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 de fusion chauffés électriquement
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2. Fours à flammes
2.1 Conception générale
La gamme de production des fours à flammes est très étendue puisqu’elle va de 5 à 1 000 t/j ; par exemple, on a :
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5 t/j pour un four destiné au travail manuel ayant une surface de 8 m2 et dont la masse du garnissage réfractaire est d’environ 50 t ;
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1 000 t/j pour un four « float » de grande capacité ayant une surface de 1 100 m2 et dont la masse du garnissage réfractaire, incluant les régénérateurs, est d’environ 8 000 t.
Les principaux éléments d’un four à flammes sont :
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le bassin de fusion ;
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l’avant-bassin ;
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le système de chauffage ;
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le dispositif d’enfournement de la composition ;
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éventuellement, un dispositif de dépollution des fumées.
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La cuve en réfractaires, contenant le verre en fusion (figures 1 et 2), comporte deux compartiments distincts :
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le bassin de fusion, à l’extrémité duquel est enfournée la composition et dans lequel se produit la fusion, l’affinage et l’homogénéisation ;
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l’avant-bassin, appelé aussi bassin de travail ou distributeur.
Dans la plupart des fours, ces deux parties sont complètement distinctes et reliées entre elles par un conduit appelé « gorge » (figures 1, 2 et 3) situé au niveau de la sole du bassin de fusion ou à un niveau inférieur (gorge dite « sous-marine »). Dans le cas du verre plat (procédé « float ») la séparation entre les deux bassins est constituée par un rétrécissement appelé « corset » (figure 2). Cet avant-bassin, appelé également « bassin de braise »,...
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