Bibliographie & annexes
Présentation
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 flammes1. Généralités sur le verre
Dans le texte, nous utiliserons systématiquement les termes spécifiques à l’industrie verrière (composition, feeders), tels que définis dans l’introduction.
1.1 Élaboration des produits verriers
L’élaboration des produits verriers fait appel, aux différentes étapes du processus de fabrication, à des équipements thermiques :
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les fours de fusion assurent l’élaboration du verre de base à partir du mélange des matières premières (appelé aussi « composition ») ;
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les canaux de conditionnement (appelés « feeders ») relient le four de fusion aux machines de formage ;
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les fours ou arches de recuisson éliminent les contraintes thermiques apparues au cours du formage (appelés étenderies dans le verre plat) ;
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les fours ou arches de cuisson de décors ;
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les fours de trempe (verre plat et verrerie de table) ;
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les fours de bombage de verre plat (pare-brise et autres).
Le tableau 1 reprend quelques exemples de procédés d’élaboration des produits courants.
Nous ne traiterons ici que des fours de fusion, proprement dit, et des canaux de conditionnement qui sont étroitement liés aux fours de fusion de verre creux.
1.2 Composition du verre
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Le verre est obtenu par fusion d’un mélange de plusieurs composants (la composition) dont l’élément principal est la silice apportée généralement sous forme de sable. Le verre le plus simple comporte :
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SiO2 : (formateur de réseau) ;
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Na2O : qui permet la fusion (modificateur de réseau ou fondant);
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CaO : qui joue le rôle de stabilisant et évite une dégradation hydrolitique de la surface du verre.
Le verre le plus anciennement connu et encore le plus utilisé pour la fabrication du verre plat et du verre d’emballage est le verre sodocalcique, dont la composition est résumée dans le tableau 2. D’autres...
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