BR112014001580B1

BR112014001580B1 - recinto de flutuação de vidro e processo de fabricação de vidro plano

Info

Publication number: BR112014001580B1
Application number: BR112014001580-5A
Authority: BR
Inventors: Guillaume Bignon; Fabien Bouillet; Stéphane Gasser
Original assignee: Saint-Gobain Glass France
Priority date: 2011-08-02
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2020-12-01
Also published as: KR20140056222A; EP2739578A1; EA024429B1; BR112014001580A2; FR2978758B1; KR101986285B1; MX2014001296A; US20140182339A1; PL2739578T3; CN103702953A; JP2014528887A; EA201490389A1; JP6014138B2; MX337865B; ES2542413T3; PT2739578E; EP2739578B1; FR2978758A1; CN103702953B; WO2013017760A1

Abstract

RECINTO DE FLUTUAÇÃO DO VIDRO A invenção se refere a um recinto de flutuação de vidro sobre um banho de metal fundido que compreende uma parede a montante (3), uma parede a jusante (4) e duas paredes laterais (1, 2), rolos (8) de acionamento do vidro em uma direção de deslocamento de a montante para a jusante, uma parede lateral que compreende um ressalto (21, 22) que proporciona uma diminuição da largura do recinto na direção de deslocamento do vidro, o dito ressalto (21, 22) começando em um primeiro ponto (25, 25') e terminando em um segundo ponto (26, 26') da parede lateral, os ditos pontos estando em contato com a superfície do banho de metal, o plano vertical (23) que passa por esses dois pontos (25, 26) formando com o plano vertical (24) paralelo à direção de deslocamento do vidro e que passa pelo primeiro ponto (25), um ângulo no interior do recinto superior a 150º. As características geométricas do ressalto (21, 22) reduzem o movimento de vaivém lateral da fita que sai do recinto.

Description

[0001] A invenção se refere a um recinto de flutuação do vidro sobre um banho de metal fundido e a sua utilização para produzir vidro plano.

[0002] Em um recinto de flutuação do vidro, o vidro escoa pelo bloco de escoamento sobre o banho de estanho. Para a produção de vidro fino (espessura inferior à espessura de equilíbrio do vidro considerado, geralmente de cerca de 6 mm), esse vidro é estirado transversalmente e axialmente pela ação de rodas dentadas laterais ditas top-rolls, e axialmente pelo túnel de arrefecimento a jusante do recinto de flutuação. Para a produção de vidro espesso (espessura superior à espessura de equilíbrio do vidro considerado, geralmente de cerca de 6 mm), esse vidro é comprimido transversalmente e estirado axialmente pela ação das top-rolls, e estirado axialmente pelo túnel de arrefecimento. Assim, para a produção de vidro fino (espessura inferior à espessura de equilíbrio do vidro considerado, geralmente de cerca de 6 mm), depois da zona das top-rolls, o vidro é submetido a uma diminuição de largura chamada constrição. Para diminuir a quantidade de metal fundido (geralmente estanho) necessário, assegurar o contato dos acionadores laterais (como as top-rolls) com a folha a jusante e limitar a evaporação do metal (estanho em geral) a partir de sua superfície livre, o recinto de flutuação apresenta uma grande largura ao nível da zona de vazamento e de conformação e uma menor largura mais a jusante. A conexão entre essas duas zonas de larguras diferentes é assegurada por um ressalto que, por facilidade de concepção, se estende sobre aquilo que o profissional chama de uma “bay”. Uma “bay” é uma unidade de construção dessas instalações cujo comprimento é de 3,048 m. Trata-se de uma unidade de medição exclusivamente na direção longitudinal do recinto de flutuação. Por direção longitudinal, é entendida a direção de escoamento do vidro dentro do recinto, a dita direção sendo paralela ao eixo do recinto e ao eixo da fita de vidro. Os recintos de flutuação são hoje construídos por justaposição e união de peças (ou “tijolos”) que têm 3,048 metros de comprimento (no sentido longitudinal, quer dizer no sentido de escoamento do vidro). A forma dos recintos de flutuação é amplamente padronizada considerando que se trata de instalações gigantescas que devem funcionar sem interrupção durante anos. Não é possível portanto se permitir correr riscos modificando-se a forma geral desses recintos. É por essa razão que os recintos de flutuação têm todos eles formas gerais bastante próximas. Notadamente, quando eles compreendem um ressalto em suas paredes laterais, esse ressalto forma um ângulo próximo de 135° (ângulo no interior do recinto formado entre a parede a montante do ressalto e o ressalto).

[0003] Os documentos WO2005/073138, US5862169, US1054371 ensinam recintos de flutuação que compreendem ressaltos laterais que formam substancialmente um ângulo de 140° com a direção de escoamento do vidro (ângulo no interior do recinto formado entre a parede a montante do ressalto e o ressalto).

[0004] O US4843346 ensina um recinto de flutuação sem ressalto lateral. Tal recinto é bastante raro, pois é muito pouco flexível. De fato, ele só é adaptado à realização de vidro plano de espessura igual ou superior à espessura de equilíbrio do vidro considerado, geralmente de cerca de 6 mm.

[0005] O US4115091 ensina um recinto de flutuação que compreende um ressalto lateral nos dois lados laterais, os ditos ressaltos formando substancialmente um ângulo de 90° com a direção de escoamento do vidro.

[0006] Foi notado em recintos de flutuação que compreendem ressaltos laterais a 125-140° (ângulo no interior do recinto formado entre a parede a montante do ressalto e o ressalto) que a fita de vidro quando saia era animada por um ligeiro movimento de vaivém lateral. Esse ligeiro movimento era até então inexplicado e aceito como instabilidade inerente a esse gênero de instalação. Sua amplitude sendo da ordem de alguns cm, ele necessita, no entanto, que se tome um pouco mais de margem no corte das bordas, que gera a mesma proporção de perda de vidro em vidro calcinado. A perda de rendimento de produção é da ordem de 1 %.

[0007] Se interessando aos movimentos de convecção dentro do banho de metal fundido que sustenta o vidro em deslocamento, foi agora descoberta a razão desse problema. O banho de metal é de fato sujeito à formação de turbilhões na zona de mistura entre a corrente de ida (sentido de deslocamento do vidro) do metal arrastado pelo vidro e a corrente de volta ao nível da superfície descoberta do metal. São distinguidos dois grupos de turbilhões, cada grupo estando próximo de uma parede lateral do recinto. Esses dois grupos de turbilhões sobem o recinto de a jusante para a montante, quer dizer no sentido oposto àquele de deslocamento da fita de vidro. Foi observado que bem a jusante do recinto, os turbilhões estão em fase, quer dizer que a um turbilhão na direita corresponde um turbilhão na esquerda, e isso, para uma mesma distância da parede a jusante do recinto. Esses turbilhões sobem, portanto, “em fase” o recinto, mas o primeiro ressalto nas paredes laterais provoca uma inversão de fase: a um turbilhão na direita não corresponde mais um turbilhão na esquerda, mas sim um espaço entre dois turbilhões. Essa oposição de fase entre os dois grupos de turbilhões nos lados é conservada até o fim da subida dos mesmos na direção da parede a montante do recinto, mesmo se outro ressalto é encontrado. Ora um turbilhão é associado a uma não homogeneidade de temperatura do metal fundido. A temperatura de um turbilhão é substancialmente mais elevada do que a temperatura entre dois turbilhões. É estimado que essa diferença de temperatura seja da ordem de 20°C. Ora tal diferença de temperatura do metal líquido tem uma influência local sobre a viscosidade do vidro. Assim, a oposição de fase dos turbilhões se traduz por uma oposição de fase das variações de temperatura e de viscosidade do vidro em suas bordas laterais. Assim, as toprolls, posicionadas simetricamente nos dois lados do recinto em relação ao eixo longitudinal do recinto, engrenam no vidro na viscosidade flutuante nas bordas, as variações de viscosidade estando em oposição de fase de uma borda para a outra da fita. É essa ação das top-rolls sobre a fita da qual a viscosidade das bordas está em oposição de fase que provoca esse movimento de vaivém lateral da fita.

[0008] Já foi proposto colocar barragens, geralmente chamadas de “bandeiras" ("flags" em inglês) no interior do banho de metal ao nível da parte descoberta do metal fundido (parte não recoberta de vidro) para limitar as correntes de volta ao nível da superfície descoberta do metal. A eficácia das mesmas é real mas ainda é insuficiente.

[0009] A invenção resolve o problema mencionado acima. Foi descoberto que era possível suprimir o movimento lateral da fita suprimindo para isso a oposição de fase dos turbilhões dentro do banho de metal. Foi descoberto que era possível suprimir a oposição de fase dos turbilhões dentro do banho de metal suprimindo para isso os ressaltos bruscos demais nas paredes laterais. De acordo com a invenção, não se suprime os ressaltos que são úteis para reduzir as quantidades de metal fundido dentro do recinto. De fato, nessas temperaturas de flutuação do vidro, o estanho tende a se evaporar e é útil reduzir a superfície livre de metal fundido dentro do recinto. É, portanto, útil que as paredes laterais do recinto de flutuação sejam mais próximas uma da outra a jusante do que a montante do recinto.

[0010] A invenção se refere em primeiro lugar a um recinto de flutuação de vidro sobre um banho de metal fundido que compreende uma parede a montante, uma parede a jusante e duas paredes laterais, rolos de acionamento do vidro de acordo com uma direção de deslocamento de a montante para a jusante, uma parede lateral que compreende um ressalto que proporciona uma diminuição da largura do recinto na direção de deslocamento do vidro, o dito ressalto começando em um primeiro ponto e terminando em um segundo ponto da parede lateral os ditos pontos estando em contato com a superfície do banho de metal, o plano vertical que passa por esses dois pontos formando com o plano vertical paralelo à direção de deslocamento do vidro e que passa pelo primeiro ponto, um ângulo no interior do recinto superior a 150°.

[0011] É o grande valor desse ângulo que traduz a suave progressividade do encurtamento da distância entre as paredes laterais dentro do recinto de flutuação quando se vai de a montante para a jusante (denominação que corresponde à direção de deslocamento do vidro dentro do recinto). Esse ângulo é mesmo de preferência superior a 160° e de maneira ainda mais preferida superior a 165°. Geralmente, esse ângulo é inferior a 175°.

[0012] O ressalto é tal que quando ele é percorrido se aproximando para isso do eixo do recinto, há também a aproximação da parede a jusante.

[0013] O ressalto é geralmente tal que qualquer que seja o par de pontos diferentes que fazem parte do ressalto, os ditos pontos estando em contato com a superfície do metal fundido, o plano vertical que passa por esses dois pontos forma com o plano vertical paralelo à direção de deslocamento do vidro e que passa por um ou outro desses pontos, um ângulo no interior do recinto superior a 150°, e de preferência superior a 160°.

[0014] Em geral, a distância entre as duas paredes laterais no local em que o vidro sai do recinto, quer dizer ao nível da parede a jusante do recinto, é inferior de pelo menos 20 % e com frequência inferior de pelo menos 30 % comparada com a distância máxima entre as duas paredes laterais. Essa distância máxima entre as duas paredes se situa geralmente ao nível no qual a fita de vidro apresenta sua largura máxima. Essa largura máxima (da fita e entre as paredes) é obtida na zona de conformação onde suas top-rolls alargam lateralmente a folha para a produção de vidro fino (menos do que a altura de equilíbrio do vidro, ou seja, geralmente menos de 6 mm de espessura). É de fato nesse local de conformação do vidro que as paredes laterais devem ser mais espaçadas uma da outra. Essa largura máxima da fita de vidro se encontra geralmente a uma distância da parede a montante compreendida entre 5 e 30 m. Assim, a invenção é especialmente adaptada para a realização de vidro plano de espessura inferior a 6 mm.

[0015] Um ressalto em uma parede lateral proporciona uma mudança de direção da parede entre a parede a montante do ressalto e o próprio ressalto. A mudança de direção é progressiva, quer dizer que ele proporciona uma aproximação sem ressalto abruto da parede na direção do eixo longitudinal mediano do recinto. Em geral, o ressalto parte de uma porção reta de parede de direção longitudinal e chega a uma outra porção reta de parede de direção longitudinal. De acordo com a direção longitudinal, o comprimento do ressalto é superior a 4 m e de preferência superior a 5 m e até mesmo superior a 10 m e mesmo superior a 20 m e mesmo superior a 30 m. Geralmente, de acordo com a direção longitudinal, o comprimento do ressalto é inferior a 80 m. O comprimento do ressalto pode ser inferior a 60 m. É já proporcionada uma melhoria notável realizando-se o ressalto não em uma “bay” mas na distância de duas “bays” (6,096 m). Assim, de acordo com a invenção o comprimento do ressalto é geralmente de pelo menos duas bays (12,192 m) de acordo com a direção longitudinal. O ressalto é geralmente ele próprio uma seção reta de parede.

[0016] Geralmente, o ressalto começa a uma distância da parede a montante superior a 25 % da distância total entre a parede a montante e a parede a jusante do recinto. Geralmente, o ressalto termina a uma distância da parede a montante inferior a 75 % da distância total entre a parede a montante e a parede a jusante do recinto. É entendido aqui que um ressalto “começa” a montante e “termina” a jusante.

[0017] Geralmente, o recinto é simétrico em relação a um eixo longitudinal mediano. Isso significa que a um ressalto em uma parede lateral corresponde geralmente um ressalto que lhe é simétrico na outra parede lateral. Cada parede lateral compreende, portanto, o ressalto de acordo com a invenção, esses dois ressaltos sendo posicionados simetricamente entre si em relação ao eixo longitudinal do recinto.

[0018] É possível colocar bandeiras dentro do banho de metal do recinto de acordo com a invenção.

[0019] A invenção também se refere a um processo de fabricação de vidro plano que compreende a flutuação do vidro dentro de um recinto de acordo com a invenção. A invenção apresenta um interesse para o vidro fino e o vidro espesso (respectivamente menos ou mais espesso do que a espessura de equilíbrio do vidro fundido sobre o metal fundido). O vidro plano final tem geralmente uma espessura compreendida entre 0,05 mm e 30 mm. Notadamente, o vidro pode ser estirado transversalmente e axialmente pela ação dos rolos dentados dentro do recinto de flutuação de modo a obter um vidro mais fino do que a espessura de equilíbrio do vidro fundido sobre o metal fundido. Assim, o processo de acordo com a invenção é especialmente adaptado para a fabricação de vidro plano de espessura inferior a 6 mm (entre 0,05 mm e 6 mm). Geralmente, a distância entre as duas paredes laterais é inferior em 20 % e mesmo inferior em 30 % ao nível da parede a jusante do recinto, comparada com a distância entre as duas paredes laterais ao nível no qual a fita de vidro apresenta sua largura máxima. Geralmente, a largura máxima da fita de vidro se encontra a uma distância da parede a montante compreendida entre 5 e 30 m.

[0020] A forma do recinto de flutuação de acordo com a invenção se adapta melhor à forma da fita de vidro, o que reduz a superfície livre de estanho não recoberto de vidro entre a folha de vidro e a parede lateral do recinto. A redução da largura de superfície livre nas bordas permite aproximar as correntes a jusante e a montante de estanho o que melhora as transferências por condução e por convecção natural dentro do estanho. Isso leva a reduzir a diferença de temperatura entre a corrente a montante e a jusante do estanho, e, portanto, a amplitude da oscilação temporal da temperatura na origem da instabilidade.

[0021] A figura 1 representa um recinto de flutuação de acordo com a arte anterior. Esse recinto é simétrico em relação a seu eixo longitudinal mediano AA’ e compreende duas paredes laterais 1 e 2, uma parede a montante 3, uma parede a jusante 4. O vidro fundido 5 é vazado a montante sobre o banho de metal 6 e é estirado e arrastado para a jusante por rolos (top-rolls) 8 para formar uma fita 7 de vidro. A fita de vidro enrijecida a jusante são do recinto através da parede a jusante 4. Essa fita é o centro de um movimento de vaivém transversal como representado pela flecha de sentido duplo 16. É esse movimento que a invenção permite eliminar. As paredes laterais compreendem dois ressaltos 9, 10, 9’, 10’ cada uma. Todos esses ressaltos são idênticos e proporcionam de modo brusco um estreitamento da largura do recinto (distância entre paredes laterais) no comprimento de uma bay representado por “b” na figura 1 de acordo com a direção longitudinal. Esses ressaltos formam um ângulo alfa na parede lateral de cerca de 135° entre a parede a montante do ressalto e o próprio ressalto. Turbilhões se formaram dentro do banho de metal a jusante e sobem para a montante. Os turbilhões 11 e 11’ estão em fase pois estão situados na mesma distância da parede a jusante (um segmento de reta em pontilhado mostra o alinhamento dos mesmos). O mesmo acontece com os turbilhões 12 e 12’. Em contrapartida, depois de ter passado os ressaltos 10 e 10’, é constatado que os turbilhões 13, 14 e 15 não estão mais em fase.

[0022] A figura 2 representa um recinto de flutuação de acordo com a invenção. Esse recinto é simétrico em relação a seu eixo longitudinal mediano AA’ e compreende duas paredes laterais 1 e 2, uma parede a montante 3, uma parede a jusante 4. O vidro fundido 5 é vazado a montante sobre o banho de metal 6 e é estirado e arrastado para a jusante por rolos (top-rolls) 8 para formar uma fita 7 de vidro. A fita de vidro enrijecido a jusante são do recinto através da parede a jusante 4. As paredes transversais compreendem cada uma delas um ressalto 21 e 22. Esses ressaltos proporcionam uma aproximação das paredes laterais quando se vai de a montante para a jusante. Esses ressaltos são muito mais progressivos do que no caso da figura 1. De acordo com a direção longitudinal, cada ressalto tem um comprimento de cerca de 5 bays (anotado 5b na figura 2). Os ressaltos começam respectivamente nos pontos 25 e 25’ e terminam respectivamente nos pontos 26 e 26’. O plano vertical 23 passa pelos pontos de início 25 e de fim 26 de um dos ressaltos (parede lateral da esquerda de acordo com o sentido de deslocamento do vidro). Ele forma um ângulo alfa com o plano vertical 24 paralelo à direção de deslocamento do vidro e que passa pelo primeiro ponto 25, o dito ângulo sendo aquele no interior do recinto. Esse ângulo é superior a 150°. É visto que cada ressalto começa a uma distância da parede a montante superior a 25 % da distância entre a parede a montante e a parede a jusante. É visto também que cada ressalto termina a uma distância da parede a montante inferior a 75 % da distância total entre a parede a montante e a parede a jusante do recinto.

Claims

1. Recinto de flutuação de vidro (5) sobre um banho de metal fundido (6) compreendendo uma parede a montante (3), uma parede a jusante (4) e duas paredes laterais (1,2), rolos de acionamento (8) do vidro segundo uma direção de deslocamento de a montante para a jusante, uma parede lateral compreendendo um ressalto (21,22) que proporciona uma diminuição da largura do recinto na direção de deslocamento do vidro, o dito ressalto começando em um primeiro ponto (25,25’) e terminando em um segundo ponto (26,26’) da parede lateral, os ditos pontos estando em contato com a superfície do banho de metal, caracterizado pelo fato de que o plano vertical (23) que passa por esses dois pontos forma com o plano vertical (24) paralelo à direção de deslocamento do vidro e que passa pelo primeiro ponto, um ângulo (a) no interior do recinto superior a 150°.

2. Recinto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ângulo (a) é superior a 160°.

3. Recinto de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o ângulo (a) é superior a 165°.

4. Recinto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o ângulo (a) é inferior a 175°.

5. Recinto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a distância entre as duas paredes laterais (1,2) é inferior em 20 %, ao nível da parede a jusante (4) do recinto, comparada com a distância máxima entre as duas paredes laterais.

6. Recinto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a distância entre as duas paredes laterais (1,2) é inferior em 30 %, ao nível da parede a jusante (4) do recinto, comparada com a distância máxima entre as duas paredes laterais.

7. Recinto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o comprimento (27,5b) do ressalto segundo a direção longitudinal é superior a 4 m.

8. Recinto de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o comprimento (27,5b) do ressalto segundo a direção longitudinal é superior a 5 m.

9. Recinto de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que o comprimento (27,5b) do ressalto segundo a direção longitudinal é superior a 10 m.

10. Recinto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o comprimento (27,5b) do ressalto segundo a direção longitudinal é inferior a 80 m.

11. Recinto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o ressalto começa a uma distância da parede a montante (3) superior a 25 % da distância total entre a parede a montante e a parede a jusante do recinto, e em que o ressalto termina a uma distância da parede a montante inferior a 75 % da distância total entre a parede a montante (3) e a parede a jusante (4) do recinto.

12. Recinto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que ao ressalto em uma parede lateral corresponde um ressalto que lhe é simétrico na outra parede lateral.

13. Recinto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que é simétrico em relação a um eixo longitudinal mediano.

14. Processo de fabricação de vidro plano caracterizado pelo fato de que compreende a flutuação do vidro dentro de um recinto como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13.

15. Processo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o vidro é estirado transversalmente e axialmente pela ação de rolos dentados (8) dentro do recinto de flutuação.

16. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 ou 15, caracterizado pelo fato de que o vidro plano tem uma espessura inferior à sua espessura de equilíbrio sobre o metal fundido.

17. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 16, caracterizado pelo fato de que o vidro plano tem uma espessura inferior a 6 mm.

18. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 14, caracterizado pelo fato de que a distância entre as duas paredes laterais (1,2) é inferior em 20 %, ao nível da parede a jusante do recinto, comparada com a distância entre as duas paredes laterais ao nível em que a fita (7) de vidro apresenta sua largura máxima.

19. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 14, caracterizado pelo fato de que a distância entre as duas paredes laterais (1,2) é inferior em 30 %, ao nível da parede a jusante do recinto, comparada com a distância entre as duas paredes laterais ao nível em que a fita (7) de vidro apresenta sua largura máxima.

20. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 19, caracterizado pelo fato de que a largura máxima da fita de vidro se encontra a uma distância da parede a montante compreendida entre 5 e 30 m.