FR2902878A1 - Installation de mesure de la temperature du ruban dans une etenderie de recuisson de verre plat,et procede de conduite d'une etenderie. - Google Patents

Abstract

Installation de mesure en continu de la température de surface d'un ruban de verre (G) dans une étenderie de verre plat, comprenant deux sous-ensembles (D1, D2) placés respectivement de part et d'autre du ruban de verre (G), chaque sous-ensemble (D1, D2) affleurant la surface du ruban de verre, et un espace isotherme étant réalisé autour de chaque organe de mesure de la température (TC, TC2) du ruban par un isolant thermique et optique (3,4).

Description

INSTALLATION DE MESURE DE LA TEMPÉRATURE DU RUBAN DANS UNE ÉTENDERIE DE

RECUISSON DE VERRE PLAT, ET PROCEDE DE CONDUITE D'UNE ETENDERIE. La présente invention concerne une installation permettant la mesure des températures de surface d'un ruban de verre dans une étenderie de recuisson de verre plat. 10 Une étenderie de recuisson de verre plat est un four tunnel équipé de moyens de chauffage et de refroidissement permettant de faire suivre un cycle thermique de recuisson et de refroidissement contrôlé à un ruban de verre. Elle est constituée de zones successives généralement désignées par A0, A, B, C, 15 D, E et F, la zone AO étant située côté entrée de ruban. Dans les zones A0, A, B et C de l'étenderie le contrôle du refroidissement du verre est obtenu par échanges radiatifs avec des parties froides, communément appelées échangeurs, ou des élérnents chauffants, alors que dans les zones D, E et F le refroidissement est réalisé par convection à air soufflé. Les zones AO à D sont 20 fermées par des parois isolées afin de mieux contrôler le refroidissement du verre. L'étenderie est placée en aval du bain d'étain pour une ligne de production selon le procédé float, ou en aval du four de fusion et de conditionnement pour une ligne de production de verre laminé.

25 La première phase critique du cycle de recuisson et de refroidissement de la bande de verre plat se situe dans les zones de l'étenderie dans lesquelles le verre est dans un état viscoélastique. Le refroidissement induit des gradients thermiques et des contraintes à la surface et au coeur du ruban de verre. Pour limiter la création de contraintes permanentes et permettre leur relaxation, le 30 début du refroidissement est réalisé à un taux réduit pour permettre une recuisson du verre. Un niveau de contraintes permanentes trop élevé entraîne des problèmes dans le traitement ultérieur du verre comme la découpe. Une fois cette recuisson autour de la température de transition terminée, débute la deuxième phase critique du cycle de refroidissement, où l'on vise à refroidir le 35 verre rapidement pour limiter la longueur de l'étenderie. Le verre étant à présent à l'état solide, des gradients thermiques lors de ce refroidissement induisent des contraintes dites temporaires. Des contraintes temporaires5 excessives sur la largeur ou dans l'épaisseur du ruban entraînent la casse du verre. II est donc important de contrôler finement le profil thermique longitudinal, transversal et dans l'épaisseur du ruban de verre.

La précision de mesure de la température requise pour assurer une bonne maîtrise du cycle thermique du verre serait de : - 5 C absolue dans les zones de recuisson de l'étenderie, - 10 C absolue dans les zones de refroidissement rapide, - 3 C relative pour les profils sur la largeur du ruban (toutes zones). 10 - 3 C relative pour les températures face supérieure et inférieure du ruban (toutes zones).

Les dispositifs de mesure de température installés sur les étenderies selon l'état de la technique conduisent en pratique à des erreurs bien plus 15 importantes. De plus, les moyens de mesure généralement disponibles ne permettent pas la mesure de température des points critiques que sont les bords, également appelés rives, du ruban. De même, la mesure de la température en un même point sur la face supérieure et la face inférieure du ruban n'est généralement pas disponible. Des dispositifs de mesure de 20 température dans l'étenderie selon l'état de la technique sont décrits plus en détail ci-après :

Mesure de température réalisée par des thermocouples

25 Des thermocouples supérieurs sont traditionnellement implantés en voûte et suspendus au-dessus du ruban. Des thermocouples inférieurs sont fixés sur une barre entre les rouleaux support du ruban. Ces thermocouples placés dans des tubes rigides sont ajustables mais restent souvent à plusieurs centimètres du verre. 30 Les positions des thermocouples sont toujours localisées à la fin des zones fermées pour le refroidissement radiatif (A,B,C). Des thermocouples ne sont pas placés dans les zones convectives (D et F) en raison de la perturbation de mesure que provoque la convection dans ces zones. Cinq thermocouples sont généralement implantés en face supérieure sur la 35 largeur du ruban et trois thermocouples en face inférieure. Ces thermocouples étant placés à plusieurs centimètres du ruban, ils reçoivent le rayonnement émis par le ruban mais sont refroidis par les échangeurs. De ce fait, ils ne permettent pas de mesurer correctement la température du ruban de verre.

Mesure de température réalisée par des pyromètres optiques fixes Ces pyromètres sont implantés en voûte en quelques points sur la longueur de l'étenderie et visent la surface supérieure du ruban. Généralement un seul pyromètre est implanté à la fin des zones. Parfois trois pyromètres sont installés sur la largeur du ruban ce qui donne une indication du profil transversal de température. Une augmentation du nombre de ces pyromètres est freinée par leur coût prohibitif. L'émissivité de ces pyromètres n'est pas toujours maîtrisée par les exploitants ce qui conduit à des erreurs de mesure.

Mesure de température réalisée par des pyromètres portables

Dans les sections ouvertes, typiquement en fin de zone D et en zones E et F, des mesures de la température de la face supérieure du ruban peuvent être réalisées avec des pyromètres portables par des opérateurs qui doivent être formés à leur utilisation. Du fait que la position de la mesure sur la largeur du ruban n'est pas précise, que la taille de l'aire de mesure varie selon la distance entre le pyromètre et le ruban et que l'angle de visée n'est pas constant, ces mesures sont peu précises et ne donnent que des tendances très aléatoires. Par ailleurs, l'émissivité à régler sur le pyromètre est mal connue par les opérateurs. De plus, seuls certains endroits dans les sections ouvertes sont rendus accessibles par la présence de passerelles sur la largeur de l'étenderie ce qui limite le nombre de points de mesure sur la longueur de l'étenderie.

Mesure de température réalisée par des scanners Des scanners pyrométriques sont implantés en voûte et visent sur toute la largeur du ruban au travers d'une fente dans la voûte des sections fermées. La position de la mesure est obligatoirement en fin de zone en raison de l'obstacle que représentent les tubes d'échange thermique présents dans les zones radiatives. L'exploitation des mesures des scanners n'est pas simple en raison de la variation de l'émissivité du ruban en fonction de l'angle de mesure, de réflexions de la thermique de la voûte et d'une identification de la position du bord de ruban difficile. Un perfectionnement des scanners est en principe envisageable mais leur coût reste prohibitif.

Les diverses méthodes de mesure décrites ci-dessus devraient, dans la limite de leur précision de mesure, donner des résultats comparables. En réalité, on constate des valeurs divergentes entre les mesures réalisées par thermocouple et pyrométrie.

Un exemple de cette divergence concerne la température mesurée sur la longueur du ruban dans une étenderie.

Dans les zones à faible refroidissement, les valeurs mesurées par thermocouples et pyromètres sont assez proches. Ceci s'explique par l'environnement de rnesure qui est presque isotherme. Lorsque le refroidissement augmente, un écart de mesure important apparaît qui peut atteindre 100 C. Les thermocouples sont chauffés par le ruban mais également refroidis par les dispositifs de refroidissement. Dans les étenderies sans pyromètres ou scanners, cet écart de mesure est pris en compte par l'application d'un facteur de correction pour corriger la température délivrée par les thermocouples et ainsi estimer la vraie température du ruban. Toutefois, cette démarche est peu satisfaisante parce qu'elle ne permet pas d'atteindre la précision requise sur la mesure de température.

Un second exemple de cette divergence concerne la température mesurée sur la largeur du ruban dans une zone radiative B2 d'une étenderie. L'écart entre pyromètres et thermocouples est de l'ordre de 20 C dans cette zone. Les pyromètres peuvent indiquer une augmentation de la température du ruban de la gauche vers la droite alors que les thermocouples vont indiquer le contraire ! La mesure de la température du ruban de verre dans l'étenderie par des thermocouples selon l'état de la technique n'est pas satisfaisante, la mesure obtenue étant perturbée par le rayonnement vers les parois de l'étenderie, les refroidisseurs et les rouleaux, et le refroidissement par convection des zones convectives. Cette perturbation persiste même si le thermocouple est en léger contact mécanique avec le verre.

L'invention a pour but, surtout, de résoudre ce problème et de permettre une mesure améliorée de la température de surface du ruban de verre.

L'invention consiste en une installation de mesure en continu de la température 5 de surface d'un ruban de verre dans une étenderie de verre plat, caractérisée en ce que: . elle comprend un sous-ensemble placé sur l'une des deux faces du ruban de verre qui affleure la surface du ruban de verre, et crée un espace isolé thermiquement du côté de la surface du ruban où se trouve le sous-ensemble, 10 . elle comprend au moins un organe de mesure de la température placé dans l'espace isolé thermiquement, . et en ce qu'elle comporte un moyen de correction de l'erreur de mesure de température de l'espace isolé thermiquement provoquée par la perte liée au rayonnement au travers du ruban. 15 Le moyen de correction de l'erreur de mesure peut être constitué par un moyen de calcul thermique prenant en compte la perte liée au rayonnement au travers du ruban pour corriger l'erreur de mesure de température de l'espace isolé thermiquement. 20 L'absence de sous-ensemble en vis à vis du sous-ensemble de mesure crée une perte thermique par rayonnement du fait des propriétés semi transparentes du verre. Elle est prise en compte, pour corriger la mesure de température réalisée dans l'espace isolé, par un calcul thermique de sorte d'obtenir la vraie 25 température du ruban.

Selon une autre disposition, le moyen de correction de l'erreur de mesure peut être constitué par un deuxième sous-ensemble situé du côté du ruban opposé au premier sous-ensemble, affleurant la surface du ruban, et créant un espace 30 isotherme. L'installation de mesure en continu de la température de surface d'un ruban de verre dans une étenderie de verre plat, est alors caractérisée en ce que: . elle comprend deux sous-ensembles placés respectivement de part et d'autre du ruban de verre et en vis à vis, qui affleurent la surface du ruban de verre, 35 . les sous-ensembles créent un espace isotherme de part et d'autre du ruban de verre par un isolant thermique et optique, et elle comprend au moins un organe de mesure de la température placé dans au moins l'un des espaces isothermes et supporté par au moins l'un des sous-ensembles, l'autre sous-ensemble constituant le moyen de correction de l'erreur de mesure.

L'espace isotherme autour de chaque organe de mesure de la température du ruban est avantageusement réalisé de manière à limiter les pertes thermiques par conduction, par rayonnement et par convection. Cet espace isotherme peut être réalisé sous forme d'un creux dans la face d'une nappe d'isolant qui affleure la surface du ruban de verre.

Les deux sous-ensembles placés respectivement de part et d'autre du ruban de verre sont, de préférence, sensiblement symétriques par rapport au ruban de verre afin de ne pas générer de différence de température entre les deux faces du ruban.

L'installation comporte avantageusement plusieurs organes de mesure de température disposés en plusieurs points sur une direction parallèle à la largeur du ruban de verre afin de déterminer le profil de température sur la largeur du ruban.

Au moins un organe de mesure de température est disposé sur chacune des faces du ruban, de sorte que la mesure peut être réalisée sur les deux faces du ruban, en un point ou en plusieurs points sur une direction parallèle à la largeur du ruban de verre, afin de déterminer le profil de l'écart de température entre les deux faces du ruban.

De préférence, la distance entre les points de mesure situés sur une direction parallèle à la largeur du ruban est plus réduite sur les bords du ruban que dans la zone centrale, de sorte de disposer de davantage de points de mesure sur les rives qu'au centre du ruban.

L'organe de mesure de la température peut, par exemple, être un thermocouple ou une thermistance. L'organe de mesure de la température est placé à proximité de la surface du ruban de verre, sans être en contact avec celle-ci. Avantageusement, l'organe35 de mesure de la température est placé à moins de un centimètre de la surface du ruban de verre, sans être en contact avec celle-ci.

L'isolant thermique et optique qui affleure la surface du ruban de verre peut être réalisé avec un matériau souple à faible coefficient de frottement. L'isolant thermique et optique est avantageusement constitué d'une nappe de laine minérale ou de laine de verre.

L'installation selon l'invention comprend des organes de protection mécanique contre une détérioration provoquée par la casse du ruban de verre. Ces organes de protection peuvent être fixes par rapport à l'étenderie. Ils peuvent également être amovibles comme le sont les rideaux utilisés dans les étenderies pour limiter la convection.

L'installation selon l'invention comprend également des organes permettant de limiter la convection d'air entre le ruban et l'organe de mesure de la température.

L'invention concerne également une étenderie de recuisson de verre plat, 20 caractérisée en ce qu'elle est équipée d'au moins une installation de mesure de la température du ruban de verre telle que définie précédemment.

L'invention concerne aussi un procédé de conduite d'une étenderie de recuisson de verre plat, caractérisé en ce qu'une mesure en continu de la 25 température de surface du ruban de verre est réalisée par une installation . qui comprend un sous-ensemble placé sur l'une des deux faces du ruban de verre qui affleure la surface du ruban de verre, et crée un espace isolé thermiquement du côté de la surface du ruban où se trouve le sous-ensemble, . qui comprend au moins un organe de mesure de la température placé dans 30 l'espace isolé thermiquement, . et qui comporte un moyen de correction de l'erreur de mesure de température de l'espace isolé thermiquement provoquée par la perte liée au rayonnement au travers du ruban, cette mesure de température étant utilisée pour ajuster automatiquement les 35 paramètres de fonctionnement de l'étenderie par l'intermédiaire d'une boucle de régulation.

Le moyen de correction de l'erreur de mesure peut être constitué par un moyen de calcul thermique prenant en compte la perte liée au rayonnement au travers du ruban pour corriger l'erreur de mesure de température de l'espace isolé thermiquement.

Selon une autre disposition, le moyen de correction de l'erreur de mesure peut être constitué par un deuxième sous-ensemble situé du côté du ruban opposé au premier sous-ensemble, affleurant la surface du ruban, et créant un espace isotherme. Le procédé de conduite d'une étenderie de recuisson de verre plat, est alors caractérisé en ce que la mesure en continu de la température de surface d'un ruban de verre est réalisée par une installation qui comprend deux sous-ensembles placés respectivement de part et d'autre du ruban de verre et en vis à vis, dont chaque sous-ensemble affleure la surface du ruban de verre, avec un espace isotherme réalisé autour de chaque organe de mesure de la température du ruban par un isolant thermique et optique, et est utilisée pour ajuster automatiquement les paramètres de fonctionnement de l'étenderie par l'intermédiaire d'une boucle de régulation.

Selon le procédé de l'invention, une combinaison du système de contrôle de l'étenderie et de l'équipement de mesure de la température est avantageusement prévue pour permettre d'ajuster rapidement les paramètres de fonctionnement de l'étenderie de sorte que le niveau de contrainte totale reste inférieur à une valeur déterminée permettant d'éviter la casse du verre ou des déformations du ruban perpendiculaires au plan du ruban et que le niveau de contrainte permanente reste inférieur à une valeur déterminée permettant le traitement ultérieur du verre.

Les mesures de température peuvent être effectuées selon la largeur du ruban de verre et peuvent être utilisées pour l'ajustement de la distribution du chauffage sur la largeur du ruban et/ou l'ajustement de la distribution du refroidissement sur la largeur du ruban.

Un modèle mathématique de fonctionnement de l'étenderie peut être établi et utilisé pour définir les consignes optimums à appliquer à l'étenderie, en fonction des mesures effectuées, afin d'obtenir le niveau de température et contrainte souhaité.

L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'exemples de réalisation décrits avec référence aux dessins annexés, mais qui ne sont nullement limitatifs. Sur ces dessins : Fig.1 est une coupe verticale longitudinale schématique illustrant le principe de l'installation de mesure en continu de la température de surface du ruban de verre dans une étenderie, selon l'invention.

10 Fig.2 est une coupe verticale longitudinale schématique d'un exemple de réalisation de l'installation de Fig.1.

Fig.3 est un diagramme du profil de température dans l'épaisseur du ruban de verre, la température étant portée en ordonnée et l'épaisseur étant portée en 15 abscisse. Fig. 4 et 5 sont des diagrammes illustrant l'épaisseur optique portée en ordonnée en fonction de la longueur d'onde portée en abscisse.

20 Fig.6 est un diagramme avec deux courbes, l'une pour l'épaisseur optique portée en ordonnée sur l'échelle de gauche, et l'autre pour l'émission du corps noir portée en ordonnée sur l'échelle de droite, en fonction de la longueur d'onde portée en abscisse.

25 Fig.7, enfin, est une vue schématique de dessus d'une implantation de thermocouples selon l'invention.

Un exemple d'installation de mesure réalisée selon l'invention est décrit ci-dessous. 30 En se reportant aux Fig.1 et 2 des dessins, on peut voir un thermocouple TC de préférence chemisé et de faible diamètre, le diamètre étant généralement égal ou inférieur à 2 mm. Le point de mesure du thermocouple TC est maintenu en un point de l'espace isotherme et avantageusement à proximité immédiate de la 35 surface du verre mais en évitant tout contact entre le verre et le thermocouple TC. Par proximité immédiate on désigne un thermocouple dont le point de5 mesure se trouve à une faible distance de ce ruban, par exemple de l'ordre de 2 mm.

L'absence de contact entre le thermocouple TC et le verre G permet d'éviter l'échauffement du thermocouple TC par la chaleur du frottement qui conduirait à une erreur par excès de la température mesurée.

Pour mesurer correctement avec ce thermocouple TC la température du ruban, un équilibre thermique entre le ruban G et le thermocouple TC est impératif.

Pour éviter les pertes thermiques du thermocouple TC, un espace isotherme 2 est créé autour du thermocouple à l'aide d'un isolant souple 3 à faible coefficient de frottement qui affleure la surface du ruban G. Par isolant à faible coefficient de frottement on désigne un isolant qui peut toucher le verre en défilement sans dégradation du dispositif de mesure ou de la surface du verre. Le thermocouple TC est ainsi isolé contre la perte de chaleur vers l'extérieur.

Comme exemples d'isolant souple pouvant convenir, on peut citer la laine minérale ou la laine de verre qui sont deux matériaux isolants simples et peu coûteux adaptés au dispositif, capables de résister à des températures bien au-dessus de celles régnant dans une étenderie. L'utilisation d'un isolant souple qui affleure la surface du verre permet également d'éviter les écoulements d'air entre la surface du ruban G et le dispositif de mesure supprimant ainsi le refroidissement par convection de l'organe de mesure de la température TC.

Cette première partie du dispositif permet de se rapprocher de la vraie température du verre.

L'installation réalisée selon l'invention prend en compte la propriété de semitransparence du verre. Lorsque l'on crée un espace isotherme proche d'un corps noir sur une face du verre, on perd encore une partie de la chaleur de cet espace isotherme au travers du ruban par rayonnement dans la fenêtre spectrale transparente du verre. Une isolation supplémentaire 4 de la face opposée du ruban G permet de conserver la chaleur en renvoyant le rayonnement dans l'espace créé par le verre et le thermocouple. Le thermocouple TC atteint ainsi une température très proche de celle du verre.

L'installation selon l'invention se caractérise ainsi en ce que l'espace isotherme 2 autour de l'organe de mesure TC de la température du verre est obtenu en limitant les pertes thermiques par conduction, par rayonnement et par convection. L'isolation supplémentaire 4 est avantageusement réalisée de la même manière que l'isolation 3, avec un isolant souple, par exemple une nappe de laine minérale ou laine de verre.

10 Cette double isolation sur les deux faces du ruban a encore un autre avantage. Elle permet de placer un thermocouple sur chacune des deux faces du ruban, à savoir le thermocouple TC déjà cité, et un thermocouple TC2 disposé dans un autre espace isotherme 5, sous forme d'un creux dans l'isolation 4, de manière à être à proximité immédiate de la face du ruban opposée à celle correspondant 15 au premier thermocouple TC. On obtient ainsi une information sur un écart de température éventuel des deux faces causé par un déséquilibre de refroidissement très utile dans une étenderie pour ajuster les taux de refroidissement supérieur et inférieur.

20 Ci-après est donné un exemple d'amélioration de la mesure apportée par un dispositif réalisé selon l'invention implanté en sortie de zone C d'une étenderie ayant une capacité de production de 600t/j, pour une largeur de ruban de 4m, une épaisseur de verre de 4mm et une vitesse de défilement de 10 m/min.

25 Le profil de température théorique dans l'épaisseur du ruban est supposé être celui représenté en Fig. 3. Il montre que la température d'une feuille de verre n'est pas homogène lors du refroidissement, avec des surfaces plus froides que le coeur. Ceci est particulièrement vrai pour un verre relativement épais, par exemple au delà de 8mm d'épaisseur. Pour un verre plus mince, les gradients 30 de température dans le verre lors du refroidissement restent limités.

La Figure 3 montre une différence de 5 C entre le centre (c'est-à-dire à mi- épaisseur) et la surface du ruban pour du verre de 4 mm d'épaisseur et un taux de refroidissement donné. L'erreur induite par une mesure de la température de 35 surface par rapport à la température moyenne dans l'épaisseur est inférieure de 2.5 C. Pour le verre standard, de faible épaisseur, la mesure de la température de surface est suffisamment représentative de la température moyenne du5 ruban au regard de la précision visée. La situation est différente pour un verre épais. Toutefois, avec une information sur le taux de refroidissement, la température de coeur et la température moyenne peuvent être déterminées. Le rayonnement échangé entre la surface du ruban et les parois de l'étenderie, pour un ruban à 380 C ayant une émissivité de 0.85 et une température de paroi de l'étenderie de 170 C, est de 7 kW/m2 sur chaque face. La création d'un espace isotherme pour la mesure de la température avec un isolant fibreux de conductivité thermique 0.06 W/m.K, d'une épaisseur de 50mm limite les pertes thermiques à 0.24 kW/m2.

Le calcul du système en prenant en compte l'échange par rayonnement entre le ruban et l'isolant, en supposant une émissivité de l'isolant e=0.9, la conduction d'une lame d'air de 5mm entre le ruban et l'isolant et la conduction au travers de l'isolant, donne une température de l'isolant en face chaude de 375.9 C pour une température du ruban de 380 C. La température du thermocouple sera située entre ces deux valeurs d'où une erreur de mesure inférieure à 4 C par rapport à la température du ruban de verre.

A présent , on va prendre en compte les propriétés optiques du verre.

Un verre standard est opaque pour des longueurs d'onde au-dessus de 2.7pm (soit 2.7.10-3 mm) et transparent en dessous, que ce soit pour des épaisseurs standards ou pour un verre épais. Les Fig. 4 et 5 montrent le spectre optique du verre float pour une épaisseur de 15mm et 4mm.

Les Figures 4 et 5 montrent que le verre est transparent jusqu'à 2.7 pm avant de devenir opaque au-delà de cette longueur d'onde.

Un dispositif partiel implanté sur une seule face du ruban permettra de créer un 30 espace isotherme d'un côté du ruban se comportant comme un corps noir avec la distribution spectrale du rayonnement correspondant capté dans son intérieur. Mais, du fait des propriétés optiques du verre, une partie de ce rayonnement s'échappera au travers de l'épaisseur du verre. La Figure 6 montre les spectres optiques du verre pour 4mm d'épaisseur 35 (courbe L1) et celui d'un corps noir à 380 C (courbe L2). 25 L'intégrale de la courbe L2 du corps noir entre 0 et 2. 7pm représente un flux radiatif de 0.36 kW/m2. Il est à noter que pour une température mesurée plus en amont dans l'étenderie, par exemple pour un ruban à 600 C, ce flux serait encore plus important en raison du décalage de la courbe du corps noir.

La prise en compte de cette perte supplémentaire dans le calcul précédent donne à présent une température de l'isolant en face chaude de 369.6 C, toujours pour une température du ruban de 380 C. L'écart de température dans l'espace isotherme monte maintenant à 10.4 C. Cette erreur est supérieure à la précision demandée pour une étenderie.

II convient donc d'éliminer cette perte par rayonnement au travers du ruban.

Pour cela, l'installation réalisée selon l'invention comprend le deuxième espace 15 isotherme 5 similaire au premier permettant d'annuler mutuellement les pertes dans la fenêtre optique du verre.

Une autre méthode pour éliminer l'effet de la perte par rayonnement au travers du ruban est de corriger à l'aide d'un moyen de calcul thermique l'erreur de 20 mesure de température. Cela nécessite des informations complémentaires sur les propriétés optiques du verre et le flux de rayonnement échangé en direction de la face opposée du ruban.

Un exemple d'installation de mesure réalisée selon l'invention est décrit à 25 présent plus précisément avec référence aux Fig.1 et 2.

L'installation est réalisée en utilisant : deux thermocouples TC,TC2 chemisés d'un diamètre de 1 mm permettant de mesurer la température des deux faces du ruban G ; de la laine de verre ou laine minérale comme isolant et un 30 système de fixation 6, 7. Il est à noter que la mesure de la température dans l'espace isotherme peut être réalisée par des thermocouples ou également par des thermistances ou d'autres organes de mesure de température.

Les espaces isothermes 2, 5 ont été représentés seulement sur Fig.1, mais des 35 espaces semblables peuvent être prévus dans le dispositif de Fig.2, bien que non représentés. Comme représenté en Fig.2, la laine de verre 3 affleure le ruban sur

environ 10cm de longueur selon la direction de défilement du ruban. Sur chaque face du ruban, l'épaisseur M de la laine de verre sous forme de nappe, par exemple de 50 mm, crée un espace isotherme et évite la convection de l'air entre le ruban et la laine de verre. Le thermocouple TC est positionné légèrement en aval du milieu de la zone de recouvrement, là où les éventuelles infiltrations d'air sont atténuées. L'orientation du thermocouple TC est de préférence horizontale, parallèle à la surface du verre. De cette manière, toute conduction thermique parasitaire par la gaine et les fils du thermocouple TC est éliminée à l'endroit de la mesure. L'arrivée de la gaine du thermocouple TC se fait de préférence côté amont. De cette manière, on évite tout risque d'accrochage de la pointe sur la surface du verre.

Maintenant on va décrire la prise en compte du process particulier de recuisson du verre dans la définition du dispositif de mesure selon l'invention.

La conception de l'installation selon l'invention est telle que celle-ci ne perturbe pas, ou peu, le process de recuisson du verre. En particulier, la réalisation est la suivante.

L'installation est constituée de deux sous-ensembles Dl, D2 placés respectivement de part et d'autre du ruban G, suffisamment symétriques pour ne pas générer de décalage de température entre les deux faces du ruban. Les sous-ensembles Dl, D2 de l'installation ont une longueur minimum dans le sens du défilement du ruban pour obtenir les confinements thermique et optique souhaités. Ces confinements limitent le refroidissement de la surface du verre lors de son passage dans l'ensemble. On comprend aisément que l'absence d'un sous-ensemble sur une face du ruban conduirait à un décalage de température entre les deux surfaces, la face non équipée d'un sous- ensemble se refroidissant normalement. Donc une installation implantée sur une seule face conduirait à une différence sensible de température entre les deux faces du ruban d'où un risque de création de contraintes supplémentaires dans le verre susceptibles de poser des problèmes de casse ou de découpe du ruban de verre.

Selon un premier exemple de réalisation de l'invention, la longueur de l'installation dans le sens de défilement du ruban est limitée à celle nécessaire pour obtenir les confinements thermique et optique souhaités de sorte de réduire la longueur sur laquelle le refroidissement du verre est perturbé. De préférence la longueur L du dispositif est inférieure à 200 mm. L'épaisseur de l'isolation est par exemple de 50 mm.

L'installation doit générer le moins de perturbation possible dans l'étenderie. Pour cela, il est important que ses dimensions soient réduites. En effet, une dimension trop importante conduirait à perturber les écoulements de convection dans l'étenderie du fait d'une restriction de la section de passage, notamment dans les zones convectives. Il convient de ne pas perturber les échanges par rayonnement dans les zones radiatives entre le verre et les différentes parois de l'étenderie du fait de l'obstacle important au rayonnement que constituerait un dispositif trop volumineux.

Pour répondre à cette contrainte, l'épaisseur M de l'isolant est limitée selon l'invention. Une épaisseur trop réduite de l'isolant peut conduire à un gradient de température important entre ses deux faces du fait d'une déperdition thermique plus importante. Cette déperdition sera d'autant plus forte que la conductivité thermique de l'isolant sera élevée. Pour conserver une bonne précision de la mesure de la température du verre, le dispositif selon l'invention évite cette déperdition ou la prend en compte pour corriger la température du verre mesurée.

Selon un second exemple de réalisation de l'invention, les déperditions thermiques sur l'épaisseur de l'isolant sont supprimées par l'ajout d'un dispositif de chauffage sur la face 3a, 4a de l'isolant 3, 4 opposée à celle du ruban, par exemple une résistance électrique, de sorte de maintenir une même température sur les deux faces de l'isolant 3, ou 4.

Selon un troisième exemple de réalisation de l'invention, la prise en compte des déperditions est réalisée par le calcul des pertes thermiques dans l'isolant 3, 4 en prenant en compte sa conductivité thermique, la température mesurée en face chaude par l'organe de mesure TC, TC2 prévu dans l'installation et celle mesurée en face froide 3a, 4a de l'isolant par l'ajout d'au moins un organe de mesure de la température, par exemple un thermocouple. La température du verre mesurée par l'installation est ensuite corrigée pour prendre en compte l'influence des pertes thermiques dans l'épaisseur de l'isolant.

Selon un quatrième exemple de réalisation de l'invention, la prise en compte des déperditions est réalisée par le calcul des pertes thermiques dans l'isolant en prenant en compte sa conductivité thermique à partir de la température mesurée en face chaude par l'organe de mesure TC, TC2 prévu dans l'installation et en estimant celle en face froide 3a, 4a de l'isolant à partir de la température ambiante de l'étenderie à l'endroit où est implanté l'installation. La température du verre mesurée par l'installation est ensuite corrigée pour prendre en compte l'influence des pertes thermiques dans l'épaisseur de l'isolant.

Ces méthodes, en combinaison avec des calculs des températures dans le ruban, permettent d'atteindre une précision à 1 C près, largement suffisante pour le contrôle du refroidissement dans une étenderie, en utilisant des organes de mesure adéquats comme des thermocouples calibrés.

Un exemple d'implantation de l'installation dans une étenderie est décrit à présent avec référence à Fig.2.

Implantation en face inférieure du ruban

La place entre deux rouleaux support R1, R2 du ruban G permet d'installer une barre 7 avec plusieurs thermocouples TC2 sur la largeur du ruban. Une barre 7 en forme de U permet de tenir l'isolat fibreux 4 et de fixer les thermocouples TC2. Un moyen de réglage (non représenté) de la barre 7 en hauteur permet d'ajuster le dispositif près du verre. La position derrière un rouleau protège le système contre des chutes de verre lors d'une casse du ruban.

Implantation en face supérieure du ruban Le dispositif supérieur est suspendu à une barre 6 qui traverse latéralement l'espace sur le ruban G. La nappe souple 3 d'une longueur appropriée permet de couvrir sur une petite longueur la surface du ruban. Cette nappe 3 est composée d'un tissu flexible avec une face inférieure qui permet de fixer des thermocouples TC souples. Avantageusement, on utilise un tissu mince de fibres de verre dans lequel des thermocouples TC son intégrés. Sur ce tissu on pose une feuille d'un isolant en fibres de verre d'épaisseur M d'environ 50mm.

Le diamètre des thermocouples est faible, environ 1 mm, pour assurer leur flexibilité. La zone de contact 8 de la nappe 3 est ajustée à la zone couverte par l'isolant inférieur 4. La nappe supérieure 3 peut sans problème suivre des changements d'épaisseur du ruban G, pourvu que le recouvrement avec l'isolant inférieur reste correct.

Implantation des thermocouples sur la largeur du ruban

Les plus grandes variations de température sur la largeur du ruban se trouvent près des bords, notamment s'il existe une différence d'épaisseur entre les bords ou rives 9, 10 et la partie centrale 11 du ruban G.

Pour pouvoir tracer le profil de température du bord qui a typiquement 150mm de large pour un ruban épais, au moins trois thermocouples TC sont nécessaires. La distance entre deux de ces thermocouples TC successifs sera donc d'environ 3cm (30mm). Du fait que la position du bord varie typiquement de 300mm selon la largeur de ruban produit, dans cet exemple, l'implantation de dix thermocouples TC est réalisée des deux côtés du ruban. Le nombre dix correspond au quotient de 300mm par 30mm.

Comme les variations de température dans la partie centrale 11 sont bien moindres, environ six thermocouples TC sont suffisants pour tracer le profil de température. Le nombre total de thermocouples TC par barre 6 ; 7 sera donc par exemple de vingt six.

La Figure 7 montre un exemple de localisation des thermocouples sur la largeur du ruban.

Exploitation des mesures de température

L'information délivrée par l'équipement de mesure peut être exploitée par les opérateurs de l'installation pour ajuster manuellement les paramètres de fonctionnement de l'étenderie.

35 Selon un autre exemple de réalisation, les mesures de température peuvent être affichées pour l'information de l'opérateur de l'étenderie, par exemple sous forme de courbes montrant le profil de température sur la largeur du ruban, afin 30 de lui permettre de confirmer le réglage des distributions de chauffage et de refroidissement opérées sur l'étenderie. Il est également possible d'enregistrer ces valeurs, notamment pour le suivi de la qualité du produit.

De préférence, l'information délivrée par l'équipement de mesure est exploitée par un système de contrôle de l'installation pour ajuster automatiquement les paramètres de fonctionnement de l'étenderie, par l'intermédiaire d'une ou plusieurs boucles de régulation, en particulier pour le réglage du chauffage et du refroidissement du verre suivant la direction de défilement du ruban et sa direction perpendiculaire.

La boucle de régulation peut être avantageusement complétée par un modèle physique de la recuisson du verre qui, à partir des mesures effectuées dans une section de l'étenderie, permet le calcul des consignes des différentes zones en amont et en aval de la section de mesure, pour le chauffage et le refroidissement du ruban de verre à chaque étape du processus de recuisson du verre. Le modèle physique peut avantageusement exploiter les mesures de température délivrées par l'équipement de mesure pour estimer les niveaux de contrainte dans le verre et définir leurs distributions dans la largeur du ruban, son épaisseur ou sa longueur.

Claims (22)

REVENDICATIONS

1. Installation de mesure en continu de la température de surface d'un ruban de verre (G) dans une étenderie de verre plat, caractérisée en ce que : . elle comprend un sous-ensemble (Dl) placé sur l'une des deux faces du ruban de verre qui affleure la surface du ruban de verre (G), et crée un espace isolé thermiquement du côté de la surface du ruban où se trouve le sous-ensemble, . elle comprend au moins un organe de mesure de la température (TC) placé dans l'espace isolé thermiquement, . et en ce qu'elle comporte un moyen de correction de l'erreur de mesure de température de l'espace isolé thermiquement provoquée par la perte liée au rayonnement au travers du ruban.

2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen de correction de l'erreur de mesure est constitué par un moyen de calcul thermique prenant en compte la perte liée au rayonnement au travers du ruban pour corriger l'erreur de mesure de température de l'espace isolé thermiquement.

3. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que : . elle comprend deux sous-ensembles (Dl, D2) placés respectivement de part et d'autre du ruban de verre (G) et en vis à vis, . chaque sous-ensemble (Dl, D2) affleure la surface du ruban de verre, . un espace isotherme (2, 5) est réalisé autour de chaque organe de mesure de la température (TC, TC2) du ruban par un isolant thermique et optique (3,4), . et elle comprend au moins un organe de mesure de la température (TC, TC2) placé dans au moins l'un des espaces isothermes (2, 5) et supporté par au moins l'un des sous-ensembles, l'autre sous-ensemble constituant le moyen de correction de l'erreur de mesure.

4. Installation suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'espace isotherme (2,5) autour de chaque organe de mesure de la 35 température (TC, TC2) du ruban est réalisé de manière à limiter les pertes thermiques par conduction, par rayonnement et par convection.

5. Installation suivant la revendication 4, caractérisée en ce que l'espace isotherme (2,5) autour de chaque organe de mesure de la température (TC, TC2) est réalisé sous forme d'un creux dans la face d'une nappe d'isolant qui affleure la surface du ruban de verre.

6. Installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les deux sous-ensembles (Dl, D2) placés respectivement de part et d'autre du ruban de verre (G) sont sensiblement symétriques par rapport au ruban de verre afin de ne pas générer de différence de température entre les deux faces du ruban.

7. Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'il comporte plusieurs organes de mesure de température (TC) disposés en plusieurs points sur une direction parallèle à la largeur du ruban de verre afin de déterminer le profil de température sur la largeur du ruban.

8. Installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un organe de mesure de température (TC, TC2) disposé sur chacune des faces du ruban, de sorte que la mesure peut être réalisée sur les deux faces du ruban, en un point ou en plusieurs points sur une direction parallèle à la largeur du ruban de verre, afin de déterminer le profil de l'écart de température entre les deux faces du ruban.

9. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que la distance entre les points de mesure situés sur une direction parallèle à la largeur du ruban est plus réduite sur les bords (9,10) du ruban que dans la zone centrale (11), de sorte de disposer de davantage de points de mesure sur les rives (9,

10) qu'au centre du ruban. 10. Installation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'organe de mesure de la température est un thermocouple (TC, TC2).

11. Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée 35 en ce que l'organe de mesure de la température est une thermistance.

12.Installation suivant l'une des revendications 10 ou 11, caractérisée en ce que l'organe de mesure de la température est placé à proximité de la surface du ruban de verre, sans être en contact avec celle-ci.

13. Installation suivant la revendication 12, caractérisée en ce que l'organe de mesure de la température est placé à moins de un centimètre de la surface du ruban de verre, sans être en contact avec celle-ci.

14. Installation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, 10 caractérisée en ce que l'isolant thermique et optique qui affleure la surface du ruban de verre est réalisé avec un matériau souple à faible coefficient de frottement.

15. Installation suivant la revendication 14, caractérisée en ce que l'isolant 15 thermique et optique est constitué d'une nappe de laine minérale ou de laine de verre.

16. Etenderie de recuisson de verre plat, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'au moins une installation de mesure de la température du ruban de verre 20 selon l'une quelconque des revendications précédentes.

17. Procédé de conduite d'une étenderie de recuisson de verre plat, caractérisé en ce qu'une mesure en continu de la température de surface du ruban de verre (G) est réalisée par une installation 25 . qui comprend un sous-ensemble (Dl) placé sur l'une des deux faces du ruban de verre, qui affleure la surface du ruban de verre et crée un espace isolé thermiquement du côté de la surface du ruban où se trouve le sous-ensemble, . qui comprend au moins un organe de mesure de la température (TC) placé 30 dans l'espace isolé thermiquement, . et qui comporte un moyen de correction de l'erreur de mesure de température de l'espace isolé thermiquement provoquée par la perte liée au rayonnement au travers du ruban, la mesure de température en continu étant utilisée pour ajuster 35 automatiquement les paramètres de fonctionnement de l'étenderie par l'intermédiaire d'une boucle de régulation.

18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que le moyen de correction de l'erreur de mesure est constitué par un moyen de calcul thermique prenant en compte la perte liée au rayonnement au travers du ruban pour corriger l'erreur de mesure de température de l'espace isolé thermiquement.

19. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que le moyen de correction de l'erreur de mesure est constitué par un deuxième sous-ensemble (D2) situé du côté du ruban opposé au premier sous-ensemble, affleurant la surface du ruban, et créant un espace isotherme, la mesure en continu de la température de surface du ruban de verre étant réalisée par une installation qui comprend deux sous-ensembles (D1,D2) placés respectivement de part et d'autre du ruban de verre (G) et en vis à vis, dont chaque sous-ensemble (D1,D2) affleure la surface du ruban de verre, avec un espace isotherme (2,5) réalisé autour de chaque organe de mesure de la température (TC, TC2) du ruban par un isolant thermique et optique (3,4), et est utilisée pour ajuster automatiquement les paramètres de fonctionnement de l'étenderie par l'intermédiaire d'une boucle de régulation.

20. Procédé selon l'une des revendications 17 à 19, caractérisé en ce qu' une combinaison du système de contrôle de l'étenderie et de l'équipement de mesure de la température est prévue pour permettre d'ajuster rapidement les paramètres de fonctionnement de l'étenderie de sorte que le niveau de contrainte totale reste inférieur à une valeur déterminée permettant d'éviter la casse du verre ou des déformations du ruban perpendiculaires au plan du ruban et que le niveau de contrainte permanente reste inférieur à une valeur déterminée permettant le traitement ultérieur du verre.

21. Procédé selon l'une des revendications 17 à 20, caractérisé en ce que les mesures de température sont effectuées selon la largeur du ruban de verre et sont utilisées pour l'ajustement de la distribution du chauffage sur la largeur du ruban et/ou l'ajustement de la distribution du refroidissement sur la largeur du ruban.

22. Procédé selon l'une des revendications 17 à 21, caractérisé en ce qu'un 35 modèle mathématique de fonctionnement de l'étenderie est établi et utilisé pour définir les consignes optimums à appliquer à l'étenderie, en fonction desmesures effectuées, afin d'obtenir le niveau de température et contrainte souhaité.