Brevet FR2261987A1 — publié le 19750919

La présente invention a pour objet une amélioration de la qualité du verre produit par les fours de fusion et en particulier pour la fabrication de verre plat. Ces fours comportent essentiellement deux parties - une zone de fusion et d'affinage dans laquelle sont introduites en amont les matières premières formant la composition du verre pour y être fondues au moyen de dispositifs de chauffage tels oue bradeurs, - une zone de conditionnement du verre en aval du four dans laquelle le verre est amené à une température appropriée pour entre prélevé en vue d'opérations de conformations ultérieures. Cette zone d'homogénéisation de la température est appelée braise. Les courants de convection qui naissent dans le four en raison des diffe- rences de température et de la tirée provoquent un brassage du verre plus ou moins prononcé. n s'établit en particulier un courant aller qui occupe environ le 1 supérieur de la hauteur du verre et un courant de retour sous-jacent qui intéresse les 2 inférieurs de la hauteur du verre. n est connu d'introduire dans la section du four en des points appropriés des barrages mécaniques ou thermiques pour obliger les courants de verre à passer par des ouvertures ménagées en profondeur dans le bain de verre, arrêter le verre de surface et prélever en profondeur un verre plus froid. On a proposé également des barrages flottants ou fixes pour séparer mécani- quement deux zones distinctes du bain de verre. Ces barrages intéressent tou- jours toute la largeur du four et leur fonction est soit de brassage soit de séparation de deux zones successives du four. Il est également connu d'effectuer au moyen d'agitateurs un brassage du courant aller que l'on sépare mecaniquement du courant retour par une paroi pour éviter un mélange de ces deux veines de verre. Ce procédé est difficile à mettre en oeuvre en raison de la corrosion importante a laquelle est soumise la paroi qui sépare le courant aller du courant retour et des difficultés de procéder à des réparations à l'intérieur du bain de verre fondu. la Demanderesse a constaté, et ceci constitue ltobjet de l'invention, que l'on peut améliorer la qualité du verre en provoquant le rebroussement de certaines veines prédéterminées du courant aller pour les faire reprendre par le courant retour sous-jacent et les ramener vers la zone de fusion, la partie versante du courant aller pouvant continuer à s'écaler vers la zone aval du four. Dans une forme préférée de l'invention on provoque le rebroussement de la veine centrale sur une largeur comprise entre 1 et les 2 de la largeur de la cuve, de préférence entre 1 et 1 2 3 Ce rebr@ussement est provoqué par l'action d'un barrage dont la longueur est au minimum ég31e a la largeur de la veine intéressée dont on veut provoquer le rebroussement et dont la profondeur immergée est comprise entre le I et la moitie de la profondeur du verre dans la cuve. 5 Ce barrage peut être constitue par une paroi pleine en matériaux réfractai- res réfrigérés ou non de même nature que ceux utilisés dans les bains de verre en fusion. Le barrage selon l'nvention peut être plus profond dans la partie médiane qu'aux extrémités et affecter par exemple sur sa partie inférieure un profil convexe. I1 peut être également constitué d'éléments discontinus agissant à la fois sous forme d'obstacle et ou par leur action thermique sur la masse de verre qui les entoure. Le barrage selon l'invention se caractérise donc par les éléments suivants pris en combinaison : 10/ I1 n'intéresse pas toute la largeur de la cuve pour permettre le passage d'une partie du courant aller suffisante pour alimenter la tirée c'est-à- dire la masse de verre extraite du four, et le courant retour sous-jacent, 20/ Sa profondeur etjou sa température sont réglés de manière à provoquer le rebroussement de la veine intéressée du courant aller au droit des él6ments du barrage et sa reprise par le courant retour. La position du barrage dans le sens du courant de verre n'est également pas indifférente. Ce barrage pourrait étre placé en fin de la zone chalaze mais ceci est difficile à réaliser en raison des hautes températures qai règnent dans cette partie de la cuve. L'efficacité du barrage suivant l'invention est particulièrement bonne lorsque la température du verre n'est pas sensiblement inférieure à 1.3000 pour les compositions habituelles de verres industriels. il se peut en outre qu'une certaine dévitrification de particules de verre en fusion se produise au contact des éléments plus froids qui constituent le barrage en aval de celui-ci et il est indispensable que la température du bain en aval soit encore suffisante pour que ces particules cristallines aient le temps de se refondre complètement dans la masse de verre qui les entoure avant la sortie de la cuve. D'au te part, la viscosité du verre au droit du barrage est également importante afin que 1 l'action hydrodynamique de ce barrage ait le maximum d'efficacité. Cette viscosité ne doit pas dépasser une valeur de 10 2,5 poises. La position du barrage dans le sens de la largeur de la cuve est avantageusement la one centrale mais on déterminera expérimentalement la position la meilleure. Le réglage de ce barrage est facilité s'il est constitué d'éléments discontenus dont on peut régler le nombre, la position et/ou la température de manière indépendante afin de rechercher la meilleure efficacité. la fig. 1 représente schématiquement un four de fusion vu en plan avec un barrage selon l'invention, La fig. 2 représente un four de fusion vu en coupe longitudinale, la fig. 3 représente un barrage en maçonnerie suspendu à la voûte du four, La fig. 4 représente un barrage constitué d'un serpentin réfrigéré, La fig. 5 représente un barrage constitué d'éléments discontinus, la fig. 6 représente un barrage à éléments discontinus inclinés, La fig. 7 représente un barrage constitué par des bouillonneurs. La figure 1 représente schématiquement un four de fusion avec ses zones principales : zone chaude 1 et braise 2. L'enfournement des matières premières a lieu en 3 et la tirée par le canal 4. Un barrage 5 selon l'invention a été disposé dans la cuve sur le veine centrale du courant aller. il agit suer environ 2 de la largeur de la cuve si bien que les veines latérales du courant aller 6 peuvent poursuivre leur trajet vers le canal 4 ou s'effectue la tirée. La figure 2 représente en coupe longitudinale un four avec le barrage 5 qui s'enfonce dans la masse de verre en fusion jusqu'à la limite approxima- tive de la veine supérieure du courant retour 7. La figure 3 représente un barrage selon l' 1in'rention constitué par une paroi réfractaire 8 maintenue par des tirants 9 et 10 réfrigérés par un système de water-jackets pour éviter leur corrosion à la température élevée qui règne dans l'atmosphère de la cuve. Le dispositif représenté fig. 4 est un serpentin il a' partir d'un tube en acier inoxydable enroulé sous forme hélicoïdale 1 et dans lequel on main- tient une circulation d'eau ou de tout autre fluide réfrigérant. Ce serpentin est immergé dans la partie supérieure du bain de verre corres pondant au courant aller. L'action de ce serpentin est d'augmenter dans sa zone d'action la viscosité du verre de telle maniere que les veines du courant aller venant buter sur une zone plus froide soient entraînées vers les parties plus basses du four pour être reprises par le courant retour. La figure 5 représente un barrage selon llinvention constitué d'une pluralité d'éléments discontinus. Il S'agit de tubes 12 refroidis par circulation d'eau, coudés en forme de pale 1, Ces pales agissent avant tout par leur action thermique. Chaque pale est réglable individuellement en hauteur et en direction. Les pales refroidissent dans leur plar une certaine musse de erre qui se retour vre avec celle refroidie par la pale voisine pour former un barrage @uasi continu. Chaque pals est réglable inli@iduellement en direction et en hauteur. Ceci permet de donner au barrage la forme la plus appropriée. En particulier, les pales situées vers les extrémités du barrage peuvent ne pas être enfoncées aussi profondément que les pales centrales dans la masse de verre fondu. De ce fait, le barrage agit plus profondément dans la région médiane de la cuve alors que son action aux extrémités est plus faible. Les pales r'ont pas besoin d'être orientées dans le plan transversal du four ; elles peuvent recevoir une inclinaison par rapport à ce plan ainsi que cela est représenté fig. 6. Le barrage acquiert ainsi une profondeur plus grande que si les pales sont toutes dans un même plan et agit à la manière d'une série de volets dont l'action se recoure. Les flèches portées sur la fig. h montrent que les veines latérales 14 du courant aller poursuivent leur trajet vers l'aval d9 la cuve pour alimenter la tirée tandis que les veines 15 qui viennent buter sur les pales du barrage subissent un rebroussement qui provoque leur reprise par le courant retour sous-jacent. La figure 7 représente une autre forme de réalisation de l'invention dans laquelle le barrage est un barrage essentiellement thermique constitué par des bouillonneurs. La technique d'emploi de bouillonneurs comme procédé d'homogénéisation d'une masse de verre en fusion est connue en soi. Elle consiste à partir d'un tube placé généralement au voisinage de la sole du four à souffler dans la masse de verre un courant de buelles qui provoquent un brassage du verre qu'elles traversent. Pans le procédé selor l'invention le tube d'amenée d'air ou de gaz constituant les bulles est placé approximativement à la limite des courants aller et retour l'émission de bulles étant en largeur égale à la zone de barrage souhaitée. Le taux d'émission des bulles doit Btre assez intense pour provoquer un rebroussement du courant aller dans la zone du barrage et sa reprise par le courant ret@ur. Le procédé selon l'invention est particulièrement avantageux pour la fabricati on de verre dans des fours de fusion travaillant à limite de capacité Dans ce cas en effet, le régime hydrodynamique qui s'instaure dans la cuve par suite de la géométrie de cette ouve, de la tirée et des courants de convection d'origine thermique peut rapidement s'éloigner du régime optimum donnant la meil leur? qualité de verre. On peut alors avoir à agir à titre de correctif sur c@rtaines veines de @@rre du courant aller en les obligeant à modifier leur parcours par l'interposition d'un barrage selon l'invention pour rétablir un régime plus équilibré q@ se traduit par une meilleure homogénéité du verre produit. Sous cet aspect le barrage discontinu à éléments réglables individuelle- ment en profondeur température et direction permet de rechercher rapidement par des essais empiriques le régime le plus avantageux. R E V E N D I C A T I O N S 1 Procédé de fusion du verre dans une cuve comportant une zone de fusion affinage et une zone de conditionnement (braise) à l'intérieur desquelles ne4ssent dans la masse de verre en fusIon des courants qui, en surface s'éloi- gnent du point le plus chaud de la zone de fusion (courant aller) et en profondeur convergent vers cette zone (courant retour),oaractérisé en ce que l'on provoque le rebroussement de certaines veines prédéterminées du courant aller pour les frire reprendre par le courant retour et les ramener vers a zone de fusion, la partie restante du courant aller pouvant continuer à s' écouler vers 1 zone aval du four. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé par un barrage dans la partie supérieure de la masse de verre en fusion dans les veines dont on désire provoquer le rebroussement, la longueur efficace de ce barrage étant comprise entre le 1 et les 2 de la largeur de la cuve et sa profondeur immergée entre le 1 4 et la mmitié de la profondeur du verre dans la cuve. 5 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la longueur du barrage est comprise entre le 1 et le 1 de la largeur de la cuve et la profondeur immergée du barrage esi approxmativement 1 de la profondeur du verre dans la cuve. 3 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3,caractérisé en ce que le barrage est constitué par une paroi continue en matériaux réfractaires. 5. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le barrage est composé d'éléments discontinus. 6. Dispositif selon la revendication 5,caractérisé en ce que le barrage est constitué par un ensemble de tubes réfrigérés par un fluide. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le barrage est constitué d'une juxtaposition d'éléments tubulaires réfrigérés en forme de pale, ces éléments étant réglables individuellement en température, en direction et en hauteur. 8. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le barrage est constitué par un tube d'amenée de fluide constituant la partIe inférieure du barrage, ce tube étant percé d'ouvertures permettant ltéchappe- ment du fluide sous forme de bulles sur une longueur sensiblement égale à celle du barrage. 9. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que le profil inférieur du barrage est convexe.