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Procédé et dispositif pour la formation d'une couche de carbone sur la surface de pièces réfractaires .
La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif pour la formation d'une couche de carbone sur la urface de pièces réfractaires, particulièrement sur la face exposée à la chaleur et en contact avec le verre fondu.
On sait que le verre fondu mouille et adhère à la plupart des matériaux réfractaires connus à des températures élevées,par exemple supérieures à 600 C dans le cas des verres sodo-calciques habituellement utilisés. Dans la gamme des tem-
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postures très élevées, telles que les températures nécessaires à l'élaboration du verre fonduCet incenvénient est peu impor- tant parce que le verre est assez fluide et s'écoule donc assez facilement sur les rêfractaires. Par contre, aux températures plus basses, par exemple aux températures de travail du verre, ce dernier adhère fortement aux réfractaires, ce qui est souvent un inconvénient majeur.
On constate en outre que le verre arrache ou dissout des particules de matières réfractaires, lesquelles ap- paraissent dans les deux cas sous la forme de défauts dans le pro- duit fini.
Le carbone pur présente des propriétés intéressantes dans le domaine de la verrerie. Il est très réfractaire et le verre n'y adhère pas et ne dissout pas.On a donc proposé d'utiliser cette matière pour la constitution de briques, de pièces ou de pla- cages réfractaires qui sont en contact avec le verre se trouvant à la température de travail, Toutefois, le carbone est très oxyda- ble à l'air aux températures envisagées, de sorte qu'il faut le main- tenir en atmosphère non oxydante. En outre, le carbone contient souvent des impuretés sous forme de grains ayant une composition analogue à celle des autres matières réfractaires et présentant les mêmes inconvénients. On a bien proposé d'utiliser du carbo- ne très pur, mais cette matière est coûteuse. Enfin, le carbone s 'use assez vite parce qu'il est peu dur.
Il est bien possible de remplacer les pièces de carbone usées mais on conçoit que cette opération soit assez difficile.et coûteuse.
Le procédé suivant l'invention élimine tous ces in- convénients. Conformément à ce procédé, on fait diffuser à tra- vers une pièce réfractaire, en direction de la surface de con- tact avec le verre en fusion, une matière carbonifère suscepti- ble de se décomposer et de déposer sur la surface de la pièce du carbone élémentaire constituant uhe couche de carbone qui se re-
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nouvelle au fur et à mesure de sa consommation On diffuse avantageusement à travers une pièce réfrac- taire un hydrocarbure saturé ou non saturé, susceptible de subir à la surface de la pièce une décomposition thermique lisant du carbone) tel que l'acétylène, le butane, le propane,
l'éthyléne, l'essence, le gasoil ou le re roséne, On peut cependant aussi diffu- ser à travers une pièce réfractaire un tel hydrocarbure et un gaz contenant de l'oxygène tel que l'air, de manière à produire à la surface de la pièce une combustion incomplète libérant du oarbo- ne et des gaz réducteurs. Ces derniers constituent un matelas ga- zeux réduisant la friction entre le ruban de verre et la pièce réfractaire et empêchant la perte en carbone par oxydation, Grâce à ce procédé, on forme de façon continue une cou- che de oarbone d'un degré de pureté très élevé à laquelle le verre n'adhère absolument pas.
Ce procédé trou\e son application dasn les nombreux cas où on désire faire avancer du verre à l'état plasti- que au contact d'une surface et éviter que celle-ci n'exerce une action de freinage sur la propression du verre ou n'endommage ce dernier. Par exemple, dans les procédés do fabrication du verre en feuille utilisant la propriété du verre de flotter sur un bain de métal fondu, on est généralement obligé de limiter la largeur de la feuille à une dimension inférieure à la largeur du pain pour éviter l'adhérence des bords de la feuille aux parois du comparti- ment, Une partie du bain reste alors découverte et exposée à l'oxv- dation, Le procédé suivant l'invention, appliqué à ces parois, per- met d'utiliser la surface entière du bain métallique qui, ainsi couvert, ne craint plus l'oxydation.
Ce procédé trouve, entre au. très,une application intéressante aux seuils habituellement garnis d'une couche de carbone et sur lesquels on fait glisser un ruban de verre plastique.
Le dispositif pour l'exécution du procédé comporte une
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pièce réfractaire dont au moins la partie voisine de la surface en contact avec le verre est poreuse, ainsi que des moyens pour injecter dans la partie poreuse une matière carbonifère* La par- tie poreuse peut être constituée de matière réfractaire couran- te ou de fibres incombustibles, par exemple de l'amiante, agglo- mirées par un liant réfractaire.La nature ot le degré de poro- sité de cette partie de la pièce sont évidemment choisis en fonc- tion de la matière carbonifère utilisée.
Celle-ci peut se présen ter à température ordinaire sous forme solide, liquide ou gazeuse
La matière injectée et diffusée à travers la masse ré- fractaire atteint la face chaude de la pièce où, gr!ce à la cha- leur rencontrée, elle subit soit une décomposition thermique,soit une combustion incomplète, libérant le carbone en forme d'une cou- che d'une grande pureté qui garnit la face de la pièce. Une par- tie de la couche formée peut se perdre, par exemple par usure, mais elle se reforme continuellement grâce à l'arrivée incessan- te de matière.
Le phénomène de formation de la couche est d'ail- leurs autorégulateurs! en effet, aux endroits où la couche de car- bone s'amincit le plus, il y a un appel de matière carbonifère puisque la résistance au passade de celle-ci est réduite, Par con- séquent, la régénération de la couche est oralement plus rapide,
Le dispositif comporte au moins un tube d'injection qui est métallique de préférence et noyé dans la masna réfrao- taire;son orifice de sortie est situé dans la partie voisine de la surface en contact avec le 'erre, l'autre extrémité étant rac- cordée à la source de fluide sous pression convenable pour en as- surer la diffusion jusqu'à la dite surface.
Dans le cas de for- mation de la couche de carbone par combustion incomplète, le dispositif comporte en outre au moins un tube semblable pour l'in- troduction au gaz contenant de l'oxygée, à moins que l'on pré
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fera mélanger ce dernier à la matière carbonifère gazéifiée au moyen d'un injectëur d'air disposé devant la pièce réfractaire.
Pour favoriser une répartition uniforme de la matière carbonique dans la manse poreuse, on ménage avantageusement à l'intérieur de celle-ci au moins un espace creux qui offre à cette matière une plus grande surface de pénétration. Des évidements peuvent notamment être pratiqués autour de l'orifice dé sortie de chaque tube, mais on peut aussi donner à la pièce réfractaire la forme d'un caisson, dont la paroi en contact avec le verre est poreuse et les autres parais en matière réfractaire dense ou en métal, la matière carbonifère et le cas échéant le gaz com- burant étant Introduits par un tube pénétrant jusque dans l'es- pace oraux,
Dans certaines constructions, par exemple dans le cas où une feuille de verre franchit la crête d'une paroi)il est préférable de disposer une rampe d'injection,
noyée dans la masse poreuse formant la crête, au voisinage de sa surface en contact avec le verre. les orifices de la rampe étant orientés vers cette dernières
Lorsque la zone constituant la face située vers l'ex- teneur est formée de matière dense et compacte! des fuites de ma- tière carbonifère no sont en général pas a craindre, sinon il est avantageux de revêtir cette face d'une enveloppe imperméable, en métal par exemple*
Le de sin annexé montre à titre d'exemple plusieurs . formes d'exécution de l'invention.
La figure 1 est une coupe verticale d'un-compartiment dont les parois comportent des pièces conformes à l'invention. la figure 2 est. une vue de détail d'une pièce de paroi*
La fleure 3 montre une variante d'exécution de la pièce de la figure 2,
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La figure 4 est uhe coupe a travers une pièce en forme
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de Óa:1r:loh.
La fleure 5 montre eh coupe lonr:1tudinale un Qompart1 ment équipé d'un seuil dontormo à l'invention.
La figure 6 est une coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 5.
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Les figures 1 et 2 montrent une application de l'inven"' tion à un dispositif de fabrication de verre en feuille dans le- quel la feuille 1 à l'état plastique se déplacé sur un bain de métal fondu 2 contenu dans uh compartiment 3 dont les parois com- portent des blocs réfractaires 4 et 5. Les blocs 4 sont des pièces
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rëfraotairs normales, denses et compactas, tandis que les bloos 5 situés au niveau de la feuille de verre dont constituas de ma- tière réfractaire poreuse. Des tubes horizontaux 6 sont noyas dans des pièces de manière que leur extrémité 7 soit située dans un plan 7' au voisinage do la face 8 orientée vers l'intérieur du compartiment #, leur extrémité 9 étant raccordée hors du bloc
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à une source) non représentée, de entière carbonifère.
Apres avoir traversé la masse réfractaire, le fluide
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injecté atteint la fce 8 où* sous l'effet de la chaleur qui y rèrne, il se décompose en abandonnant du carbone qui forme sur la face 8 une couche 10. Oh améliore avantageusement la dispersion du fluide en ménageant autour de l'orifice de sortie 7 un évi-
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dément 11 (fiCt3) s 'étendant palallhlement à la face 8.
Afin de prévenir toute fuite indésirable du fluide, il est utile do dis* poser sur la face extérieure O. du bloc un revêtement 12 (fi5t3)$ métallique par exemple, mais on obtient le môme résultat on for- mant la partie arrière du bloc eh matière réfractaire dense et , compacteimperméable au fluide*
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La rieure 4 représente en variante un bloc formé par un caisson 13 dont les parois 14 et 15 non en contact avec le
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verre sont constituées de métal ou de matière réfractaire dense, La paroi 16 en contact avec le verre et formée de matière réfrac- taire poreuse est scellée sur les parois 14 par un joint étanche 17 en ciment réfractaire. La matière carbonifère est introduite à l'intérieur du caisson 13 par un tube 18, encastré dans la paroi arrière !5.
Lorsque le dépôt de carbone est obtenu par combustion incomplète d'une matière carbonifère, on peut dédoubler les tu- bes 6 (fig.2) et utiliser un des tubes d'une paire de tubes pour l'injection du gaz comburant, l'autre servant à l'injection d la matière carbonifère. On peut cependant prévoir dans un dispositif suivant la firure 4 un second tube 18' par lequelyon introduit le gaz comburant dans le caisson 13 où il se mélange avec la matière carbonifère ayant de pénétrer dans la paroi poreuse 16.
Enfin, les figures 5 et 6 donnent un exemple d'appli0 cation de l'invention au peuil de sortie situé à l'extrémité d'un @ terminale 19 d'un tel compartiment comporte généralement un seuil 20 garni d'une couche de carbone 21 sur laquelle la feuille 1 glis- se vers le compartiment de repuisson. Suivant l'invention, le seuil 20 est constitué en matière réfractaire poreuse semblable, par exemple, à celle utilisée pour les blocs de parois 5 des fi- gures 1 et 2. Une rampe 22, noyée dans la masse réfractaire et disposée longitudinalement au voisinage de la face supérieure du seuil, comporte des ouvertures 23 dirigées vers cette face.
l'exkl- trémité libre 9 du tube à l'extérieur du seuil étant reliée à la source de matière carbonifère pour améliorer la répartition de celle-ci, il peut; être a antagexu de relierà cette source cha- cune des extrémités de la rampe, Comme dans l'exemple précèdent, la décomposition de la matière carbonifère sur la face chaude produit la formation d'une couche de carbone 21, sur laquelle
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la feuille de verre glisse aisément.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes d'exécution qui ont été décrites et représentées à titre d'exem- ple, et on ne sortirait pas de son cadre en y apportant des modifi- cations.
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Method and device for forming a carbon layer on the surface of refractory parts.
The present invention relates to a method and a device for forming a carbon layer on the surface of refractory parts, particularly on the face exposed to heat and in contact with the molten glass.
It is known that molten glass wets and adheres to most of the known refractory materials at high temperatures, for example above 600 ° C. in the case of the soda-lime glasses usually used. In the range of temperatures
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very high postures, such as the temperatures necessary for the production of molten glass. This disadvantage is not significant because the glass is quite fluid and therefore flows quite easily over the refractories. On the other hand, at lower temperatures, for example at the working temperatures of the glass, the latter adheres strongly to the refractories, which is often a major drawback.
It is further observed that the glass tears off or dissolves particles of refractory material, which in both cases appear as defects in the finished product.
Pure carbon has interesting properties in the field of glassware. It is very refractory and the glass does not adhere to it and does not dissolve. It has therefore been proposed to use this material for the constitution of bricks, parts or refractory veneers which are in contact with the glass located behind. the working temperature. However, carbon is very oxidizable in air at the temperatures envisaged, so that it must be kept in a non-oxidizing atmosphere. In addition, carbon often contains impurities in the form of grains having a composition similar to that of other refractory materials and having the same drawbacks. It has been proposed to use very pure carbon, but this material is expensive. Finally, carbon wears out quite quickly because it is not very hard.
It is quite possible to replace the worn carbon parts but it is understood that this operation is quite difficult and expensive.
The process according to the invention eliminates all these drawbacks. In accordance with this process, a carbonaceous material is diffused through a refractory piece, towards the surface of contact with the molten glass, a carboniferous material which is liable to decompose and deposit on the surface of the piece of glass. elemental carbon constituting a layer of carbon which is
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new as it is consumed is advantageously diffused through a refractory part a saturated or unsaturated hydrocarbon, capable of undergoing thermal decomposition on the part of the part (reading carbon) such as acetylene, butane , propane,
ethylene, gasoline, gasoil or rosin, It is however also possible to diffuse through a refractory part such a hydrocarbon and a gas containing oxygen such as air, so as to produce part surface incomplete combustion releasing carbon and reducing gases. The latter constitute a gaseous mat reducing the friction between the glass ribbon and the refractory part and preventing the loss of carbon by oxidation. Thanks to this process, a layer of carbon with a degree of very high purity to which the glass absolutely does not adhere.
This process finds its application in the many cases where it is desired to advance glass in the plastic state in contact with a surface and to prevent the latter from exerting a braking action on the propression of the glass or does not damage the latter. For example, in sheet glass manufacturing processes utilizing the property of the glass to float on a bath of molten metal, one is generally required to limit the width of the sheet to a dimension smaller than the width of the bar to avoid collapse. adhesion of the edges of the sheet to the walls of the compartment, A part of the bath then remains uncovered and exposed to oxidation, The method according to the invention, applied to these walls, makes it possible to use the entire surface of the metallic bath which, thus covered, no longer fears oxidation.
This process finds, enters at. very, an interesting application to thresholds usually lined with a layer of carbon and on which we slide a plastic glass ribbon.
The device for carrying out the process comprises a
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refractory part of which at least the part close to the surface in contact with the glass is porous, as well as means for injecting into the porous part a carboniferous material * The porous part can be made of common refractory material or of fibers incombustible, for example asbestos, agglomerated by a refractory binder. The nature and the degree of porosity of this part of the part are obviously chosen according to the carboniferous material used.
This can be present at ordinary temperature in solid, liquid or gaseous form.
The material injected and diffused through the refractory mass reaches the hot face of the part where, thanks to the heat encountered, it undergoes either thermal decomposition or incomplete combustion, releasing the carbon in the form of. a layer of great purity which adorns the face of the coin. Part of the layer formed may be lost, for example by wear, but it is continually reformed thanks to the incessant arrival of material.
The phenomenon of layer formation is also self-regulating! in fact, at the places where the carbon layer thins the most, there is a demand for carboniferous material since the resistance to the passage of this one is reduced. Consequently, the regeneration of the layer is orally faster,
The device comprises at least one injection tube which is preferably metallic and embedded in the refractory masna; its outlet orifice is located in the part close to the surface in contact with the wedge, the other end being raced. - corded to the source of fluid under suitable pressure to ensure its diffusion to the said surface.
In the case of formation of the carbon layer by incomplete combustion, the device further comprises at least one similar tube for the introduction into the gas containing oxygen, unless one pre
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will mix the latter with the carboniferous material gasified by means of an air injector placed in front of the refractory part.
In order to promote a uniform distribution of the carbonic material in the porous manse, at least one hollow space is advantageously provided inside the latter which offers this material a greater penetration surface. Recesses can in particular be made around the outlet orifice of each tube, but the refractory part can also be given the shape of a box, the wall in contact with the glass of which is porous and the other appearing in refractory material. dense or made of metal, the carboniferous material and, where appropriate, the fuel gas being introduced through a tube penetrating into the oral space,
In certain constructions, for example in the case where a glass sheet crosses the crest of a wall) it is preferable to have an injection ramp,
embedded in the porous mass forming the ridge, near its surface in contact with the glass. the orifices of the ramp being oriented towards the latter
When the area constituting the face situated towards the outside is formed of dense and compact material! Leakage of carboniferous material is not generally to be feared, otherwise it is advantageous to cover this face with an impermeable envelope, made of metal for example *
The attached figure shows several examples. embodiments of the invention.
Figure 1 is a vertical section of a compartment whose walls include parts according to the invention. Figure 2 is. a detail view of a wall part *
Flower 3 shows an alternative embodiment of the part of figure 2,
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Figure 4 is cut through a shaped piece
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de Óa: 1r: loh.
The fleure 5 shows eh cut lonr: 1tudinale Qompart1 ment equipped with a threshold dontormo to the invention.
Figure 6 is a section taken on line VI-VI of Figure 5.
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Figures 1 and 2 show an application of the invention to a device for manufacturing sheet glass in which the sheet 1 in the plastic state moves over a bath of molten metal 2 contained in a compartment 3. the walls of which contain refractory blocks 4 and 5. The blocks 4 are parts
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normal, dense and compact refractories, while the bloos 5 located at the level of the glass sheet which constitute porous refractory material. Horizontal tubes 6 are embedded in parts so that their end 7 is located in a plane 7 'in the vicinity of the face 8 oriented towards the interior of the compartment #, their end 9 being connected outside the block.
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at a source) not shown, entirely carboniferous.
After having passed through the refractory mass, the fluid
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injected reaches the fce 8 where * under the effect of the heat which prevails there, it decomposes leaving carbon which forms on the face 8 a layer 10. Oh advantageously improves the dispersion of the fluid by leaving around the orifice of exit 7 an evi-
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demented 11 (fiCt3) extending palallhlement to face 8.
In order to prevent any undesirable leakage of the fluid, it is useful to place on the outer face O. of the block a metallic coating 12 (fi5t3) $ for example, but the same result is obtained by forming the rear part of the block. dense refractory material and, compact fluid impermeable *
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The upper 4 alternatively represents a block formed by a box 13, the walls 14 and 15 of which are not in contact with the
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glass are made of metal or dense refractory material. The wall 16 in contact with the glass and formed of porous refractory material is sealed to the walls 14 by a tight seal 17 of refractory cement. The carboniferous material is introduced inside the box 13 by a tube 18, embedded in the rear wall! 5.
When the carbon deposit is obtained by incomplete combustion of a carboniferous material, it is possible to split the tubes 6 (fig. 2) and use one of the tubes of a pair of tubes for the injection of the oxidizing gas, the another used for the injection of carboniferous material. However, a second tube 18 'can be provided in a device according to firure 4 by lequelyon introduces the oxidizing gas into the box 13 where it mixes with the carboniferous material having to penetrate into the porous wall 16.
Finally, Figures 5 and 6 give an example of applica0 cation of the invention to the outlet fuel located at the end of a terminal 19 of such a compartment generally comprises a threshold 20 lined with a carbon layer. 21 on which the sheet 1 slides towards the reheating compartment. According to the invention, the threshold 20 is made of a porous refractory material similar, for example, to that used for the wall blocks 5 of FIGS. 1 and 2. A ramp 22, embedded in the refractory mass and disposed longitudinally in the vicinity of the upper face of the threshold, has openings 23 directed towards this face.
the free end 9 of the tube outside the threshold being connected to the source of carboniferous material to improve the distribution thereof, it can; be careful to connect each end of the ramp to this source. As in the previous example, the decomposition of the carboniferous material on the hot face produces the formation of a layer of carbon 21, on which
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the glass sheet slides easily.
Of course, the invention is not limited to the embodiments which have been described and shown by way of example, and one would not depart from its scope by making modifications thereto.