LU86907A1 - Technique de fusion electrique du verre - Google Patents

Description

_ 52.668 v, ' δ 5 0 Ο / GRANO“Dl'CHE DE LUXF.MBOUR·',

Brevet N * 11 # j Monsieur iê Ministre dli 5 j'U.îr. J.S‘87 ! de l’Économie et des Classes Mo\ennes _.. , ... - Service de la Propriété Intellectuelle

Titre oeuvre ^ 1

L__' ~£J3 LUXEMBOURG

- - -

Demande de Brevet d’invention ^X.v * Λ** - I. Requête „.La société dite: SAINT-GOBAIN RECHERCHE., 39 Quai Lucien______ (2)

Lefranc.f.......F-9.3300 AUBERVILLIERS, France../......représentée par ________ -Monsieur.....Jacques de Muyser, agissant en qualité de mandataire dépose!nt)ce cinq juin 1900 quatre-vingt sept _ ________ _______________ ( 4) à..............15------------heures, au Ministère de l’Économie et des Classes Movennes, à Luxembourg: 1. la présente requête pour l'obtention d'un brevet d’invention concernant: ".Technique......de.......fusion......électrique du......verre."_______________________________________________________________ ( 5> 2. la description en langue française ............... de l'invention en trois exemplaires: 3. 5 ...........planches de dessin, en trois exemplaires: 4. la quittance des taxes versées au Bureau de l'Enregistrement à Luxembourg, le 3 juin 1987 5. la délégation de pouvoir, datée de Aubervi Hiers 2e 1er juin 1987 .

t>. js^s^KDd>axaîXKoo^xRK!S5asHiiîx déclare!nt) en assumant la responsabilité de cette déclaration, que l'(esi inventeur!SI est (sont): ( h, 1. Philippe BAUDIN,..46/48 rue Bichat, 75010 PARIS, France 2. Pierre-Emmanuel LEVY, 89, avenue Secrétan, 75019 PARIS, France 3. Jean-Yves AUBE/ 5bis, rue Marcel Ducherrin, 60600 CLERMONT/ France 4. Bernard......DUPLESSIS, 100, avenue Albert 1er, 60140 LIANCOURT/ 'Fiance.

5. Marche!.....BOIVENT/ 172, boulevard Bineau, 92200 NEUIÜY-SUR-SEINE, France

revendique(nt) pour la susdite demande de brevet la priorité d'une ("des; demande!si de ( L

brevet...................................................................................... déposées en (8i France le (9).......6........juin 1986.............................................

sous le N° (Ί0) 8608232 ....................... ...

au nom de Cil ! la déposante..............

élit)élisent) domicile pour lui (elle; et. si désigné, pour son mandataire, a Luxembourg .............................35, boulevard Royal .......... ... (12; sollicitelnt) la délivrance d'un brevet d'invention pour l’objet décrit et représenté dans les annexes susmentionnées.

av ec ajÿurnement de cette délivrance à ........6 mois ( 1?1 -Le déposant/mandataire: 14; ‘ ' 1 . \ : L L \„ ^_ \, \ V. H. Proces-verbal de Dépôt

La susdite!demande de brevprtpî^veïTw<jn a été déposée au Ministère de l'Boonomie et des Classes Movennes.

Service delà Propriété IrjGlçCtuelie à tWembours. en date du: 5 j uiri 19 8 7 —" / > * // % Ά J s ,<ês·· '·· « i P:, le Ministre de ! Economie et des Classes Moyennes.

- 15 ......heures J'*, ψ d.y \*>£ 'LL' λ?./ Le chet du servie de Impropriété iniclitctuelie.

X/v- ,\iS y / ΕΛ:-ΐίΑΤΐ:.\ίΗ£^.νπνΐ-Λ^ rrjKNr.^AiREr'Epr1· r / ~ - «:);. Ί'ϊίΓ.ϋΓιΟν Je ..rrt'JJCi·.· C ilULlii'* ic, 0Γ«?5ι_:Γ·«_ t ·: uiSuiniiL lr r>rrv*T : -~r-,· ». .. ' -Ovrr»’-- ~ r>*»m n. ~ i ·» 52.668

REVENDICATION DE LA PRIORITE

de la demande de brevet / duanorisdÄXfetfkftK En France

Du 6 juin 1986 (No. 8608232) Mémoire Descriptif déposé à l'appui d'une demande de

BREVET D’INVENTION

au

Luxembourg

au nom de : SAINT-GOBAIN RECHERCHE

F-93300 AUBERVILLIERS (France) pour: "Technique de fusion électrique du verre."

5 TECHNIQUE DE FUSION ELECTRIQUE DU VERRE

10 L'invention est relative aux techniques de fusion électrique du verre et plus particulièrement celles dans lesquelles la conductivité du verre fondu est utilisée pour développer l'énergie nécessaire pour fondre les matières premières.

Pendant longtemps, les installations de production de verre 15 opérant sur de grandes quantités ont été pourvues de fours de fusion alimentés en combustible fossile, notamment en gaz. C'était en particulier le cas pour les installations de production en continu de grande capacité fournissant par exemple le verre plat ou le verre de bouteil-lerie. Sur ces grands fours l'énergie électrique, lorsqu'elle était 20 utilisée, Tétait essentiellement comme appoint local pour maintenir la température du verre dans les zones les moins chaudes, ou en dehors du four dans son cheminement vers le lieu de transformation ou encore pour développer certains mouvements de convection supposés favoriser l'homogénéisation, l'affinage ou le transport du matériau fondu.

25 La fusion électrique proprement dite est d'abord apparue sur des petites unités pour lesquelles une grande souplesse dans les conditions d'utilisation semblait nécessaire. Les fluctuations des coûts énergétiques et la maîtrise progressive de certains problèmes d'ordre technologique ont conduit plus récemment au développement d'unités de 30 production importantes dans lesquelles l'ensemble du processus de fusion, à l'exception de la mise en service, se déroule en ayant recours à l'énergie électrique. Ce développement requiert la solution de problèmes technologiques extrêmement délicats.

C'est ainsi que, notamment pour éviter la question de l'oxy-35 dation des électrodes à la surface du bain en fusion, il a été proposé de les immerger complètement. C'est la solution retenue, par exemple, dans la demande de brevet français publiée sous le numéro FR-A-2 552 073. Dans ce document, les électrodes sont disposées verticalement dans le bain à partir de la sole du four. Dans d'autres réalisations, on 2 trouve aussi des électrodes passant par les parois latérales du four.

Indépendamment des avantages qu'elle procure vis-à-vis des problèmes de corrosion, l'immersion des électrodes permet aussi une alimentation commode et bien uniforme de la surface du bain en composi-5 tion de matières premières. La constitution d'une couche relativement épaisse de composition à fondre, surnageant sur le bain fondu, est utile en effet pour plusieurs raisons. Elle forme, au contact du bain en fusion, la réserve permanente de matière nécessaire au fonctionnement continu. Elle protège aussi le bain en fusion d'une forte déperdition 10 calorifique par convection au contact de l'atmosphère et surtout par rayonnement.

Si les fours du type décrit dans le document précité trouvent des applications industrielles très importantes, ils ne permettent pas de répondre nécessairement au mieux à toutes les exigences rencontrées 15 dans la pratique. A titre d'exemple il est souhaitable, dans certains cas, et dans le but évident de limiter les coûts d'investissement, de transformer les installations fonctionnant avec des brûleurs en conservant le plus possible des.éléments existants et notamment les matériaux réfractaires constituant le bassin. Une telle transformation n'est pas 20 possible lorsqu'il s'agit d'implanter des électrodes dans la sole ou dans les parois latérales du four.

Les fours dont les‘.électrodes sont immergées offrent des possibilités limitées de réglage des électrodes. S'ils conduisent à des performances tout à fait satisfaisantes pour un certain régime, ils se 25 prêtent moins bien à des modifications fréquentes et/ou substantielles de ce régime de fonctionnement.

Par ailleurs, même si la technologie des électrodes immergées est maintenant bien maîtrisée et que Ton peut envisager une longévité des électrodes comparable à celles des réfractaires, le risque de la 30 détérioration prématurée d'une ou plusieurs électrodes venant compromettre le bon fonctionnement ne peut être complètement écarté.

Un but de l'invention est d'aboutir â un four de fusion électrique. qui puisse être installé en reprenant une partie des éléments d'un four traditionnel à brûleurs.

35 Un autre but de l'invention est de faire en sorte que le four électrique proposé permette des régimes de fonctionnement très variés et ceci tout en conservant un rendement thermique satisfaisant.

En particulier, l'invention se propose de fournir un four de fusion dont l'impédance puisse varier de façon importante pour tenir 3 compte de modifications dans la nature des verres produits ou pour changer le débit de production. L'invention se propose ainsi de traiter des verres considérés comme de résistivité élevée.

Un autre but de l'invention est de faire en sorte que, quel 5 que soit le régime de fonctionnement adopté, l'usure des réfractaires soit minimisée.

Un autre but de l'invention est de permettre Γutilisation de bassins constitués de matériaux réfractaires relativement conducteurs sans que les performances du four soient altérées.

10 Un autre but de l'invention est de permettre un changement de régime sans interruption en un temps très bref.

Pour atteindre ces buts et d'autres qui seront indiqués dans la suite, l'invention propose d'effectuer une fusion électrique par effet Joule. Dans le four de fusion selon l'invention, les électrodes 15 sont disposées de telle manière que les températures à un même niveau soient bien uniformes à l'exception des zones situées à proximité immédiate des parois qui sont avantageusement maintenues à une température plus faible. Par ailleurs, la position des électrodes est modifiable pour régler le gradient de température établi suivant la direction ver-20 ticale, en fonction du régime choisi.

Pour permettre l'utilisation de bassins préalablement construits pour fonctionner avec des brûleurs, les inventeurs ont été conduits à choisir la solution consistant à faire plonger les électrodes dans le bain par la surface libre de celui-ci. Cette disposition à 25 l'expérience s'est révélée présenter un certain nombre d'avantages quant à la commodité de mise en oeuvre et aussi quant aux performances de ces fours.

Le fait d'introduire les électrodes par la surface libre du bain évite bien entendu les difficultés liées au passage de ces élec-30 trodes à travers le réfractaire et, notamment, les délicats problèmes de remplacement des électrodes usées, d'étanchéité ou encore d'usure des réfractaires.

Ce dernier problème se pose en particulier dans le cas des électrodes verticales disposées sur la sole. On constate dans ce cas 35 une érosion accrue du réfractaire dans la zone située au pied de l'électrode, ce qui n'est pas sans risque pour la longévité du four. Pour remédier à ce genre d'inconvénient, des mesures sont généralement prises pour accroître la résistance de cette zone, par exemple l'électrode est placée sur un socle formant une protubérance sur la sole. Ce 4 type de solution n'est cependant pas parfaitement satisfaisant car Π ne s'attaque pas directement à la cause de l'érosion, et indépendamment de l'Inconvénient que constitue l'usure des réfractaires pour ce qui concerne la longévité du four, la modification de la composition du ma-5 tériau fondu par l'inclusion de constituants arrachés aux parois réfractaires peut constituer une gêne non négligeable. La teneur de ces constituants est très faible en proportion du reste du bain fondu mais ils sont fréquemment à l'origine de défauts d'homogénéité du matériau préparé car insuffisamment "digérés".

10 Ce type de difficulté est particulièrement sensible par exem ple dans les fours utilisés pour la fusion de verre destiné à fournir des fibres dites "textiles" ou de renforcement. Pour cette application, il est nécessaire d'avoir un matériau exempt de particules infondues. La présence de ces particules entraînerait des "casses" extrêmement 15 gênantes lors de la formation des fibres. Pour cette raison, la production du verre est de préférence conduite dans un bassin dont le matériau réfractaire n'a pas tendance à former ces inclusions infondues. On évite pour cette raison les réfractaires à base de zircone, et l'on utilise par exemple des réfractaires à base d'oxyde de chrome. Ces der-20 niers présentent une conductivité non négligeable aux températures de travail considérées. Par suite, il est exclu de mettre les électrodes au contact, ou même à proximité, du matériau réfractaire. Les modes de réalisation prévus selon l'invention permettent de résoudre ces délicats problèmes.

25 Une question analogue se pose pour les fours servant à la production de verre pour bouteille. Dans ces fours, une partie des matières premières est constituée par le verre de bouteilles récupérées. Bien qu'il fasse l'objet d'un tri, ce verre récupéré comporte souvent des éléments métalliques provenant des couronnes de bouchage. L'intro-30 duction de particules métalliques finit par former au fond du bassin une couche fondue conductrice qui peut court-circuiter les électrodes lorsque celles-ci reposent sur la sole. Ce problème est également évité dans les modes de construction selon l'invention.

L'étude détaillée des phénomènes d'érosion dans le cas des 35 électrodes immergées a permis aux inventeurs de déterminer de façon précise des conditions de mise en oeuvre des techniques de fusion parmi les plus appropriées. Ainsi 11 est apparu souhaitable de limiter la présence de gradients de température inversés, autrement dit la formation de zones à température élevée à proximité de la sole. Dans ce cas 5 en effet, en plus de la température elle-même qui favorise l'attaque du réfractaire, il se développe dans le bain de puissants courants de convection au contact de la sole, qui en accélèrent encore l'érosion. Pour cette raison on s'efforce, selon l'invention, de localiser les zones 5 les plus chaudes à la partie supérieure du bain fondu, ceci sous réserve de ce qui est développé ci-dessous en relation avec les modifications de régime.

L'utilisation d'électrodes plongeantes permet de maintenir la surface du matériau en fusion aux températures les plus élevées lorsque 10 ceci est nécessaire et en particulier pour les fortes tirées. Pour cela il convient de régler la profondeur d'immersion. Bien entendu une certaine profondeur est nécessaire pour avoir une surface active d'électrode suffisante. En pratique en effet, il convient de limiter les densités de courant mises en oeuvre sur les électrodes ce qui permet, 15 d'une part, une meilleure distribution de l'énergie dégagée et, d'autre part, en réduisant les surchauffes locales, de ralentir l'usure des électrodes. Une certaine latitude est cependant possible dans la mesure où, pour éviter d'accroître trop la densité de courant, il est possible d'accroître la tension imposée ou la section des électrodes.

20 La formation d'un gradient de température dont le maximum est situé à la surface du bain, ou au voisinage de celle-ci, en plus du fait qu'elle prévient les mouvements de convections superflus, permet d'améliorer la fusion des matières premières. La température la plus haute se situe à l'emplacement où elle est effectivement requise. Il 25 est constant que la fusion nécessite une température sensiblement plus élevée que celle dont on a besoin pour la transformation du matériau fondu. Dans la mesure où des températures maximales sont fixées, pour ne pas risquer par exemple la détérioration des électrodes ou plus encore de leur support, il va de soi que la fusion sera d'autant plus ra-30 pi de que la température la plus élevée se situe au contact immédiat des matières à fondre. Comme nous le verrons dans les exemples, ceci se traduit par une capacité de production par unité de surface du four particulièrement élevée. Inversement au moyen d'électrodes plongeantes dont la profondeur est réglable, il est possible de réduire la tirée en 35 abaissant les électrodes. La zone la plus chaude est alors à distance de la surface. Globalement, on maintient la température de la sole, et le maximum de température est situé plus bas. On dispose ainsi de moyens commodes pour modifier la tirée du four sans changer la température de la sole et, par conséquent, la température du verre à la sortie 6 du four. Cette souplesse de fonctionnement est très appréciable sur les fours pour lesquels les impératifs de production conduisent à des variations de tirée importantes.

L'utilisation d'électrodes plongeantes selon l'invention est 5 également un avantage lorsque Ton traite un verre "opaque" au rayonnement infra-rouge. Pour les verres "transparents" une part non négligeable de l'énergie de fusion est transmise aux matières premières par rayonnement. Au contraire pour les verres "opaques", par exemple les verres contenant une proportion d'oxyde de fer relativement élevée, le 10 rayonnement ne peut se développer de la même façon. Par suite, les températures au voisinage des électrodes sont plus élevées que dans le reste du bain. La différence est d'autant plus marquée que le régime de fonctionnement correspond à une tirée plus faible. La limitation de l'effet du rayonnement sur la fusion des matières premières lorsque, 15 comme dans l'invention on localise la zone la plus chaude au voisinage des matières premières, présente l'avantage d'une consommation spécifique moindre par rapport à celle des fours dans lesquels les électrodes sont sur la sole.

L'établissement du gradient de température dont il est ques-20 tîon ci-dessus présente encore d'autres avantages. En particulier les pertes thermiques par les parois peuvent être limitées de façon très efficace. Nous verrons également dans les exemples que le rendement thermique selon l'invention est très satisfaisant, c'est-à-dire que la quantité d'énergie nécessaire par unité de masse de matériau fondu est 25 relativement faible et ceci à des régimes très variés.

En régime de fonctionnement continu, la présence d'un gradient de température tel que les zones les plus chaudes soient en surface présente également des avantages pour la qualité du matériau fondu. Contrairement à ce que l'on observe dans les bassins de fusion 30 lorsque les électrodes sont fixées sur la sole ou sur les parois, les mouvements de convection du bain sont réduits au strict minimum. On évite les brassages violents de matériau dans le bain. Si ces brassages tendent à une certaine homogénéité de température et d'état de la composition dans l'ensemble du bain, celle-ci s'établit dans des condi-35 tions moyennes qui ne correspondent pas ordinairement à ce qui est requis pour l'utilisation.

Dans les fours selon l'invention, l'homogénéisation n'est effectuée que par niveau. Si Ton procède au soutirage à la base du bassin la progression du matériau s'établit uniformément de haut en bas en 7 dehors des mouvements de convection limités aux couches supérieures. Dans ces conditions, le matériau fondu sortant du four est en grande partie affiné. De même, la température atteinte au fond du four peut être réglée de manière à réduire les ajustements ultérieurs nëcessai-5 res au moment de l'utilisation du verre fondu.

Lorsque Ton souhaite établir une différence de température importante entre les parties supérieures et inférieures du bain, il est préférable de limiter la profondeur d'immersion des électrodes. Quand cette profondeur est augmentée, on constate en effet un déplacement 10 vers le bas des zones les plus chaudes et simultanément une élévation de température au niveau de la sole pour la même tirée. Si Ton veut maintenir la température de la sole constante tout en augmentant la profondeur d'immersion, il faut simultanément réduire la puissance dissipée et par suite la tirée du four.

15 Cette particularité est mise à profit selon l'invention lors que, pour une installation déterminée, il est nécessaire de réduire de façon importante la production ou même de la stopper. Dans ce cas on augmente la profondeur d'immersion des électrodes et Ton diminue la puissance. Cette façon de procéder permet d'une part de maintenir la 20 température de la sole à une valeur suffisante pour que le matériau ne prenne pas en masse et, d'autre part ralentit la fusion de la couche superficielle ou même pratiquement peut la stopper. En effet, en même temps que Ton déplace la zone la plus chaude vers le fond du four, la température au contact de la couche de matières premières s'abaisse.

25 II est remarquable de constater, dans la mesure où la distri bution des électrodes est faite de façon satisfaisante, que même dans ces conditions de régime de fonctionnement réduit, le rendement thermique ne diminue que de façon très limitée.

En sens inverse lorsque Ton veut accroître la tirée du four, 30 il peut être avantageux d'augmenter la profondeur d'immersion. Ceci permet de dissiper une puissance électrique plus importante sans atteindre des densités de courant excessives au contact des électrodes. Dans une telle situation cependant si le rendement thermique est très satisfaisant, on constate normalement un-accroissement de la températu-35 re du verre fondu au niveau de la sole. A forte tirée, pour limiter l'accroissement de température au niveau de la sole, il peut être avantageux également, tout en augmentant la puissance dissipée, non pas d'accroître la profondeur d'immersion mais de changer la configuration des électrodes de telle sorte qu'elles offrent une surface plus grande 8 sur une profondeur Inchangée. Ceci sera obtenu par exemple en accroissant le diamètre des électrodes ou encore en leur conférant par exemple la forme de disques disposés horizontalement dans le bain. De cette façon, 11 est possible de maintenir un certain gradient de température 5 même à tirée élevée. Quoiqu'il en soit, ce gradient sera néanmoins plus faible que celui que l'on établit aux faibles tirées.

Les meilleures dispositions des électrodes dans le plan horizontal correspondent à ce qui est dit dans le document précité. Les électrodes sont réparties de façon régulière sur toute la surface libre 10 du bain. Pour une alimentation en courant triphasé, les électrodes sont disposées en au moins un ensemble ordonné de deux rangées de trois électrodes équidistantes. Chaque électrode de la première rangée est alimentée sur une des phases R, S, T du courant. Les électrodes de la seconde rangée sont en ordre inverse T, S, R de sorte que les deux 15 électrodes médianes sont en phase tandis que les électrodes des extrémités sont sur des phases différentes. La distance séparant les deux rangées d'électrodes est â peu près égale â celle séparant deux électrodes de la même rangée.

La disposition indiquée ci-dessus peut se compléter par l'ad-20 jonction de rangées supplémentaires d'électrodes disposées selon les mêmes principes énoncés dans le document précité.

La répartition régulière des électrodes favorise bien évidemment l'homogénéité des températures même dans la zone correspondant â la partie immergée des électrodes. Dans cette zone, la température est 25 sensiblement plus élevée au voisinage immédiat des électrodes, mais les différences avec le bain fondu environnant s'atténuent très rapidement de sorte qu'approximativement on peut considérer cette couche supérieure comme se trouvant à une température bien uniforme. C'est ce que confirment les mesures de température par niveau données dans les exem-30 pies de réalisation.

Il est remarquable que l'uniformité des températures s'établisse bien même dans les zones qui ne sont pas situées entre des électrodes échangeantes. Les parties du bain situées entre les électrodes et les parois latérales atteignent des températures qui diffèrent rela-35 tivement peu de celles des zones plus "centrales". La température ne s'abaisse sensiblement qu'au contact des parois. L'uniformité des températures qui résulte de cette répartition des électrodes est aussi un facteur qui garantit un bon rendement thermique.

Inversement, des électrodes situées le long des parois pour- 9 raient conduire à des températures également uniformes, mais auraient pour inconvénient, d'une part, d'augmenter considérablement des pertes thermiques et, d'autre part, d'amener une érosion très rapide des réfractaires situés à proximité des électrodes pour les raisons que nous 5 avons indiquées précédemment à savoir localement :'.élévation importante de la température et accroissement des mouvements de convection le long de ces parois. Par ailleurs, comme indiqué précédemment, la présence des électrodes à proximité des parois limiterait le choix des matériaux réfractaires formant le bassin de fusion. Il serait difficile d'utili-10 ser des réfractaires conducteurs.

Pour les raisons qui viennent d'être indiquées dans les réalisations selon l'invention, les électrodes sont maintenues à une certaine distance des parois latérales. Cette distance avantageusement, dans les conditions de fonctionnement traditionnelles, avec notamment 15 des verres peu ou moyennement résistifs, n'est pas inférieure à la moitié de celle qui sépare deux électrodes échangeantes voisines. Cette distance est de préférence du même ordre de grandeur que celui correspondant à la distance séparant deux électrodes voisines.

Les distances dont il est question ci-dessus sont celles cor-20 respondant aux verres les plus usuels du type silico-sodo-calcique dont la teneur en alcalin est relativement élevée. La distance entre les électrodes échangeantes peut également être plus réduite lorsque Ton traite des verres plus résistifs, notamment ceux destinés à former des fibres de renforcement dont la teneur en alcalins est sensiblement plus 25 faible. Corrélativement pour ces verres la distance des électrodes aux parois du four peut être plus importante qu'avec les verres moins résistifs.

De façon générale, tout en respectant les conditions de distance ‘.électrode-paroi dont il vient d'être question, il peut être avan-30 tageux selon l'invention de modifier les distances entre électrodes en fonction de l'état du matériau traité. Il s'agit non seulement de tenir compte de la résistivité du verre lorsque le régime de production est atteint mais aussi, le cas échéant, d'adapter la configuration de l'ensemble de fusion aux conditions particulières correspondant à sa mise 35 en service. Dans ce dernier cas, il peut être avantageux de démarrer la fusion avec des électrodes proches les unes des autres, la distance étant progressivement accrue au fur et à mesure de la fusion des matériaux.

La distribution des électrodes de la façon qui vient d'être 10 décrite entraîne un aménagement particulier du four. On pourrait penser simplement à Introduire les électrodes par des ouvertures pratiquées dans la voûte réfractaire qui recouvre le bain en fusion. Cette solution ne permet cependant pas le déplacement des électrodes à la surface 5 du bain ni une alimentation bien uniforme en matières premières. Quels que soient les moyens d'alimentation retenus, ils doivent pouvoir couvrir toute la surface d'une couche aussi régulière que possible de composition pulvérulente pendant toute la durée de fonctionnement du four. La présence d'électrodes, ou de supports d'électrodes traversant la 10 voûte, est un obstacle au déplacement des moyens de distribution de la composition. Pour ces raisons, selon l'invention, les électrodes sont fixées sur des supports qui surplombent le bassin de fusion à partir des côtés de celui-ci. Les moyens de distribution de la composition sont disposés de telle sorte qu'ils passent au-dessus des électrodes et 15 de leurs supports.

Si la couche de composition déposée à la surface du bain en fusion constitue une protection contre les déperditions thermiques, 11 est préférable cependant de disposer d'une voûte réfractaire au-dessus du bain. La présence d'une voûte est utile notamment dans les phases de 20 démarrage ou de mise en veille, phases au cours desquelles la couche protectrice de matières premières est, soit absente, soit d'épaisseur très réduite. Dans l'arrangement selon l'invention, ceci implique que les supports des électrodes soient disposés entre les parois latérales réfractaires du bassin et la voûte.

25 II va de soi que l'espace séparant les parois verticales du bassin et la voûte est de préférence aussi réduit que possible pour limiter les pertes thermiques. Nous avons vu par ailleurs que les électrodes doivent pouvoir être changées très rapidement soit pour remplacer un élément usé, soit pour modifier la configuration de la partie 30 de l'électrode immergée, par exemple modifier la longueur de l'électrode. Ces deux conditions réunies impliquent que les supports des électrodes soient mobiles d'une part et, d'autre part, que le mouvement du support de l'électrode pour l'extraire de l'espace délimité par le bassin et la voûte réfractaire, puisse se développer dans un espace res-35 treint.

Dans la suite, l'invention est décrite de façon détaillée en faisant référence aux planches de dessins dans lesquelles : . la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un bassin de fusion électrique selon l'invention, 11 . la figure 2 est une vue de dessus en coupe au niveau de la gorge du bassin de la figure 1, . la figure 3 est un graphique montrant le gradient de température obtenu en fonction du niveau auquel on se situe dans le bassin, 5 dans différents modes de fonctionnement, . la figure 4 montre le résultat de la mesure de température, pour différentes conditions de tirées, . les figures 5a et 5b montrent les variations de températures dans la largeur du bassin â différents niveaux et pour deux régimes 10 distincts, . la figure 6 est un graphique indiquant la température au niveau de la sole en fonction de la tirée sur un four selon l'invention et sur le four à'électrodes disposées sur la sole, . la figure 7 est un graphique établissant la consommation 15 énergétique en fonction de la tirée pour les deux types de fours considérés à propos de la figure 6, . la figure 8 est une vue schématique en coupe d'un mode d'agencement selon l'invention d'une électrode et de son support, . la figure 9 est une vue d'un mode de distribution de la 20 composition de matières premières dans un four selon l'invention, . la figure 10 est une vue partielle en coupe d'un mode de réalisation du support d'électrode.

Le bassin représenté en coupe longitudinale à la figure 1 et en vue de dessus à la figure 2 est de forme générale traditionnelle 25 pour les fours à bassin fonctionnant notamment avec des brûleurs. Le bassin est constitué à partir de matériaux réfractaires. Ses dimensions sont variables. Elles sont fonction de l'importance de la production envisagée. Mous verrons cependant que les fours selon l'invention permettent d'atteindre des tirées spécifiques élevées. Autrement dit, la 30 surface des fours pour une tirée donnée peut être relativement restreinte. Il est également important de souligner que le mode de chauffage du four selon l'invention permet sans inconvénient majeur, notamment sans que la consommation spécifique ne soit trop modifiée, de fonctionner à des régimes éventuellement très réduits par rapport aux 35 tirées nominales.

La profondeur du bassin est comparable à celle traditionnellement choisie pour ce type de four. Un minimum de profondeur est préférable pour développer convenablement le gradient de température vertical et permettre la récupération directe au fond du bassin de ver- 12 re relativement bien affiné. Un tel minimum peut être fixé à environ 500 mm de matériau fondu. La possibilité selon l'invention de modifier la profondeur d'immersion des électrodes dans des proportions importantes permet, le cas échéant, d'utiliser des bassins plus profonds qu'à 5 l'ordinaire, par exemple des bassins dans lesquels la hauteur du bain fondu dépasse 1500 mm.

Dans le mode représenté, le matériau fondu est évacué par une gorge 2 située sur un côté du bassin et au même niveau que la sole 3. Toujours dans ce mode, la gorge 2 communique directement avec les 10 "feeders" ou avant-fours 4 conduisant le matériau fondu aux différents sites de transformation.

Des électrodes d'appoint 5 et 6 sont disposées à proximité ou dans la gorge sur la sole. Ces électrodes peuvent être utilisées pour maintenir le matériau en fusion dans les moments où la tirée est arrê-15 tée ou fortement réduite et pour éviter que la faible quantité de matériau maintenue dans la gorge puisse prendre en masse.

Accessoirement, les électrodes 5 et 6 peuvent aussi être utilisées pour ajuster la température du matériau soutiré. En régime normal de fonctionnement, il n'est pas nécessaire d'alimenter ces 20 électrodes.

Dans tous les cas, lorsque de telles électrodes sont présentes sur la sole, la puissance dissipée à ce niveau est toujours très limitée en comparaison de celle utilisée pour la fusion par les‘.électrodes plongeantes de sorte que les phénomènes d'érosion sont négligea-25 blés. A titre indicatif, la puissance dissipée la plus forte au niveau des électrodes 5 et 6 ne dépasse pas 1/20 de celle mise en oeuvre par les six électrodes plongeantes de l'exemple représenté.

Dans le mode représenté à la figure 1, la sole est horizontale. C’est la forme la plus usuelle dans les fours à bassin. Cette forme 30 est même pratiquement nécessaire lorsque Ton opère une fusion électrique au moyen d'électrodes disposées sur la sole et que l'on s'efforce d'obtenir un chauffage bien uniforme. Dans le cas d'électrodes plongeantes, la configuration de la sole est pratiquement indépendante de cette question. En conséquence il est possible de prévoir, par exemple, 35 une sole légèrement inclinée en direction de la gorge d'évacuation. Il est possible également de disposer la sortie en un point quelconque de la sole notamment au centre du four.

Dans l'exemple des figures 1 et 2, les électrodes plongeantes sont au nombre de six. Elles sont de préférence alimentées en courant 13 triphasé et la distribution des phases (R, S, T) est telle qu'indiquée sur la figure 2. Cette disposition permet un bon équilibrage des phases et une dissipation de l'énergie bien uniforme sur toute l'étendue du bain fondu.

5 Les électrodes plongeantes 7 sont par ailleurs régulièrement espacées et de façon que chacune se situe sensiblement au centre d'une zone de la surface du bain, toutes les zones étant de mêmes dimensions. Cette disposition met les électrodes 7 à une bonne distance des parois latérales réfractaires 8. La distance séparant deux'électrodes voisi-10 nés, dans l'exemple représenté, est de Tordre de celle séparant l'électrode de la paroi 8 la plus proche. Comme indiqué précédemment, elle pourrait être inférieure mais de préférence la distance paroi -électrode n'est pas inférieure à la moitié de celle séparant deux électrodes voisines.

15 Le nombre d'électrodes utilisées est fonction de la superfi cie du four et par conséquent de sa tirée. Pour les fours de capacité plus importante, la disposition des électrodes en courant triphasé est avantageusement celle décrite dans la demande précitée. En particulier, il est possible de mettre en oeuvre l'invention avec des fours dont la 20 configuration correspond au doublement de la longueur du bassin, ce qui équivaut à la mise bout à bout de deux unités telle que celle représentée. D'autres configurations sont bien entendu possible, mais nécessitent des aménagements particuliers pour ce qui concerne les supports des électrodes par rapport aux réalisations présentées plus loin à ti-25 tre d'exemple.

La figure 1 montre encore le bain fondu 9 recouvert d'une couche continue de matières premières 10. Cette couche aussi uniforme que possible peut être plus ou moins épaisse suivant le régime de fonctionnement. En régime, on maintient de préférence un minimum de Tordre 30 de 100 mm d'épaisseur pour isoler thermiquement le bain en fusion de l'atmosphère. Une.épaisseur supérieure peut être préférée mais, en pratique, on ne dépassera pas 300 mm ce qui ne présenterait pas d'avantages et pourrait conduire à des irrégularités importantes d'épaisseur en fonction des zones privilégiées pour la fusion.

35 Comme indiqué à la figure 1, les électrodes 7 traversent la couche superficielle de matières premières et pénètrent dans le bain fondu. La profondeur d'immersion est fonction principalement de la tirée à laquelle on opère mais aussi de la densité de courant à la surface de l'électrode. Pour une forte tirée, il s'agit de choisir un 14 compromis entre l'avantage que constitue le chauffage en surface avec une faible Immersion et la nécessité de maintenir la densité du courant dans des limites technologiquement acceptables. Pour ces fortes tirées, la profondeur est avantageusement maintenue de préférence Inférieure 5 aux 2/3 de la profondeur du bain et même de préférence inférieure à la moitié de cette profondeur.

Lorsque la tirée est réduite, comme nous l'avons indiqué précédemment, il peut peut être avantageux de déplacer les zones les plus chaudes vers les niveaux plus profonds. Dans ce cas, les électrodes 10 peuvent plonger avantageusement jusqu'à mi-profondeur ou même davantage, par exemple jusqu'aux 3/4 de celle-ci.

A titre indicatif, pour un même four et une même disposition des électrodes, pour une tirée de 3 tonnes par jour et m2 de bassin, les électrodes sont plongées au tiers de la profondeur du bain alors 15 que pour une tirée limitée à 1 tonne, il est avantageux de plonger les électrodes sur les 3/4 de la profondeur.

Dans tous les cas la surface de l'électrode immergée doit être compatible avec les densités de courant supportables, sans que l'érosion soit trop importante. En pratique, on choisit des électrodes 20 de diamètre suffisant pour pouvoir s'affranchir de cette contrainte.

La figure 3 montre comment s'établit le gradient de température dans le bassin décrit précédemment pour un régime de production de 1,5 tonne par mètre carré et par jour. La température est mesurée systématiquement aux différents niveaux.

25 Sur ce graphique, la couche de matières premières et le ni veau du matériau fondu dans l'avant-corps sont représentés par des traits horizontaux mixtes. Dans l'exemple étudié, l'épaisseur de la couche de composition correspondant aux deux traits mixtes les plus éloignés l'un de l'autre, est d'environ 200 mm.

30 La courbe de température A correspond aux mesures effectuées à la verticale du point 11 sur la figure 2. La courbe G est établie pour une verticale située à 100 mm d'une électrode S pour les mêmes conditions de marche.

On peut, en première approximation, considérer que ces deux 35 courbes représentent les deux limites extrêmes de température observées pour chaque niveau pour un même régime.

Pour ces deux courbes, la profondeur d'immersion est un peu inférieure au tiers de la profondeur du bain.

La première caractéristique de ces courbes est que la tempé- 15 rature est plus élevée à proximité de l'électrode. L'écart est le plus grand dans la zone la plus haute et s'atténue lorsque l'on s'approche de la sole. La différence de température qui subsiste à ce niveau tient essentiellement I l'emplacement plus "central" du point de mesure à 5 proximité de l'électrode S et donc moins sujet au refroidissement par les parois que dans l'autre cas.

Une deuxième caractéristique est le fait que ces courbes, à l'exception de la partie supérieure du bain au contact immédiat de la composition à fondre, montrent une décroissance régulière de la tempé-10 rature de haut en bas. La différence entre maximum et minimum de température sur une même verticale atteint 200eC environ.

Dans l'exemple considéré, le maximum de température pour les zones les moins chaudes correspond à la courbe A se situe approximativement à une profondeur correspondant à l'extrémité des électrodes. 15 Dans les zones plus chaudes (courbe G), le maximum se situe légèrement plus près de la couche superficielle.

La courbe C correspond à la courbe A lorsque l'électrode est plongée sur les 3/4 de la profondeur du bain, la tirée restant la même. On constate dans ce cas une augmentation très sensible du maximum de 20 température par rapport au précédent. Ce maximum se maintient pratiquement égal sur une part importante de la hauteur du bain. La température au niveau de la sole se trouve augmentée de plus de 100°C. Une immersion aussi profonde est intéressante pour une tirée plus réduite. Dans ce cas on est conduit à réduire la puissance dissipée et corrélative-25 ment à réduire également la tirée du four et la température au niveau de la sole peut être aussi ramenée à la valeur de la courbe A.

Le profil de température C est proche de celui que Ton observe pour les fours analogues dont les électrodes sont placées dans la sole.

30 II est intéressant de comparer ces courbes à celles de la fi gure 4 qui illustre les mêmes profils de températures pour des tirées différentes (courbe E environ 2,4 tonnes par jour et m2, courbe F environ .3 tonnes). Dans ces exemples, l'immersion est la même que celle correspondant à la courbe A.

35 On constate un accroissement général des températures en fonction de la tirée. Il est remarquable cependant qu'en maintenant l'électrode dans la partie haute du bain on puisse pratiquement doubler la tirée en obtenant une température au niveau de la sole comparable à celle mesurée dans le cas de la courbe C. Ceci illustre bien l'avantage 16 qu'il y a à limiter la profondeur d'immersion.

Sur la figure 3, la courbe D correspond à une mesure analogue à celle de la courbe A pour un verre plus "opaque". Le verre en question présente une teneur en oxyde de fer de 0,60, celui de la courbe A 5 est de 0,20. La présence de cet oxyde entraine une forte absorption du rayonnement infra-rouge. La comparaison des courbes A et D montre une influence relativement faible du caractère plus ou moins "opaque" du verre traité. En particulier, la température au niveau de la couche de matières premières et le maximum sont pratiquement inchangés, tandis 10 que la température de la sole est abaissée d’environ 20eC. Inversement pour les fours dans lesquels les électrodes sont implantées sur la sole, il est connu qu'un accroissement de la teneur en oxyde de fer requiert une élévation sensible de la température maximale et de la température de la sole pour maintenir la température au contact de la 15 couche superficielle.

La figure 5a montre l'évolution des températures à différents niveaux dans le bain (0, 300, 600 et 900 mm au-dessus de la sole), les mesures étant faites transversalement au bassin, dans le plan vertical passant par le point 11. Les courbes montrent une bonne régularité dans 20 les températures relevées à un même niveau, à l'exception de celles correspondant à la couche superficielle, plus sensibles aux variations locales résultant des courants de convection à proximité des électrodes. L'écart même dans ce cas reste limité à une cinquantaine de degrés environ.

25 Le graphique 5a est établi pour une tirée de 1 tonne/m2.jour.

Le graphique 5b est de même nature, mais correspond à une tirée de 2,5 tonnes/m2.jour. On constate, dans ce dernier cas, une élévation générale des températures à tous les niveaux y compris celui de la sole. Le gradient de température entre la sole et le niveau le plus chaud est 30 moins étendu que dans le cas précédent. Il couvre une centaine de degrés environ. Le fait que la température de la zone immédiatement au contact de la composition soit la moins chaude, tient à l'importance des pertes thermiques à ce niveau (pertes qui sont d'autant plus sensibles que Ton se situe plus haut en température).

35 Au vu de ces résultats, une‘étude systématique des variations des températures maximales de la sole en fonction de la tirée a été effectuée. Cette étude a été faite simultanément sur le four selon l'invention (II) et sur le four analogue dans lequel les électrodes sont implantées dans la sole (I).

17

Ces mesures sont faites pour la production d’un verre à partir des matières premières traditionnelles, notamment de dolomie calcinée et de 10 % en poids de cal ein. Le verre produit présente la composition suivante : 5 $102 64,55 Na20 15,60 AT203 3,35 K20 1,35

CaO 7,25 B203 3,60

MgO 3,00 F 0,60

Ce type de verre est utilisé notamment pour la production de 10 fibres d'isolation.

Les résultats sont reproduits à la figure 6. Ils font apparaître, dans les deux cas, un accroissement simultané de la température et de la tirée. A toutes les tirées, les températures du four selon l'invention sont plus faibles que celles du four à électrodes sur la 15 sole. Si l'écart de température constaté en faveur du four selon l'invention est d'autant plus élevé que la tirée est plus faible, il reste encore une cinquantaine de degrés pour les tirées voisines de 3 tonnes/m2.jour. Cette différence reste très appréciable pour la longévité des réfractaires. Cet avantage peut se traduire de façon différen-20 te. Si Ton estime en effet qu'une usure acceptable des réfractaires est fonction d'une certaine température qu'il ne faut pas dépasser, en utilisant un four selon l'invention on voit qu'il est possible d'atteindre des tirées qui sont proscrites dans le cas du four à électrodes sur la sole. A titre indicatif, pour les verres silico-sodo-calciques 25 du type indiqué ci-dessus dans les fours selon l'invention et pour une tirée égale ou supérieure à 2,5 tonnes/m2 et par jour, la température de la sole peut être maintenue à moins de 1400°C.

Les fours selon l'invention sont encore remarquables pour leur consommation spécifique relativement faible. Cette consommation 30 peut s'expliquer, en partie au moins, par les températures plus faibles notées précédemment et qui entraînent une réduction des déperditions thermiques. Ce mécanisme n'est cependant pas le seul à intervenir dans la détermination de la consommation comme le montrent les courbes de la figure 7 établies pour les deux fours précédemment comparés. La consom-35 matîon spécifique décroît en effet dans les deux cas lorsque la tirée augmente, alors que la température croît comme indiqué figure 6. Quoiqu'il en soit, on constate dans le cas de l'invention (II), pour la fusion des mêmes matières premières dans les mêmes conditions, une consommation spécifique inférieure de 10 à 15 % environ selon la tempéra- 18 ture. La différence constatée est d'autant plus Importante que la tirée est plus réduite. Ainsi, pour un régime d'au moins 1 tonne/m2 par jour, la consommation spécifique pour la fusion des verres s1l1co-sodo-caldques considérés ne dépasse pas 1000 kWh par tonne.

5 Le four selon l'invention présente, de façon remarquable, une consommation spécifique qui varie faiblement en fonction de la tirée. Cette "souplesse" d'utilisation s'ajoute à celle relevée ci-dessus en ce qui concerne la possibilité de travailler à tirée plus élevée.

Pour parvenir aux performances indiquées, il est nécessaire 10 que le bain soit recouvert uniformément de matières premières formant une couche isolante. Il faut par conséquent que la distribution de ces matières premières intéresse la totalité de la surface du bassin. Les techniques permettant une telle distribution sont connues et largement employées dans les fours de fusion électrique dans lesquels les élec-15 trodes sont implantées dans la sole. Il s'agit notamment de convoyeur â bandes alimentés en continu et dont l'extrémité déversant les matières premières est amenée par un jeu de mouvements de translation combinés, à balayer toute la surface. Il s'agit aussi de dispositifs dans lesquels simultanément l'alimentation est effectuée sur toute une largeur 20 du bassin, le dispositif se déplaçant également selon un mouvement de translation pour couvrir toute la longueur du bassin.

Que la distribution soit "ponctuelle" ou "linéaire", l'organe de distribution doit pouvoir se déplacer librement au-dessus du bassin. Il faut donc faire, dans le cas d'électrodes plongeantes, que celles-ci 25 ne fassent pas obstacle à ce déplacement. La figure 8 montre un mode d'agencement d'un four selon l'invention satisfaisant à ces conditions.

Le four de la figure 8 n'est présenté qu'en partie. On a fait figurer schématiquement le bassin réfractaire composé de la sole 3 des parois latérales 8. Au-dessus du bassin, la voûte réfractaire 12 est 30 suspendue à un bâti métallique partiellement représenté qui chevauche le four.

L'alimentation du four est effectuée par un distributeur de type linéaire 13 s'étendant sur toute la largeur du bassin. Ce distributeur 13 se déplace en roulant sur un rail 14 suspendu au bâti figuré 35 très partiellement par la poutre verticale 15.

La figure 9 montre, de façon schématique, le déplacement accompli par le distributeur. En position A, le distributeur 13 est chargé en matières premières à partir de la trémie 16 située à un extrémité du bassin et â l'extérieur de l'enceinte du four. Une fois le 19 chargement effectué, le distributeur est amené au-dessus du bassin. A partir de la position B la distribution est mise en marche. Ce mécanisme libère en continu des quantités prédéterminées de composition sur toute la largeur du bassin. Le distributeur 13 se déplace régulièrement 5 jusqu'à la position C correspondant à l'extrémité du bassin. Tout au long de ce trajet, à intervalles réguliers, le distributeur déverse la composition. Le distributeur 13 est ensuite ramené en position A. La distribution peut être effectuée uniquement sur le trajet aller ou à la fois sur le trajet aller et le trajet retour. Pendant le déplacement du 10 distributeur 13 la trémie 16, qui peut être alimentée en continu par tout moyen connu, notamment par un tapis convoyeur, est rechargée. Un noveau cycle commence.

Le mode d'alimentation qui vient d'être décrit implique que soit laissé libre le passage du dispositif entre le bassin et la voûte. 15 Seule l'extrémité du four opposée à celle du côté de laquelle se situe la trémie 16 peut être close par des réfractaires. Il est prévu cependant, selon l'invention, des parois réfractaires mobiles, telle que celle représentée en 17 sur les trois côtés du four ouverts. Ces parois 17, lorsqu'elles sont abaissées jusqu'à reposer sur les parois latéra-20 les 8 du bassin, permettent d'isoler le bain de l'atmosphère environnante. Cette disposition est adoptée lorsque le four est mis en état de "veille" et qu'il n'est plus nécessaire de l'alimenter. En le refermant, on évite une déperdition thermique importante et le bain peut demeurer sans apport d'énergie extérieure pendant plusieurs heures.

25 L'abaissement des parois mobiles 17 est ordinairement effec tué après que les électrodes 7 aient été relevées, comme il est indiqué ci-dessous. Mais il est possible également de constituer des .échancrures dans les parois 17 correspondant à l'emplacement des bras supports d'électrodes 18. L'enceinte du four peut ainsi être pratiquement close 30 tout en maintenant les électrodes en place. Cette disposition permet, en conséquence, l'apport thermique nécessaire pour le maintien du four à l'état de veille pour des périodes prolongées.

Le type de distributeur 13 décrit ci-dessus est avantageux, dans la mesure où son encombrement est pratiquement limité au four lui-35 même. Il est particulièrement utile lorsque la mise en oeuvre de l'invention est effectuée lors de la conversion d'un four à énergie fossile en four électrique. Dans le cas des fours à brûleurs, en effet, l'enfournement de la composition est ordinairement réalisé de façon ponctuelle à une extrémité du bassin. 11 n'est, en conséquence, pas prévu 20 de dégagements autour du four qui permettent l'Implantation de moyens d'alimentation encombrants.

Lorsque les questions d'encombrement ne se posent pas, on peut envisager d'autres moyens d'alimentation, en particulier ceux com-5 prenant un convoyeur à bande, mobile au-dessus du bassin. Dans ce cas, le convoyeur est ordinairement disposé sur un côté du bassin et sa longueur est suffisante pour permettre à son extrémité d'atteindre l'autre côté du bassin lors de son déplacement. En contrepartie, lorsque le convoyeur est en position "rétractée", c'est-à-dire lorsque son extré-10 mité se situe le long du bord le plus proche du bassin, le convoyeur doit pouvoir déborder hors du four d'au moins toute la largeur du bassin.

Quel que soit le mode d'alimentation choisi, il est disposé au-dessus des électrodes et porte-électrodes, comme représenté en par-15 ticulier à la figure 8. La distribution s’effectue uniformément sans tenir compte de la présence de ces éléments sur la trajectoire de chute de la composition. En pratique, les électrodes et leurs supports présentent une section suffisamment faible pour ne pas gêner la bonne distribution. Par ailleurs, pour éviter l'accumulation de composition sur 20 les bras 18, il est avantageux de leur conférer un profil arrondi. On utilisera par exemple des bras de section cylindrique.

Il est avantageux pour les modifications de fonctionnement impliquant un changement d'.électrodes, ou encore pour la mise à l'état de veille du four, de pouvoir retirer l'électrode du bain fondu. La fi-25 gure 8 montre encore un ensemble particulièrement simple permettant cette opération. Dans le mode présenté, l'électrode est fixée à l'extrémité d'un bras 18 lequel, comme nous le verrons plus loin, renferme tous les conduits électriques et pour le fluide de refroidissement.

Le bras 18 est articulé en 19 sur un axe permettant le bascu-30 lement de l'ensemble du bras et de l'électrode hors du four. Pour cela, la forme du bras et la position du point d'articulation sont choisies en fonction de l'espacement disponible entre le bord supérieur des parois latérales 8 et les réfractaires disposés au-dessus du bassin. Cette disposition est d'autant plus facile à appliquer que le four est de 35 dimensions relativement petites. Au-delà d'une certaine longueur du bras 18, il n'est pas envisageable de procéder à son basculement. Pour la même raison il est préférable, dans l'exemple de réalisation du four correspondant aux figures 1 et 2, de faire en sorte que les bras supportant les électrodes soient placés trois d'un côté du four et trois 21 de l'autre côté. Néanmoins, d'autres dispositions permettant l'extraction des électrodes et de leurs supports sont envisageables qui autorisent le passage des bras supports sur un seul côté du four. Dans tous les cas ces dispositions qui peuvent, par exemple, nécessiter l'utili-5 satlon de bras mobiles à la fols en rotation et en translation, doivent être mises en oeuvre lorsque plus de deux rangées d'électrodes sont présentes dans le four.

La mobilité du support de l'électrode dans un plan horizontal est par ailleurs nécessaire lorsque Ton souhaite modifier la position 10 des électrodes les unes par rapport aux autres pour des modes de fonc tionnement particuliers. Cette mobilité peut être assurée par des moyens usuels, par exemple en plaçant l'ensemble 19 supportant l'électrode sur un chariot mobile ou au moyen de support 18 télescopique.

Une particularité des moyens mis en oeuvre selon l'invention 15 réside dans le fait que la profondeur d'immersion de l'électrode est réglable. Dans des propositions antérieures, on rencontre également des systèmes proposant une modification de l'immersion, cependant cette modification résulte ordinairement d'un déplacement du corps de l'électrode elle-même dans un ensemble complexe servant de support à celle-ci, 20 ou encore, en déplaçant le support lui-même.

La deuxième solution n'est pas satisfaisante pour les raisons suivantes. Les électrodes utilisées dans la fusion électrique du verre sont en molybdène, et leurs supports ordinairement en acier réfractaire. Pour éviter l'oxydation à l'air du molybdène, la jonction électrode-25 support est située sous le niveau du bain en fusion, de sorte que tout le molybdène soit immergé et donc à l'abri de l'oxydation au contact de l'atmosphère. En revanche, l'immersion du support est limitée au strict minimum pour prévenir une usure trop rapide à ce niveau même, si pour limiter encore cette usure, l'extrémité de ce support est soumise à un 30 refroidissement intensif. Il n'est donc pas envisageable de régler la profondeur d'immersion par celle du support. Celui-ci doit garder une position constante vis-à-vis de la surface du bain fondu.

Pour ce qui concerne la première solution, à savoir le déplacement de l'électrode dans une gaine support, elle nécessite des méca-35 nismes qui compte tenu de la disposition des supports selon l'invention, devraient nécessairement se trouver sur la partie du support placée dans l'enceinte du four. Ceci impliquerait un accroissement du volume du support. Nous avons vu que pour obtenir une bonne distribution de la composition, il était souhaitable que le support présente un encombre- 22 ment aussi faible que possible. Cette solution n'est donc pas souhaitable. Par ailleurs, la mise en place d'un mécanisme de réglage dans l'enceinte du four et, par suite, les contraintes et oxydations auxquelles ce mécanisme, même simple, est soumis ne favorisent pas sa lon-5 gévité.

Selon l'Invention, il est prévu en conséquence de régler la longueur d'électrode immergée en choisissant le corps d'électrode approprié. Le remplacement d'une électrode par une autre est une opération relativement aisée dans les modes préférés de réalisation. Le 10 basculement du bras 18 rend immédiatement accessible le corps de l'électrode. La fixation de celui-ci sur le support peut être relativement simple, comme représenté à la figure 10. Il peut s'agir notamment du vissage du corps de l'électrode 7 sur l'extrémité filetée 20 correspondante du support.

15 Dans le mode de réalisation de la figure 10, le support d'.électrode comporte deux parties. La première est constituée par le bras 18, dans lequel sont disposées notamment les canalisations 21, 22 pour la circulation du liquide de refroidissement. Le bras 18 supporte aussi un cible électrique 23. Les canalisations 21, 22 et le câble sont 20 fixés sur une platine isolante 24 sur laquelle s'applique une platine conductrice correspondante 25 solidaire du support d'électrode 26.

Le support 26 est constitué de deux tubes cylindriques concentriques, organisant une circulation du liquide de refroidissement jusqu'à l'extrémité 20 portant l'électrode. Pour bien protéger la jonc-25 tion support 26 corps d'électrode 7, le tube intérieur 27 est de préférence prolongé jusque dans le bouchon filleté 20 fermant l'extrémité du tube extérieur 28.

Dans cette réalisation, la jonction entre le bras 18 et le support 26 est situé profondément à l'intérieur du four. En d'autres 30 termes, toutes les connexions pour les conduits de circulation 21, 22 du liquide de refroidissement ou pour le câble électrique sont soumis à des températures élevées. En pratique, il est préférable de faire en sorte que ces connexions soient reportées à l'extérieur du four ou au moins au niveau des parois de celui-ci.

35

Claims (15)

23

1. Technique de fusion électrique pour charge v1tr1f1able dans laquelle l'énergie est dissipée par effet Joule dans la masse fondue a partir d'électrodes verticales plongeantes, la composition à 5 fondre étant répandue en une couche uniforme à la surface du bain, caractérisée en ce que les électrodes sont disposées à distance des parois réfractaires du bassin, la distance séparant l'électrode de la paroi latérale la plus proche étant de au moins la moitié de celle séparant deux électrodes voisines et la position du niveau du maximum de 10 température étant réglé par la profondeur d'immersion des électrodes.

2. Technique selon la revendication 1 dans laquelle la profondeur du bain fondu est au moins de 500 mm.

3. Technique selon la revendication 2 dans laquelle, en régime de production, la profondeur d'immersion des électrodes ne dé- 15 passe pas les 3/4 de la profondeur du bain fondu.

4. Technique selon la revendication 2 dans laquelle, en régime de production, la profondeur d'immersion des électrodes ne dépasse pas la moitié de la profondeur du bain fondu.

5. Technique de fusion selon l'une des revendications précé-20 dentes dans laquelle la production de verre silico-sodo-calcique qui est'.établie à plus de 2,5 tonnes par jour et par m2 de four en maintenant la température de la sole à une valeur inférieure à 1400eC.

6. Technique selon Tune des revendications précédentes, caractérisée en ce que la consommation énergétique par tonne de verre 25 silico-sodo-calcique produit est inférieure à 1000 kWh pour tout régime supérieur à 1 tonne/jour et m2 de four.

7. Four de fusion électrique pour charge vitrifiable dans lequel l'énergie de fusion est dissipée par effet Joule dans la masse fondue, les électrodes de fusion étant immergées verticalement à partir 30 de la surface du bain (9) à travers la couche de composition à fondre (10) recouvrant le bain en fusion, caractérisé en ce que les électrodes (7) sont portées par des supports (18, 26) mobiles, la jonction support-électrodes se situant immédiatement sous la surface du bain fondu, les éléments constituants les électrodes (7).étant interchangea-35 blés, un jeu d'éléments (7) de longueurs différentes permettant de modifier la profondeur d'immersion et, par suite, le niveau de la zone du bain en fusion portée à la température la plus élevée.

8. Four de fusion électrique pour charge vitrifiable dans lequel l'énergie de fusion est dissipée par effet Joule dans la masse 24 fondue, les électrodes étant immergées verticalement à partir de la surface du bain (9) à travers la couche de composition à fondre (10) recouvrant le bain en fusion, caractérisé en ce qu'11 comprend un bassin réfractaire, les électrodes (7) alimentées en courant triphasé 5 étant réparties de façon régulière sur la surface du bain, ces électrodes étant réparties en un ensemble ordonné comprenant au moins deux rangées de trois électrodes, chacune des électrodes d'une rangée étant alimentée sur une des trois phases désignées (R, S, T) Tordre des phases des électrodes dans la deuxième rangée étant inversé (R, S, T et 10 T, S, R) de sorte que les deux électrodes médianes sont en phase et les électrodes extrêmes des rangées sont sur des phases différentes, la distance séparant deux rangées étant à peu près égale à la distance séparant deux électrodes d'une même rangée, la distance séparant les parois réfractaires (8) du bassin des électrodes les plus proches et ont 15 au moins la moitié de celle séparant deux électrodes voisines.

9. Four de fusion selon la revendication 7 ou la revendication 8 dans lequel la profondeur du bain en fusion est au moins de 500 mm.

10. Four de fusion selon Tune des revendications 7 à 9 dans 20 lequel le bassin de fusion est surmonté d'une voûte réfractaire (12), les électrodes (7) et les éléments qui les supportent (18, 20) étant introduits dans l'espace situé entre la voûte (12) et le bassin par les côtés du four sans traverser la voûte.

11. Four de fusion selon Tune des revendications 7 à 9 dans 25 lequel l'électrode (7) et son support (26) sont fixés sur un bras (18) articulé sur un axe (19), la configuration du bras (18) et la position de l'articulation (19) permettant de sortir l'électrode et son support par basculement du bras (18) autour de Taxe (19).

12. Four de fusion selon Tune des revendications 7 à 11 dans 30 lequel l'alimentation en composition à fondre est effectuée au moyen de dispositifs (13) situés au-dessus des électrodes (7) et des éléments qui les supportent (18, 26), ces dispositifs (13) étant mobiles, leur déplacement étant assuré au-dessus du bassin de fusion de façon à pouvoir couvrir de composition (10) la totalité de la surface du bassin.

13. Four de fusion électrique selon la revendication 12 dans lequel les dispositifs (13) d'alimentation en composition I fondre comprennent un distributeur (13) s'étendant sur toute la largeur du bassin, le distributeur se déplaçant sur des rails (14) disposés dans la longueur du bassin. * 25

14. Four de fusion selon la revendication 13 comprenant en outre â une extrémité du four un ensemble (16) pour le chargement du dispositif (13).

15. Four de fusion selon la revendication 10 comprenant en ou-5 tre une ou plusieurs parois mobiles verticales (17) permettant avec la voûte (12) de refermer l'enceinte surmontant le bassin de fusion en régime de "veille", cette ou ces parois mobiles en régime de fonctionnement dégageant entre le bassin et la voûte (12) un espace nécessaire au passage du dispositif (13) d'alimentation en composition à fondre. 10 15 20 25 30 35