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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Four à pots6. Réfractaires des fours à bassin
6.1 Généralités
Le choix des réfractaires est un des éléments les plus importants dans la conception des fours de fusion de verre. C’est à la fois un choix technique et un choix économique.
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Choix technique
Les réfractaires jouent un rôle important, car la corrosion des réfractaires est susceptible d’amener trois types de défaut :
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les « pierres » qui sont des particules de réfractaire non fondues incluses dans le verre ;
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les « cordes » qui sont dues à des éléments de réfractaire dissous dans le verre, mais ayant modifié localement sa composition, donc son aspect ;
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les « bulles » susceptibles d’apparaître au contact du verre avec le réfractaire.
Enfin, il peut exister des incompatibilités entre certaines qualités de réfractaires et certaines compositions de verre.
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Choix économique
Les réfractaires représentent une part importante du coût du four. Par exemple, dans un four en boucle avec régénérateurs (§ 2.2.2.2) de 80 m2, les réfractaires représentent 60 % du coût de première installation.
De plus, une grande partie des réfractaires sont changés à chaque réparation. L’intervalle entre deux réparations (que l’on appelle « la campagne ») peut varier entre 5 et 12 ans, suivant la qualité des réfractaires et les conditions d’exploitation.
Plus que la durée de la campagne, il faut prendre en compte la tirée cumulée, c’est-à-dire le tonnage de verre produit entre deux réparations, ce qui, compte tenu du coût des réfractaires utilisés pour la réparation, permet de chiffrer l’incidence de ceux-ci dans le coût du verre produit.
Un surinvestissement dans les réfractaires, s’il permet d’augmenter la tirée cumulée et améliorer la qualité,...
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