Bibliographie & annexes
Présentation
English
Auteur(s)
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Jacques FOURMENT : Ingénieur, ancien Directeur Technique Verre chez Stein Heurtey
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Jean FROMENTIN : Ingénieur, Directeur de la Division Verre chez Stein Heurtey
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Lire l’articleINTRODUCTION
C’est dans le four de fusion que se réalise le processus d’élaboration du verre à partir du mélange vitrifiable ; celui-ci est obtenu par un mélange intime des matières premières préalablement dosées auquel on ajoute au minimum 10 % de verre broyé appelé calcin ou groisil. Cette adjonction de verre broyé est indispensable pour obtenir une qualité de verre correcte, et peut atteindre 90 % du fait de l’utilisation croissante du verre de récupération. Ce mélange vitrifiable est appelé « composition » par les verriers.
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L’élaboration s’effectue à des températures comprises entre 1 200 et 1 600 oC et comporte essentiellement quatre phases :
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la fusion du mélange vitrifiable qui passe de l’état pulvérulent à l’état liquide ;
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l’affinage qui assure l’élimination des composés gazeux résultant des réactions chimiques produites pendant la fusion ;
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l’homogénéisation chimique et physique de la masse vitreuse ;
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le conditionnement qui abaisse la masse vitreuse à une température compatible avec son utilisation ultérieure, en général de l’ordre de 1 000 à 1 300 oC.
Dans la plupart des cas, le conditionnement se termine dans des canaux réalisés en matériaux réfractaires reliant le four à chacune des machines de formage. Ces canaux, équipés de dispositifs de chauffage et de refroidissement, sont appelés « feeders » par les verriers.
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Ces différentes phases du processus d’élaboration peuvent se réaliser :
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soit, simultanément, dans différentes parties du four, dans le cas des fours à bassin continus ;
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soit, successivement, dans le cas des fours à creusets (fours à pots) ou des fours « day tank ».
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Dans tous ces fours, la répartition du chauffage a une grande importance dans la mesure où les courants de verre engendrés par les gradients thermiques dans la masse vitreuse en fusion jouent un rôle primordial dans la qualité de l’affinage et de l’homogénéisation.
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En fonction du mode de chauffage, on peut classer les fours de fusion en deux grandes catégories :
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les fours à flammes utilisant des combustibles fossiles, dans lesquels l’énergie thermique est transmise au verre par échange thermique entre les flammes et la surface du bain de verre ;
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les fours électriques dans lesquels l’énergie thermique est produite par effet Joule dans la masse du verre en fusion.
Un chauffage d’appoint électrique est souvent installé sur les fours à flammes, soit pour augmenter momentanément la production du four, soit pour améliorer la qualité du verre.
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Fours à flammes avec appoint électrique
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3. Fours de fusion chauffés électriquement
3.1 Conception générale
Le principe de chauffage de ces fours est très différent de celui des fours à flammes 2, car l’énergie thermique y est apportée dans la masse du verre en fusion, au lieu d’être transmise à la surface du bain de verre dans les fours à flammes.
La fusion électrique du verre est basée sur sa propriété de devenir conducteur de l’électricité à partir de 800-900 oC, la conductivité augmentant avec la température. Le verre est donc chauffé par effet Joule, la masse de verre en fusion constituant la résistance. Le courant électrique est amené par des électrodes noyées dans le verre à l’état liquide.
Comme les fours à flammes, les fours électriques sont constitués par une cuve en matériau réfractaire contenant le verre en fusion, l’espace au-dessus de la cuve étant fermé par une construction en réfractaire. Le mélange vitrifiable est réparti par un dispositif mécanique sur toute la surface du bain de verre et constitue donc un écran thermique, ce qui limite la température au-dessus du bain de verre à des valeurs de 200-400 oC en régime établi. Pour cette raison, ce type de four est dit « à voûte froide ».
La fusion de la composition se fait par échange thermique entre celle-ci et la masse vitreuse, et le processus d’élaboration s’effectue verticalement depuis le haut vers le bas.
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Contrairement aux fours à flammes où la profondeur de la cuve est limitée par la pénétration du rayonnement 2.1.2, il est possible et souhaitable d’avoir des cuves profondes (1 500...
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