besoins dans la zone du bain, on utilise des installations connues, comme par exemple des aiguilles de fixation refroidies, qui maintiennent les organes d'arrt en place, par les deux côtés, ou encore des moyens de fixation qui descendent de la voute du four où ces moyens sont articules en pivotement et/ou en rotation. Contrairement à. cela, les organes d'arrt utilises jusqu'd ce jour sont fixés rigidement. Il est évident que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus. L'in- vention permet également d'utiliser des pièces en carbone pour régler les courants de verre et la température du verre du four en fusion et/ou les canaux d'étirage, les rigoles d'alimentation, les trop pleins de verre, de façon à permettre l'augmentation du débit jusque des valeurs non possibles jusqu'à présent, et cela non seulement de façon quantitative, mais également qualitative dans le sens d'une rationalisation nécessaire. Les incidents qui résultaient du peu de résistance des organes d'arrt en matière réfractaire (briques réfractaires cuites, classiques) tels que les remplacements répétés qui sont nécessaires, des éléments usés, sont des inconvénients auxquels remédie l'invention. Cela constitue un progrès technique significatif, ainsi qu'un progrès économique dans la fabrication du verre et permet une extension de la production. REVENDICATIONS 1 ) Procédé pour le réglage des courants d'écoulement de verre et de la température du verre ainsi que de la viscosité du bain de verre dans des fours à verre et/ou des canaux d'étirage, des rigoles d'alimentation, des troppleins, etc..., procédé caractérisé en ce qu'on utilise des organes de réglage et/ou d'arrt, flottants, non mouillés par le verre liquide, conducteurs d'électricité, réglables en hauteur et/ou pivotants. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on établit des champs électriques réglables entre plusieurs organes de réglage ou d'arrt. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on règle. homogéné- ité thermique dans toute la section du courant de verre. 4 ) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les organes de réglage et d'arrt sont en carbone cristallisé dans le système hexagonal, ou en un matériau inerte qui ne peut tre mouillé par le verre liquide du bain, ou en combinaison avec un matériau céramique ou des dispositifs auxiliaires physiques. 5 ) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le carbone est un matériau plein usiné dont la forme est adaptée aux conditions de fonctionnement. ~ dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les pièces en carbone sont protégées contre l'oxydation par un revtement au moins partiellement inerte. 7 ) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caractérisé en ce que le flotteur qui est en un matériau tel que du carbone ou un matériau à comportement analogue, constitue une électrode dont la position est variable dans les trois dimensions. 8 ) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le flotteur est composé de plusieurs parties. 9 ) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérise en ce qu'il comporte un moyen créant une atmosphère de gaz protectrice, sans oxygène, au-dessus des parties de flotteur qui dépassent de la surface du bain, par exemple dans le cas de flotteur en carbone cristallisé. 10 ) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les parties de carbone sont reliées à des pièces de céramique inertes. 11 ) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 d 3, caractérisé en ce que les parties en carbone sont reliées à des pièces en céramique mobiles ou immobiles. 12 ) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 k 3, caractérisé en ce que les parties en carbone sont reliées à des tubes de refroidissement ou des installations de refroidissement.