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PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA FABRICATION DÉ VERRE PIAT SUR UN BAIN DE METAL FONDU.
La présente invention se rapporte à un procédé t à un dispositif pour la fabrioation de verre plat sur un bain de métal fondu, dans lequel on fait couler du
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verre venant d'un four de fusion, suivant un débit réglé, dans un passage canalisé formé sur le dit bain de métal fondu.
Lorsqu'on fait couler du verre venant d'un four de fusion sur un bain de métal fondu, on sait que la couche de verre fondu s'étale jusqu'à ce qu'elle atteigne un état d'épaisseur stable, si on lui permet de se mouvoir ou de s'étaler latéralement sur le bain de métal sans contrainte, l'épaisseur stable étant atteinte lorsque le mouvement latéral cesse c'est-à-dire lorsqu'un équilibre a été établi ou à peu près, entre les forces de tension super -ficielles du verre fondu et les forces de gravité et aue le verre dans la masse stable est d'une épaisseur spécifique et uniforme sauf près -des bords, les surfaces étant exemptes de distorsions.
On sait aussi que l'obtention. d'un ruban de verre d'épaisseur différente de l'épaisseur d'équilibre néces- site le recours à des dispositions spéciales. Par exemple, lorsqu'on désire réaliser un ruban de verre d'épaisseur inférieure à celle d'équilibre, un procédé connu consiste à augmenter l'effort de traction appliqué au ruban, pendant le contrôle de la largeur de la couche de verre fondu. Dans ce but, on augmente la vitesse des cylindres de traction qui entraînent le ruban hors du bain vers le four à recuire.
Cet étirage du ruban de verre provoque, suivant les constatations de la pratique, des inconvénients impor- tants parmi lesquels on peut citer une diminution de la
Qualité de surface du ruban de verre, à cause non seulement des inégalités de traction, mais aussi des différences de
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viscosité pouvant exister par suite d'hétérogénéités de pâte et de température et aussi le défaut résultant du rétrécissement simultané du ruban de verre parce que, jusqu'à présent, aucun moyen convenable pour maintenir les bords n'a été trouvé.
Pour éliminer cet inconvénient, des procédés physico-chimiques ont été essayés, par exemple dans le but de modifier les caractéristiques de tension superfi- cielle du liquide en contact avec les bords du ruban de verre. Il est connu ainsi d'introduire au contact de la bordure du ruban de verre en cours de formation, un liquide à base d'oxyde borique mouillant le verre et ayant une tension superficielle différente de celle du verre, non- réactif vis-à-vis du liquide support et non miscible avec celui-ci de façon à constituer au niveau de cette bordure, une bande dont les caractéristiques de tension superfi- cielle sont différentes de celles du verre lui-même.
Cette solution permet d'obtenir un ruban d'épais- seur relativement régulière, mais présente les inconvé- nients de forme des interfaces (ambiance - verre - étain - oxyde) qui sont instables et de provoquer des réactions désagréables entre l'oxyde,.borique et l'atmosphère ou le bain métallique.
Pour obtenir un ruban de verre d'épaisseur diffé- rente de l'épaisseur d'équilibre, on a aussi proposé d'éta- blir sur un bain de métal fondu, une couche flottante de verre fondu, confinée entre des surfaces non mouillables, de faire avancer ensuite la couche flottante entre les dites surfaces et de refroidir finalement la couche suffisam-
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. ment pour permettre son enlèvement soue forme de ruban sans dommage à partir du bain de métal fondu. la couche flottante est d'abord amenée suivant ce procédé dans un état plastique, état dans lequel la visoosité du verre lui permet d'être-avancé-indépendamment des surfaces non mouillables, puis refroidie jusqu'à un état raidi ou soli- difié.
On obtient donc ainsi un ruban de verre dont les dimensions sont les mêmes que celles de la couche consti- tuée entre les surfaces non mouillables.
Lorsque l'on veut obtenir un ruban d.e verre ayant une épaisseur moindre que celle de la couche flot- tante de verre fondu, oonfinée entre les surfaces non mouillables, il est à nouveau nécessaire d'appliquer au verre à l'état plastique une force de traction dirigée longitudinalement.
Il est même possible en appliquant des forces de traction engendrées transversalement par rapport au ruban à l'état plastique de maintenir le ruban final à la même largeur que celle de la couche flottante et de provo- quer une réduction d'épaisseur en appliquant au mme verre à l'état plastique des forces de traction dirigées longitu- dinalement. On obtient certes de cette façon un ruban final ayant des dimensions prédéterminées. Mais les forces de traction transversales et longitudinales auxquelles il est' nécessaire d'avoir recours, entraînent des inconvénients graves concernant la planéité. En raison de l'irrégularité dans la traction suivant les deux sens, les défauts d'épaisseur sont particulièrement importante dans le ruban final.
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La présente invention permet d'obvier à ces inconvénients et offre d'autres avantages qui apparaitront mieux dans la description ci-dessous. Suivant l'invention, on règle l'épaisseur de la couche de verre fondu en la faisant passer sous un barrage qui s'étend entre les parois latérales du passage canalisé formé sur le bain de métal, fondu et qui s'enfonce dans la couche de verre sensiblement perpendiculairement à la direction de son déplacement et on refroidit suffisamment la couche formée pour permettre , de la tirer sans dommage, sous la forme d'un ruban, hors du contact du bain de métal fondu.
Ce procédé permet de former une couche flottante de verre fondu dont les dimensions sont déterminées par la largeur du passage et par la profondeur d'enfoncement du barrage dans la couche de verre fondu. Dès sa formation, la dite couche flottante aux dimensions prédéterminées est refroidie de manière à obtenir un état suffisamment raidi du verre sur les bords de la dite couche formée.
Grâce à ce raidissement des bords effectué d'une manière rapide et progressive, la couche flottante en cours de' solidification peut s'opposer efficacement aux forces tendant à modifier les dimensions obtenues à sa sortie du barrage. Après cette solidification des bords, le refroi- dissement est continué dans la zone centrale pendant que la couche flottante s'avance sur le bain de métal fondu, de manière à réaliser la transformation complète de la couche flottante en un ruban final aux dimensions prati- quement conservées.
On peut alors tirer ce ruban final hors du contact du bain de métal fondu, sans craindre
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d'endommager la surface inférieure du ruban de verre au moment où elle vient.en contact avec les premiers rouleaux du four de recuisson. On constate ainsi que ce procédé permet de former un ruban de verre de dimensions prédé- terminées sans exiger l'application d'un effort de trac- tion ni le recours à un traitement chimique sur les bords du ruban, dans les cas où l'épaisseur désirée est diffé- rente de l'épaisseur d'équilibre.
En effet, dans le cas ou l'on désire obtenir des rubans de verre finaux de même largeur, mais dont l'épaisseur est choisie supérieure, égale ou inférieure à l'épaisseur d'équilibre, conformément à l'invention, on fait varier la profondeur d'enfoncement du barrage.
On peut ainsi passer très rapidement de la fabrication d'un ruban d'épaisseur donne à la fabrioation d'un ruban de même largeur ayant une autre épaisseur en raison de l'adaptation très aisée de la profondeur du barrage.
Dans le cas où l'on désire obtenir un ruban de verre final ayant une largeur différente et aussi une épaisseur différente de celles obtenues précédemment, on adapte d'a.bord la largeur du passage canalisé avant de procéder au réglage de la profondeur d'enfoncement. Mais, dans chaque solution considérée, autre que celle se rappor- tant à l'épaisseur d'équilibre, on ne réalise pas d'étirage du ruban de verre pour l'amener à ses dimensions finales.
Dans chaque cas envisagé, c'est seulement au voisinage de l'extrémité aval du bain de métal fondu qu'un effort de traction réduit au minimum est appliqué pour tirer le ruban de verre sans l'endommager hors du contact du bain de métal fondu.
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Suivant l'invention, on règle aussi l'épais- seur de la couche de verre fondu en la faisant passer sous un barrage creux à travers lequel on souffle un gaz protecteur sous une pression suffisante pour établir, entre la couche formée et le bord inférieur de la paroi aval du dit barrage, une nappe de gaz d'épaisseur sensi- blement uniforme sur toute la largeur du passage canalisé.
Ce procédé permet de former d'une manière ana- logue un ruban final de verre dont les dimensions sont directement prédéterminées, sans nécessiter l'utilisation d'une couche de verre dont seulement une partie de la largeur est modifiée par soufflage pour-obtenir l'épaisseur désirée et dont l'autre partie doit nécessairement être enlevée après la solidification de la couche de verre.
En plus de la facilité d'obtenir des épaisseurs de feuillea de verre, autres que celle dite d'équilibre, ce procédé permet de réaliser d'une manière simultanée l'entretien de l'atmosphère protectrice de façon à éviter tout danger d'oxydation du bain de métal fondu. Enfin, par un réglage judicieux de la température du gaz protecteur, on peut assurer un meilleur refroidissement de la partie supérieure de la couche formée.
Suivant l'invention, un dispositif pour la fabri- cation de verre plat sur un bain de métal fondu, dans lequel on fait couler du verre venant d'un four de fusion suivant un débit réglé, dans un passage canalisé formé sur le dit bain de métal fondu, comporte un barrage s'étendant entre les parois latérales du passage canalisé.
Avantageusement, le barrage est constitué par
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une barre en matériau réfractaire dont la partie infé- rieure est revêtue de platine. Conformément à l'invention, le barrage peut être aussi constitué en molybdène ou en tungstène, de préférence reoouvert de platine dans la zone de contact avec le verre. Il est en effet avan- tageux que la zone de oontact du barrage avec le verre soit de nature à ne pas provoquer de défauts dans le verre. D'autre part, il est aussi avantageux que la partie inférieure de la zone de contact soit parfaitement reoti- ligne pour éviter la formation de défauts superficiels.
Dans d'autres applications de l'invention, le barrage est avantageusement constitué par au moins un tuyau de soufflage en matériau réfraotaire, s'étendant entre les parois latérales du passage canalisé et dont la partie inférieure, revêtue de platine dans la zone de contact avec le verre, est profilée pour laisser éohap- per un gaz protecteur vers l'aval du barrage. Dans ces cas, d'une manière simultanée, d'une part, on règle l'épaisseur de la couche de verre fondu et, d'autre part, on entretient l'atmosphère protectrice pour écarter tout danger d'oxydation du bain de métal fondu. En vue d'améliorer l'uniformité de la distribution du gaz soufflé sur la couche formée, on peut fixer, dans au moins un tuyau de soufflage, des cloisons intérieures, suivant une direction transversale aux parois du dit tuyau.
Dans d'autres applications où l'on désire avoir un meilleur contrôle du refroidissement de la partie supérieure de la couche formée, l'utilisation de plusieurs tuyaux de soufflage permet de souffler un gaz protecteur dont les
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courants partiels alimentent la nappe de gaz sous une même pression, mais à des températures différentes. On peut ainsi par exemple refroidir de manière préféren- tielle les borde de la oouche de verre en vue d'accélérer leur solidification..
Lorsque l'on désire changer les caractéristiques dimensionnelles d'un ruban final de verre, la largeur du passage canalisé et/ou la profondeur d'enfoncement du barrage doivent varier avant d'entreprendre la nouvelle fabrication. Pour modifier la profondeur d'enfoncement du barrage, on peut avoir reoours à des moyens connus, comme des verins, des cames, des excentriques. D'autre part, on peut aussi employer des moyens connus pour faire varier la largeur du passage canalisé. Ceux-ci peuvent par exemple être constitués par des supports latéraux réglables d'un type connu.
Le dessin annexé représente à titre d'exem- ples, plusieurs formes d'exécution de l'invention.
La figure 1 est une coupe vertioale suivant l'axe longitudinal d'un premier mode de réalisation du dispositif oonforme à l'invention, suivant la ligne I - I de la figure 2.
La figure 2 est une vue en plan après coupe horizontale au niveau de la ligne II - II de la figure 1.
La figure 3 est, à plus grande échelle, une coupe transversale suivant la ligne III - III de la figure 2.
La figure 4 est une coupe verticale suivant l'axe longitudinal d'un autre mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention.
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La figure 5 est, à plus grande échelle, une coupe transversale suivant la ligne V - V de la figure 4.
La figure 6 est une vue de détail, à une plus grande échelle, d'une forme d'exécution de la partie inférieure du tuyau de soufflage conforme à l'invention.
Dans ces différentes figures, les mêmes nota- tions de référence désignent des éléments identiques.
Sur les figures 1, 2, 3, illustrant un premier mode d'exécution du dispositif conforme à l'invention, on voit du verre fondu 1 s'écoulant d'un four 2 pour la fusion du verre, sur un déversoir 3 dont seule la partie aval est indiquée sur les figures 1 et 2. Ce déversoir 3 est constitué lui-même par la lévre 4 et les parois laté- rales 5 et 6, formant ainsi un déversoir 3 présentant une section transversale rectangulaire. Au-dessus de l'extré- mité aval du déversoir 3, sont installés deux barrages régulateurs 7 et 8 , le barrage régulateur 7 jouant le rôle de barrage principal, le barrage régulateur 8 servant de barrage auxiliaire, permettant un réglage plus fin du. débit de verre fondu 1. En-dessous du déversoir 3, on voit la cuve 9 contenant le bain de métal fondu 10, sur lequel se répand le verre fondu 1.
La cuve 9 est constituée par une sole 11, des parois longitudinales 12 et 13, une paroi latérale amont 14, une paroi latérale aval 15. On voit aussi, sur la figure 1, au-dessus du verre fondu 1 s'écou- lant du déversoir 3, un compartiment auxiliaire 16 compre- nant une voûte 17, et une des deux parois latérales 18 prenant appui respectivement sur les parois longitudinales
12 et 13. Une vanne réglable en hauteur 19 est disposée
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entre le oompartiment auxiliaire 16 et une structure de toit 20 pour maintenir une atmosphère protectrice au- dessus du bain de métal fondu 10. La structure de toit
20 comporte la voûte 21, des parois longitudinales 22 et
23, une paroi latérale amont 24, une paroi latérale aval
25.
En plus du bain de métal fondu 10, la cuve comporte des dispositifs de guidage 26,27, 28, 29, d'un type connu et représentés schématiquement sur les figures , 1, 2, 3. Ceux-ci peuvent être constituée, par exemple, par des caissons en métal de forme parallélipipé - , dique pourvus sur la face venant en contact avec le verre fondu, d'un revêtement en graphite réalisant ainsi une surface non mouillable par le verre fondu. Ces cais- sons sont disposés suivant deux rangées parallèles conve- nablement espacées des parois longitudinales 12 et 13, au moyen de bras creux 30, en métal. Ces bras 30 sont fixés aux caissons de façon à permettre à la fois un réglage de leur espacement par rapport aux parois longitudinales
12 et 13 et un réglage de l'immersion partielle des dits caissons dans le bain de métal fondu.
Ces bras 30 sont creux pour permettre le passage d'une tuyauterie destinée à alimenter en fluide réfrigérant la tuyauterie enfermée à l'intérieur des-dits caissons 26 à 29. Les dispositifs de guidage décrits ci-dessus forment ainsi un passage canalisé pour le verre fondu 1 s'écoulant sur le bain de métal fondu 10.
Dans le dispositif conforme à l'invention, la cuve 9 comprend en outre un barrage 31 constitué par une
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pièce 32 en molydbène, recouverte d'une tôle de platine 33 dans la zone de contact avec le verre fondu 1. Ce barrage
31 est engagé d'une manière coulissante dans des rainures
34 et 35, formées respectivement dans les parois longitu- dinales 12 et 13. Il se déplace également suivant une direction vertioale dans les intervalles 36 et 37, ména- gés respectivement entre les dispositifs de guidage 26 et-28, ainsi que 27 et 29. Par cette disposition, le barrage 31 s'étend donc entre les parois latérales du passage canalisé suivant une direction perpendiculaire à la direction d'écoulement du verre fondu.
Pour régler la profondeur d'enfoncement du dit barrage 31, ce dernier est pourvu de trois pièces d'attache 38 auxquelles sont fixées des tiges 39 dont les parties supérieures filetées traversent des ouvertures 40 réalisées dans la voûte 21 pour s'engager dans des écrous 41 prenant appui sur la dite voûte 21.
A la sortie de la cuve 9, on aperçoit, sur les figures 1 et 2, un ensemble de trois rouleaux 42 repré- sentant l'entrée du four de recuisson 43 et recevant ie ruban de verre final 44 sortant par la fente 45 ménagée entre les parois-aval 15 de la cuve 9 et la paroi aval 25 de la structure de toit 20
Ce premier mode d'exécution du dispositif conforme à l'invention fonctionne de la manière suivante.
Au début de la mise en service, les dispositifs de guidage 26 à 29 sont écartés des parois longitudinales
12 et 13 pour approprier la largeur du passage canalisé à la largeur finale désirée pour le ruban de verre,
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tandis que le barrage 31 est mie en contact avec le bain de métal fondu 10.
On laisse alors couler le verre fondu 1 qui s'étale entre les dispositifs de guidage 26 et 27, situés en amont du barrage 31, et cela jusqu'à ce qu'un niveau déterminé soit atteint par la couche de verre fondu, A ce moment, le barrage 31 est relevé d'une hau- teur à la fois uniforme sur toute la largeur du passage canalisé et appropriée à l'épaisseur finale désirée pour le ruban de verre. Sous l'action conjuguée des forces de gravité et de la:tension superficielle du verre fondu, une couche de verre de dimensions bien déterminées passe entre la partie inférieure du barrage 31 et la surface supérieure du bain de métal fondu 10.
Dès que la oouche de verre fondu est formée suivant les dimensions voulues, il importe, en dehors du cas où on veut obtenir un ruban de verre final ayant l'épaisseur d'équilibre, d'empêcher toute modification d'épaisseur indésirable en aval du barrage:'Ainsi, dans le cas où l'on forme des feuilles de verre d'épaisseur inférieure à l'épaisseur d'équilibre, il faut empêcher la couche formée de réduire sa largeur pour retrouver l'épaisseur d'équilibre.
Pour ce faire, la oouohe de verre formée entre les dispositifs de guidage 28 et 29, écartés des parois longitudinales 12 et 13 d'une largeur sensiblement égale à celle de la partie amont du passage canalisé, est refroidie d'une manière à la fois rapide et progressive, au cours de son déplacement, pour amener le verre situé sur les bords de la dite couche dans un
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état 'suffisamment raidi pour résister efficacement aux forces tendant à modifier les dimensions obtenues à la sortie du barrage. Cette solidification rapide des borda de la couche de verre formée est obtenue en réglant le débit et la température du fluide réfrigérant destiné à régler la température des revêtements de graphite, fixés sur les caissons.
Après avoir réalisé le raidis- sement des bords, le refroidissement est continué dans la zone centrale en utilisant des moyens de refroidis- sement connus tels que des caissons 46 et 47 parcourus par un fluide réfrigérant combinés à des moyens de chauffage connus tels que des résistances électriques 48 et 49. La longueur de la partie aval du passage cana- lisé est choisie telle que la transformation complète de la couche de verre formée en un ruban final soit terminée à la sortie du dit passage canalisé et qu'on ne'doive plue craindre ultérieurement un changement dans la forme de la section du ruban final.
Le ruban final, obtenu à la sortie'du passage canalisé, est enfin refroidi pour l'amener dans un état qui permette aux surfaces du dit ruban final d'être suffisamment figées pour ne plus craindre d'être abîmées par les rouleaux 42 du four de reouisson 43, après son enlèvement du bain de métal fondu 10.
Dans le cas où l'on forme des feuilles de verre d'épaisseur supérieure à l'épaisseur d'équilibre, on procède d'une manière analogue en ayant soin cependant dans ce cas de renforcer le refroidissement de la zone centrale de la couche de verre formée pour empêcher le
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verre fondu à la recherche de son épaisseur d'équilibre, de s'avance trop rapidement sur le bain de métal fondu.
Dans le cas où l'on désire modifier la largeur finale de la feuille de verre, on ferme le barrage en mettant sa partie inférieure en contact avec la surface supérieure du bain de métal fondu, et on arrête la coulée de verre fondu vers la cuve contenant le bain de métal fondu. On ajuste ensuite les dispositifs de guidage pour obtenir la nouvelle largeur et on procède enfin comme exposé ci=dessus en réglant d'abord le débit d'amenée du verre fondu jusqu'à un niveau déterminé dans la partie amont du passage canalisé, ajusté à la nouvelle largeur.
Une autre forme de réalisation du dispositif conforme à l'invention, illustrée par les figures 4 et
5, se différencie essentiellement de la première forme de réalisation,, par le barrage 50. Dans cette application de l'invention, le barrage 50 est constitué par un tuyau de soufflage 51 dont la partie supérieure ..en molybdène, permet au gaz soufflé de se répartir sur toute la largeur de la, cuve lors d'une première détente, tandis que la partie inférieure est formée par deux tôles en platine
52 et 53 disposées de façon à ménager une fente 54 orien- tée perpendiculairement aux parois longitudinales 12 et 13 et s'ouvrant vers le bas.
A la partie supérieure du tuyau de soufflage 51, une canalisation 55 relie le dit tuyau 51 à un réservoir d'alimentation 56 en gaz inerte.
En vue de permettre l'adaptation du tuyau de soufflage
51 aux différentes largeurs du passage canalisé, des plaques déflectrices 57 et 58 en molybdène sont ajustées suivant la largeur du passage canalisé de façon à obturer
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la section de la partie supérieure du tuyau de soufflage aux endroits situés à l'aplomb des revêtements de gra - phite fixés sur les dispositifs de guidage. On peut ainsi répartir judicieusement le jet de soufflage sur la largeur utile du barrage. Si l'on veut obtenir une répartition plus uniforme du jet de soufflage, il est avantageux de fixer transversalement des cloisons 59 entre les deux tôles de platine 52 et 53 formant la fente 54.
A la figure 6, on peut voir une forme d'exécu- tion de la partie inférieure d'un tuyau de soufflage conforme à l'invention. Elle indique une façon particu- lièrement avantageuse de faire intervenir le soufflage au moment où le verre fondu a tendance à se décoller à l'extrémité inférieure du tuyau de soufflage.
A cet effet, les tôles 52, 53 sont profilées de façon particulière à leurs bases 60, 61 de façon à ce que l'orifice 62 de la fente 54 débouche vers l'arrière du barrage à un endroit où le ruban 44 de verre tend à se séparer du barrage.
Cet autre mode d'exécution du dispositif conforme à l'invention fonctionne de la manière suivante.
Au début de la mise en service, les dispositifs de guidage 26 à 29 sont écartés en fonction de la largeur finale désirée pour le ruban de verre,et le barrage 50 est mis en contact avec le bain de métal fondu 10. On prend soin évidemment d'ajuster les plaques déflectrices 57 et 58 à la largeur désirée. On laisse alors couler le verre fondu 1 dans la partie amont du passage canalisé jusqu'à ce qu'un niveau déterminé soit atteint par la
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couche de verre fondu. A ce moment, le barrage 50 est relevé d'une hauteur uniforme sur toute la largeur du passage canalise, tandis que l'on admet dans la canali- sation 55 de l'azote sous pression, contenu dans le réservoir d'alimentation 56.
A la sortie de la canali- sation 55, le gaz inerte se détend et se répartit dans la partie supérieure du tuyau de soufflage avant de s'écouler dans la fente 54. Dans la représentation du dispositif oonforme à l'invention sur les figures 4 et 5, des cloisons 59 améliorent encore l'uniformité de l'écoulement du jet de soufflage. En oombinant judicieu- sement la profondeur d'enfoncement du barrage 50 et le débit de gaz inerte soufflé de manière uniforme sur la couche de verre, on règle l'épaisseur de la couche de verre lors de son passage sous le barrage 50 jusqu'à ce que l'on obtienne l'épaisseur finale désirée pour le ruban de verre.
Mais, outre le réglage de l'épaisseur de la oouche de verre fondu, cet autre mode d'exécution du dispositif conforme à l'invention présente l'avantage que le gaz inerte en s'échappant vers l'aval, contribue à l'entretion de l'atmosphère protectrice, de façon à éviter tout danger d'oxydation du bain de métal fondu.
On peut aussi choisir une température convenable pour l'azote, de façon à favoriser le refroidissement de la couche de verre formée.
Le fonctionnement de cet autre mode d'exécution du dispositif est le même que celui du précédent, après que la couche de verre formée a franchi le barrage 50.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée
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aux moded d'exécution qui ont été écrite et représentés à titre d'exemples,'et on ne sortirait pas de son cadre en y apportant des modifications.
REVENDICATIONS.
1 - Procédé de fabrication de verre plat eur un bain de métal fondu, dans lequel on fait couler du verre venant d'un four de fusion, suivant un débit réglé, dans un passage canalisé formé sur le dit bain de métal fondu, caractérisé en ce qu'on règle l'épaisseur de la couche de verre fondu en la faisant passer sous un barrage qui s'étend entre les parois latérales du passage canalisé formé sur le bain de métal fondu et qui s'enfonce dans la couche de verre sensiblement perpendiculairement à la direction de son déplacement, et on refroidit suffisamment la couche formée pour permettre de la tirer sans dommage, sous la forme d'un ruban, hors du contact du bain de métal fondu.
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METHOD AND DEVICE FOR THE MANUFACTURE OF PIAT GLASS ON A BATH OF MELTED METAL.
The present invention relates to a process t to a device for the production of flat glass on a bath of molten metal, in which is made to flow.
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glass coming from a melting furnace, at a controlled flow rate, in a ducted passage formed on said bath of molten metal.
When glass from a melting furnace is poured onto a bath of molten metal, it is known that the layer of molten glass spreads out until it reaches a stable state of thickness, if it is allows to move or to spread sideways on the metal bath without constraint, the stable thickness being reached when the lateral movement ceases, that is to say when an equilibrium has been established or approximately, between the surface tensile forces of molten glass and the forces of gravity and the glass in the stable mass is of a specific and uniform thickness except near the edges, the surfaces being free of distortions.
We also know that obtaining. a ribbon of glass of a thickness different from the equilibrium thickness requires the use of special provisions. For example, when it is desired to produce a glass ribbon of thickness less than that of equilibrium, a known method consists in increasing the tensile force applied to the ribbon, while controlling the width of the layer of molten glass. For this purpose, the speed of the traction rolls which drive the ribbon out of the bath to the annealing furnace is increased.
This stretching of the glass ribbon causes, according to the findings of practice, significant drawbacks, among which we can mention a reduction in the thickness.
Surface quality of the glass ribbon, due not only to unequal traction, but also to differences in
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viscosity which may exist as a result of paste and temperature heterogeneities and also the defect resulting from simultaneous shrinkage of the glass ribbon because so far no suitable means of maintaining the edges have been found.
To eliminate this drawback, physicochemical methods have been tried, for example with the aim of modifying the surface tension characteristics of the liquid in contact with the edges of the glass ribbon. It is thus known to introduce in contact with the edge of the glass ribbon during formation, a boric oxide-based liquid wetting the glass and having a surface tension different from that of the glass, non-reactive with respect to the glass. screw into the support liquid and immiscible therewith so as to form, at this edge, a strip whose surface tension characteristics are different from those of the glass itself.
This solution makes it possible to obtain a strip of relatively regular thickness, but has the drawbacks of the shape of the interfaces (environment - glass - tin - oxide) which are unstable and cause unpleasant reactions between the oxide. boric and the atmosphere or the metallic bath.
To obtain a glass ribbon of different thickness from the equilibrium thickness, it has also been proposed to establish on a bath of molten metal, a floating layer of molten glass, confined between non-wettable surfaces, to then advance the floating layer between said surfaces and finally to cool the layer sufficiently
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. to allow it to be removed in a strip form without damage from the molten metal bath. the floating layer is first brought by this process into a plastic state, a state in which the visibility of the glass allows it to be advanced independently of non-wettable surfaces, and then cooled to a stiffened or solidified state.
A ribbon of glass is thus obtained, the dimensions of which are the same as those of the layer formed between the non-wettable surfaces.
When it is desired to obtain a ribbon of glass having a thickness less than that of the floating layer of molten glass, oonfined between the non-wettable surfaces, it is again necessary to apply to the glass in the plastic state a force. longitudinally directed traction.
It is even possible, by applying tensile forces generated transversely with respect to the tape in the plastic state, to maintain the final tape at the same width as that of the floating layer and to cause a reduction in thickness by applying the same glass in the plastic state of tensile forces directed longitudinally. In this way, a final tape is certainly obtained having predetermined dimensions. However, the transverse and longitudinal tensile forces which it is necessary to have recourse to lead to serious drawbacks with regard to flatness. Due to the irregularity in the tension in both directions, thickness defects are particularly important in the final tape.
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The present invention overcomes these drawbacks and offers other advantages which will appear better in the description below. According to the invention, the thickness of the molten glass layer is adjusted by passing it under a barrier which extends between the side walls of the ducted passage formed on the bath of molten metal and which sinks into the layer. glass substantially perpendicular to the direction of its movement and the formed layer is cooled sufficiently to allow it to be pulled without damage, in the form of a ribbon, out of contact with the bath of molten metal.
This process makes it possible to form a floating layer of molten glass, the dimensions of which are determined by the width of the passage and by the depth of penetration of the barrier in the layer of molten glass. As soon as it is formed, said floating layer with predetermined dimensions is cooled so as to obtain a sufficiently stiff state of the glass on the edges of said formed layer.
By virtue of this stiffening of the edges carried out in a rapid and progressive manner, the floating layer in the course of solidification can effectively oppose the forces tending to modify the dimensions obtained on its exit from the dam. After this solidification of the edges, the cooling is continued in the central zone while the floating layer advances over the bath of molten metal, so as to achieve the complete transformation of the floating layer into a final ribbon of practical dimensions. properly preserved.
We can then pull this final tape out of contact with the molten metal bath, without fear
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damage the lower surface of the glass ribbon as it comes into contact with the first rollers of the annealing furnace. It can thus be seen that this process makes it possible to form a glass ribbon of predetermined dimensions without requiring the application of a tensile force or the recourse to a chemical treatment on the edges of the ribbon, in cases where the desired thickness is different from the equilibrium thickness.
Indeed, in the case where it is desired to obtain final glass ribbons of the same width, but the thickness of which is chosen greater than, equal to or less than the equilibrium thickness, in accordance with the invention, one varies the depth of sinking of the dam.
It is thus possible to switch very quickly from the manufacture of a strip of thickness to the manufacture of a strip of the same width having another thickness due to the very easy adaptation of the depth of the dam.
In the case where it is desired to obtain a final glass ribbon having a different width and also a different thickness from those obtained previously, the width of the ducted passage is first adapted before proceeding with the adjustment of the depth of depression. However, in each solution considered, other than that relating to the equilibrium thickness, no stretching of the glass ribbon is carried out to bring it to its final dimensions.
In each case considered, it is only in the vicinity of the downstream end of the molten metal bath that a minimal tensile force is applied to pull the glass ribbon without damaging it out of contact with the molten metal bath. .
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According to the invention, the thickness of the layer of molten glass is also adjusted by passing it under a hollow barrier through which a protective gas is blown under a pressure sufficient to establish, between the layer formed and the lower edge. from the downstream wall of said dam, a layer of gas of substantially uniform thickness over the entire width of the ducted passage.
This process makes it possible to form in an analogous manner a final ribbon of glass, the dimensions of which are directly predetermined, without requiring the use of a layer of glass of which only a part of the width is modified by blowing to obtain the thickness. 'desired thickness and the other part of which must necessarily be removed after the solidification of the glass layer.
In addition to the ease of obtaining glass sheet thicknesses, other than the so-called equilibrium one, this process makes it possible to simultaneously carry out the maintenance of the protective atmosphere so as to avoid any danger of oxidation. of the molten metal bath. Finally, by judicious adjustment of the temperature of the protective gas, it is possible to ensure better cooling of the upper part of the layer formed.
According to the invention, a device for the manufacture of flat glass on a bath of molten metal, in which glass from a melting furnace is made to flow at a controlled rate, in a ducted passage formed on said bath. of molten metal, has a dam extending between the side walls of the ducted passage.
Advantageously, the dam is constituted by
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a bar made of refractory material, the lower part of which is coated with platinum. In accordance with the invention, the barrier may also be made of molybdenum or of tungsten, preferably reopened with platinum in the zone of contact with the glass. It is in fact advantageous that the zone of contact of the barrier with the glass is such as not to cause defects in the glass. On the other hand, it is also advantageous that the lower part of the contact zone is perfectly re-aligned to avoid the formation of surface defects.
In other applications of the invention, the dam is advantageously constituted by at least one blast pipe made of refraotary material, extending between the side walls of the ducted passage and of which the lower part, coated with platinum in the contact zone. with the glass, is profiled to allow a protective gas to escape downstream of the dam. In these cases, simultaneously, on the one hand, the thickness of the molten glass layer is adjusted and, on the other hand, the protective atmosphere is maintained to avoid any danger of oxidation of the metal bath. molten. In order to improve the uniformity of the distribution of the blown gas on the formed layer, it is possible to fix, in at least one blowing pipe, interior partitions, in a direction transverse to the walls of said pipe.
In other applications where it is desired to have better control of the cooling of the upper part of the formed layer, the use of several blowing pipes makes it possible to blow a protective gas whose
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Partial currents feed the gas layer under the same pressure, but at different temperatures. For example, it is thus possible to preferably cool the edges of the glass layer with a view to accelerating their solidification.
When it is desired to change the dimensional characteristics of a final ribbon of glass, the width of the ducted passage and / or the depth of depression of the dam must vary before undertaking the new manufacture. To modify the depth of depression of the dam, one can have back to known means, such as jacks, cams, eccentrics. On the other hand, it is also possible to use known means to vary the width of the ducted passage. These can for example consist of adjustable side supports of a known type.
The accompanying drawing shows, by way of example, several embodiments of the invention.
Figure 1 is a vertical section along the longitudinal axis of a first embodiment of the device oonforme to the invention, along the line I - I of Figure 2.
Figure 2 is a plan view after horizontal section at the level of line II - II of Figure 1.
Figure 3 is, on a larger scale, a cross section along the line III - III of Figure 2.
FIG. 4 is a vertical section along the longitudinal axis of another embodiment of the device according to the invention.
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Figure 5 is, on a larger scale, a cross section along the line V - V of Figure 4.
FIG. 6 is a detail view, on a larger scale, of an embodiment of the lower part of the blowing pipe according to the invention.
In these different figures, the same reference notations designate identical elements.
In Figures 1, 2, 3, illustrating a first embodiment of the device according to the invention, we see molten glass 1 flowing from a furnace 2 for melting glass, on a weir 3 of which only the downstream part is shown in Figures 1 and 2. This weir 3 is itself constituted by the lip 4 and the side walls 5 and 6, thus forming a weir 3 having a rectangular cross section. Above the downstream end of the spillway 3, two regulating dams 7 and 8 are installed, the regulating dam 7 playing the role of main dam, the regulating dam 8 serving as an auxiliary dam, allowing finer adjustment of the. flow of molten glass 1. Below the weir 3, we see the tank 9 containing the bath of molten metal 10, on which the molten glass 1 is spread.
The tank 9 is formed by a sole 11, longitudinal walls 12 and 13, an upstream side wall 14, a downstream side wall 15. We also see, in Figure 1, above the molten glass 1 flowing. of the weir 3, an auxiliary compartment 16 comprising an arch 17, and one of the two side walls 18 bearing respectively on the longitudinal walls
12 and 13. A height-adjustable valve 19 is arranged
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between the auxiliary compartment 16 and a roof structure 20 to maintain a protective atmosphere above the molten metal bath 10. The roof structure
20 comprises the arch 21, longitudinal walls 22 and
23, an upstream side wall 24, a downstream side wall
25.
In addition to the molten metal bath 10, the tank has guide devices 26, 27, 28, 29, of a known type and shown schematically in Figures, 1, 2, 3. These can be constituted by for example, by parallelepiped-shaped metal boxes, dique provided on the face coming into contact with the molten glass, with a graphite coating thus providing a surface which cannot be wetted by the molten glass. These boxes are arranged in two parallel rows suitably spaced from the longitudinal walls 12 and 13, by means of hollow arms 30, made of metal. These arms 30 are fixed to the boxes so as to allow both an adjustment of their spacing relative to the longitudinal walls
12 and 13 and an adjustment of the partial immersion of said boxes in the molten metal bath.
These arms 30 are hollow to allow the passage of a pipe intended to supply the pipe enclosed in the interior of said boxes 26 to 29 with refrigerant fluid. The guide devices described above thus form a ducted passage for the glass. molten 1 flowing over the molten metal bath 10.
In the device according to the invention, the tank 9 further comprises a dam 31 constituted by a
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part 32 in molydbene, covered with a plate 33 in the contact area with molten glass 1. This barrier
31 is slidably engaged in grooves
34 and 35, formed respectively in the longitudinal walls 12 and 13. It also moves in a vertical direction in the intervals 36 and 37, formed respectively between the guide devices 26 and-28, as well as 27 and 29. By this arrangement, the dam 31 therefore extends between the side walls of the ducted passage in a direction perpendicular to the direction of flow of the molten glass.
To adjust the depth of depression of said dam 31, the latter is provided with three fastening pieces 38 to which are fixed rods 39 whose threaded upper parts pass through openings 40 made in the vault 21 to engage in nuts. 41 resting on said vault 21.
At the exit from the tank 9, we see, in Figures 1 and 2, a set of three rollers 42 representing the entrance to the annealing furnace 43 and receiving the final glass ribbon 44 exiting through the slot 45 formed between the downstream walls 15 of the tank 9 and the downstream wall 25 of the roof structure 20
This first embodiment of the device according to the invention operates as follows.
At the start of commissioning, the guide devices 26 to 29 are moved away from the longitudinal walls
12 and 13 to adapt the width of the ducted passage to the desired final width for the glass ribbon,
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while the dam 31 is placed in contact with the molten metal bath 10.
The molten glass 1 is then allowed to flow which spreads out between the guide devices 26 and 27, located upstream of the dam 31, and this until a determined level is reached by the layer of molten glass, A this At this point, the dam 31 is raised to a height which is both uniform over the entire width of the ducted passage and suitable for the final thickness desired for the ribbon of glass. Under the combined action of the forces of gravity and the: surface tension of the molten glass, a layer of glass of well-defined dimensions passes between the lower part of the barrier 31 and the upper surface of the bath of molten metal 10.
As soon as the molten glass layer is formed to the desired dimensions, it is important, apart from the case where it is desired to obtain a final glass ribbon having the equilibrium thickness, to prevent any undesirable thickness modification downstream of the glass. dam: 'Thus, in the case where glass sheets of thickness less than the equilibrium thickness are formed, the formed layer must be prevented from reducing its width in order to regain the equilibrium thickness.
To do this, the glass hole formed between the guide devices 28 and 29, spaced from the longitudinal walls 12 and 13 of a width substantially equal to that of the upstream part of the ducted passage, is cooled in one way at the same time. rapid and progressive, during its movement, to bring the glass located on the edges of said layer in a
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state 'sufficiently stiff to resist effectively the forces tending to modify the dimensions obtained at the exit of the dam. This rapid solidification of the edges of the glass layer formed is obtained by adjusting the flow rate and the temperature of the coolant intended to regulate the temperature of the graphite coatings fixed to the boxes.
After having carried out the stiffening of the edges, the cooling is continued in the central zone using known cooling means such as boxes 46 and 47 traversed by a cooling fluid combined with known heating means such as resistors. electrical 48 and 49. The length of the downstream part of the ducted passage is chosen such that the complete transformation of the glass layer formed into a final ribbon is completed at the exit of said ducted passage and that no longer is required. fear later a change in the shape of the final tape section.
The final tape, obtained at the outlet of the ducted passage, is finally cooled to bring it to a state which allows the surfaces of said final tape to be sufficiently fixed to no longer fear being damaged by the rollers 42 of the oven. re-heating 43, after its removal from the molten metal bath 10.
In the case where glass sheets with a thickness greater than the equilibrium thickness are formed, one proceeds in a similar manner, taking care however in this case to reinforce the cooling of the central zone of the layer of glass formed to prevent
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molten glass in search of its equilibrium thickness, advancing too quickly on the molten metal bath.
In the event that it is desired to modify the final width of the sheet of glass, the barrier is closed by putting its lower part in contact with the upper surface of the molten metal bath, and the flow of molten glass to the tank is stopped. containing the molten metal bath. The guide devices are then adjusted to obtain the new width and finally the procedure is as set out above by first adjusting the flow rate of the molten glass to a determined level in the upstream part of the ducted passage, adjusted to the new width.
Another embodiment of the device according to the invention, illustrated by Figures 4 and
5, differs essentially from the first embodiment ,, by the dam 50. In this application of the invention, the dam 50 is constituted by a blowing pipe 51, the upper part of which .. in molybdenum, allows the blown gas. to be distributed over the entire width of the tank during a first expansion, while the lower part is formed by two platinum sheets
52 and 53 arranged so as to provide a slot 54 oriented perpendicular to the longitudinal walls 12 and 13 and opening downwards.
At the upper part of the blast pipe 51, a pipe 55 connects said pipe 51 to a supply tank 56 with inert gas.
In order to allow the adaptation of the blowing pipe
51 to the different widths of the ducted passage, molybdenum deflector plates 57 and 58 are adjusted according to the width of the ducted passage so as to close off
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the section of the upper part of the blowing pipe at the places located directly above the graphite coverings fixed to the guide devices. The blowing jet can thus be judiciously distributed over the useful width of the dam. If one wants to obtain a more uniform distribution of the blowing jet, it is advantageous to fix partitions 59 transversely between the two plate sheets 52 and 53 forming the slot 54.
In Figure 6, one can see an embodiment of the lower part of a blow pipe according to the invention. It indicates a particularly advantageous way of involving the blowing at the moment when the molten glass tends to peel off at the lower end of the blowing pipe.
For this purpose, the sheets 52, 53 are profiled in a particular way at their bases 60, 61 so that the orifice 62 of the slot 54 opens towards the rear of the barrier at a place where the ribbon 44 of glass tends. to separate from the dam.
This other embodiment of the device according to the invention operates as follows.
At the start of commissioning, the guide devices 26 to 29 are moved apart according to the final width desired for the ribbon of glass, and the dam 50 is brought into contact with the molten metal bath 10. Obviously, care is taken. adjust the deflector plates 57 and 58 to the desired width. The molten glass 1 is then allowed to flow in the upstream part of the ducted passage until a determined level is reached by the
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layer of molten glass. At this time, the dam 50 is raised to a uniform height over the entire width of the ducted passage, while pressurized nitrogen contained in the supply tank 56 is admitted into the pipe 55.
At the outlet of the pipe 55, the inert gas expands and is distributed in the upper part of the blowing pipe before flowing into the slot 54. In the representation of the device in accordance with the invention in FIGS. 4 and 5, bulkheads 59 further improve the uniformity of the blast jet flow. By judiciously combining the depth of penetration of the dam 50 and the flow of inert gas blown uniformly over the glass layer, the thickness of the glass layer when it passes under the dam 50 is adjusted to to obtain the desired final thickness for the glass ribbon.
But, in addition to adjusting the thickness of the molten glass layer, this other embodiment of the device according to the invention has the advantage that the inert gas, escaping downstream, contributes to the maintenance of the protective atmosphere, so as to avoid any danger of oxidation of the molten metal bath.
It is also possible to choose a suitable temperature for the nitrogen, so as to promote the cooling of the glass layer formed.
The operation of this other embodiment of the device is the same as that of the previous one, after the glass layer formed has passed through the barrier 50.
Of course, the invention is not limited
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to the mods of execution which have been written and represented as examples, 'and one would not go out of its scope by making modifications to it.
CLAIMS.
1 - Process for manufacturing flat glass in a bath of molten metal, in which glass is made to flow from a melting furnace, at a controlled flow rate, in a ducted passage formed on said bath of molten metal, characterized in that the thickness of the molten glass layer is adjusted by passing it under a barrier which extends between the side walls of the ducted passage formed on the molten metal bath and which sinks into the layer of glass substantially perpendicular to the direction of its movement, and the formed layer is cooled sufficiently to allow it to be pulled without damage, in the form of a strip, out of contact with the bath of molten metal.