PT616983E - Canal de escoamento para a transferencia de vidro em fusao - Google Patents

Description

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DESCRICAO

EPÍGRAFE: “CANAL DE ESCOAMENTO PARA A TRANSFERÊNCIA DE VIDRO EM FUSÃO” A invenção diz respeito a um canal de escoamento para a transferência do vidro em fusão da zona de elaboração à zona de formação na fabricação do vidro plano.

Na industria vidreira, o vidro é elaborado em contínuo num forno de chamas ou forno eléctrico assegurando a fusão de matérias vitrificáveis, e ele é de seguida transferido com a ajuda de pelo menos um canal de escoamento até à zona de formação do vidro, quer dizer um dispositivo de flottagem ou float, ou um dispositivo de laminagem quando se trata de vidro plano, ou de máquinas de formação quando se trata de vidro oco.

Nos dispositivos conhecidos de fabricação em contínuo do vidro, o canal de escoamento nasce num compartimento de condicionamento colocado a jusante do compartimento onde se efectuá a fusão das matérias vitrificáveis, e geralmente a jusante de um compartimento de afinação ele mesmo colocado a jusante do compartimento assegurando a fusão propriamente dita. O canal tem então por única função a transferência do vidro já condicionado e homogeneizado para o posto de formação. 1

Um tal dispositivo é descrito por exemplo na publicação de patente FR-A-2 550 523. Neste dispositivo, o compartimento de condicionamento ainda chamado canal de condicionamento apresenta dimensões em secção suficientemente importantes para funcionar com uma corrente de vidro de retorno e com um débito para esta corrente de retorno próximo daquele da tiragem de vidro por este canal. Esta corrente de vidro de retorno faz parte de uma banda ou correia de recirculação destinada a homogeneizar o vidro.

Este sistema de condicionamento com correia de recirculação e de alimentação do posto de formação não é inteiramente satisfatório. A invenção propõe um canal de escoamento que assegura ao mesmo tempo o condicionamento do vidro em fusão e a sua transferência para o posto de formação com uma qualidade de homogeneização que satisfaz a todas as exigências de fabricação do vidro plano, nomeadamente a qualidade óptica, e em particular as exigências do vidro plano obtido por flottagem. Na industria do vidro plano, considera-se habitualmente que um vidro em fusão é apto a formar uma folha de qualidade quando ele está livre no posto de formação com menos de 3 bolhas de ar ou de gás e de preferência com menos de 1 bolha de ar ou de gás por dm3 de vidro, as bolhas devendo além disso ser de um diâmetro inferior a 200 pm.

Por canal de escoamento, entende-se de acordo com a invenção o conjunto do dispositivo para a transferência do vidro em fusão da zona de elaboração para a zona de formação, este dispositivo compreendendo uma parte inferior formando canal para a corrente de vidro, isolado térmicamente por elementos ou blocos em refractários e uma parte superior isolada térmicamente igualmente e formando uma abóbada cobrindo o canal. O canal de escoamento de acordo com a invenção disposto entre a zona de elaboração do vidro e a zona de formação compreende meios de condicionamento térmico do vidro, meios de homogeneização do vidro, nomeadamente meios de homogeneização térmico, e meios ditos de estrutura, a combinação destes meios evitando a formação de uma corrente de vidro de retorno. O canal de escoamento de acordo com a invenção é pois um canal de condicionamento e homogeneização funcionando sem corrente de vidro de retorno, quer dizer sem corrente de recirculação tradicionalmente destinada a homogeneizar o vidro como descrito precedentemente.

Uma das vantagens do canal sem retorno de acordo com a invenção é que ele evita o problema do vidro frio da corrente de retorno e da solução onerosa geralmente utilizada consistindo num muito bom isolamento térmico do canal de escoamento ou de um contributo térmico importante.

Além disso, evitar a corrente de retorno e o problema ligado ao vidro mais frio, permite a fabricação de tipos de vidro muito diferentes podendo ir por exemplo de um vidro extra branco a um vidro muito escuro.

De acordo com a invenção, a combinação dos meios de condicionamento, de homogeneização e de estrutura de que é provido o canal permite limitar a pequenos valores os gradientes de temperaturas entre as diferentes partes de uma secção transversal da corrente de vidro que estão geralmente na origem de uma corrente de recirculação.

De acordo com a invenção, os meios de estrutura são entre outros um canal desprovido de modificações bruscas de secção tais como os degraus ou as golas reduzindo bruscamente a secção de escoamento do vidro, este mesmo canal apresentando além disso uma soleira ou um fundo sensivelmente plano e horizontal sobre toda a sua extensão, e meios na entrada do canal delimitando uma secção de entrada igual à secção de saída do dito canal. A dita secção para o escoamento do vidro é de preferência sensivelmente rectangular.

Numa forma de realização preferida do canal os meios de estrutura são nomeadamente tais como a relação de altura média sobre a largura média do canal é inferior a 1 e de preferência inferior a 0,5.

Para funcionar sem corrente de vidro de retorno, é além disso necessário que a quantidade de vidro elaborado que penetra no canal seja igual àquela que se escapa e que o débito de corrente de vidro seja sensivelmente o mesmo sobre todo o comprimento do canal.

Com este fim nomeadamente, segundo uma forma de realização vantajosa do canal de acordo com a invenção, os meios limitando a passagem para o vidro na entrada do canal são dispostos seja na parte superior, seja na parte inferior ou os dois, e podem ser formados por uma barragem parcial que vantajosamente pode ser móvel e ou regulável ou simplesmente por um tacão colocado sobre a soleira.

Os meios de homogeneização podem compreender pelo menos um agitador mecânico destinado a mergulhar no vidro em fusão, de preferência sobre essencialmente toda a profundidade do vidro, este agitador sendo animado de preferência de um movimento circular contínuo.

Os agitadores têm vantajosamente a forma de cilindros dispostos verticalmente.

Para melhorar ainda a homogeneidade do vidro, de preferência o canal é provido de pelo menos uma série de dois agitadores colocados um ao lado do outro, transversalmente no canal, e animados por movimentos circulares contínuos.

Segundo uma forma de realização vantajosa do canal de acordo com a invenção, os agitadores são dispostos na parte a montante do canal. Esta parte montante pode apresentar uma largura mais importante que aquela da parte a jusante do canal, nomeadamente quando ela comporta pelo menos uma série de dois agitadores dispostos transversalmente. 5

Segundo uma forma preferida, o canal é equipado de duas séries de dois agitadores, os dois dispostos na parte a montante do canal. A parte montante mais larga estreita-se de preferência regularmente e progressivamente, nomeadamente para não favorecer a formação de uma corrente de retorno.

Os meios de condicionamento térmico podem ser escolhidos entre os queimadores de chamas dispostos nas partes laterais da abóbada, por cima do canal. Estes meios de condicionamento térmico podem de maneira favorável ser repartidos sobre todo o comprimento do canal.

Os meios de condicionamento térmico podem ser também arrefecedores. Estes arrefecedores são então vantajosamente os agitadores utilizados já enquanto que meios de homogeneização e que são então providos de uma estrutura interna permitem a circulação de um fluído de arrefecimento tal como água.

Sendo dispostos na parte a montante do canal, estes arrefecedores - agitadores permitem reduzir rápidamente a temperatura do vidro de maneira homogénea, o que pode apresentar várias vantagens nomeadamente aquela de reduzir o ataque dos refractários. 6

Um dos objectos da invenção é então um canal permitindo reduzir mais de 200° C e de maneira homogénea a temperatura do vidro entra na entrada e a saída do canal com uma diminuição rápida na primeira metade do dito canal.

Segundo uma característica vantajosa suplementar, o canal de acordo com a invenção pode ser munido de pelo menos uma fenda disposta através da soleira do canal e destinada a desempenhar as funções de purga. Com efeito, pode verificar-se que o vidro tendo estado em contacto com a soleira não apresente mais a homogeneidade desejada e, neste caso, este vidro deve e pode ser eliminado pela fenda. A fenda assegurando a purga pode apresentar-se sob a forma de pelo menos uma fenda estreita contínua estendendo-se através de toda a soleira, na proximidade da extremidade de saída do canal. O débito da purga pode vantajosamente ser regulado segundo as necessidades, por modificações dos orifícios da fenda e/ou da temperatura da fenda com a ajuda de meios adaptados, por exemplo de resistências eléctricas.

Segundo uma outra característica vantajosa, o canal de acordo com a invenção é além disso munido de meios de regulação do nível de vidro, nomeadamente quando a célula na qual nasce o canal apresenta um volume reduzido. Estes meios são segundo uma realização da invenção pelo menos um escoador de cheia disposto de preferência na parte a jusante do canal. 7

O escoador pode apresentar a forma de dois ramos escapando-se de uma parte e de outra do canal e vantajosamente de dois ramos perpendiculares ao canal e dispostos a uma mesma distância da sua extremidade a jusante. A junção dos ramos com o canal apresenta uma soleira a um nível correspondendo ao nível superior desejado para o vidro em fusão no canal. Passada esta soleira, a profundidade dos ramos torna-se mais importante afim nomeadamente de evitar um retorno do vidro para o canal. O escoador pré-citado, além da sua função de assegurar o nível do vidro no canal pode apresentar uma outra vantagem ; a de eliminar a parte superior da corrente de vidro por uma espécie de desnatação, esta parte superior podendo ser menos homogénea que as partes centrais da corrente de vidro.

Quando vantajosamente o escoador se apresenta sob a forma de dois ramos, a desnatação pode fazer-se de um lado e do outro do eixo médio da corrente de vidro. O canal de escoamento de acordo com a invenção tem por função a transferência do vidro elaborado a jusante na máquina de formação nas condições tais que o vidro elaborado conserve as suas qualidades ópticas e que seja entregue à dita máquina de formação do vidro plano, seja um laminador, seja um banho float, à temperatura desejada e homogénea térmicamente e em qualidade. 8

O vidro elaborado a jusante pode provir directamente de um compartimento de fusão, nomeadamente de um compartimento de fusão eléctrica ou em variante de um compartimento de afinação que segue o compartimento em que se opera a fusão.

Na saída do canal, o vidro chega ao dispositivo de fornecimento do vidro à máquina de formação por exemplo ao dispositivo de despejo do vidro sobre um banho float. A invenção diz respeito ainda a um dispositivo para a alimentação de uma máquina de formação do vidro plano ; nomeadamente um banho float, um laminador, por um vidro elaborado, em fusão, compreendendo um compartimento para a fusão do vidro, nomeadamente um compartimento de fusão eléctrico, e o canal descrito precedentemente, este canal sendo segundo uma realização, disposto a jusante do compartimento de fusão, directamente a jusante ou separado por um simples compartimento de condicionamento, sem compartimento intermediário de afinação, isto nomeadamente quando o compartimento de fusão funciona a temperaturas de fusão mais elevadas que as temperaturas habitualmente utilizadas para uma mesma composição de vidro, por exemplo a 1550° C aproximadamente para um vidro silício-sodo-cálcico, o que permite suprimir toda a afinação ulterior. A invenção diz respeito também a um processo de acordo com a reivindicação 24 e uma utilização de acordo com a reivindicação 25.

Outras vantagens e características da invenção aparecerão na descrição seguinte de um exemplo de realização de um canal de escoamento. 9

A figura 1 é uma vista em alçado e em corte de um canal de acordo com a invenção. A figura 2 é uma vista em planta do canal representado sobre a figura 1. A figura 3 é uma secção transversal do canal da figura 1 na sua parte montante. A figura 4 é uma secção transversal do canal ao nível de um escoador muito cheio.

As figuras 1 e 2 representam esquemáticamente um canal 1 de escoamento do vidro utilizado aqui para a transferência do vidro em fusão, elaborado, a partir de um compartimento montante não representado que pode ser um compartimento de fusão nomeadamente de fusão eléctrica ou uma célula de afinação que segue o compartimento de fusão até à alimentação para a formação. Um compartimento de fusão eléctrica conveniente, equipado de eléctrodos imergidos no banho de vidro em fusão é conhecido geralmente sob a denominação de forno eléctrico de abóbada fria ou forno de fornalha : estes são fornos nos quais a composição sólida de matérias vitrificáveis, levada por cima, forma uma camada superior que recobre completamente o banho de vidro em fusão. A transferência do vidro pelo canal opera-se para jusante até ao dispositivo de alimentação do posto de formação por exemplo aqui um banho float não representado. 10

O canal 1 compreende o canal de escoamento 2 formado a partir de elementos em refractários 3 e constituído de uma soleira 4 e de duas paredes laterais 5, 6, e uma abóbada 7 em refractário formada de um tecto 8 e de partes laterais 9, 10 equipadas de queimadores 11. A soleira 4 do canal 2 é sensivelmente horizontal. O canal 2 apresenta uma parte montante 12 mais larga que se aperta para atingir dimensões da parte média 13 e jusante 14, de maneira regular e progressiva.

Nesta parte montante 12 alargada são colocados verticalmente duas séries de dois agitadores 15, 16, 17, 18 constituídos cada um de um cilindro 19 podendo ser aminada, como representado em traço ponto, de um movimento circular uniforme em redor do seu eixo vertical 29 que atravessa o tecto 8. A dois terços do comprimento do canal aproximadamente, este aqui apresenta dois ramos perpendiculares 20, 21 ou canais secundários construídos em refractário, formando um escoador de cheia 22 destinado a regular o nível do vidro em fusão no canal. O nível inferior 23 de duas juntas 24, 25 corresponde para este efeito ao nível desejado para o vidro em fusão. 11

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Na parte jusante do canal é vantajosamente prevista uma fenda 26 na soleira, desempenhando função de purga para o vidro tendo estado em contacto com a soleira. A extremidade da saída da fenda pode ser de secção regulável.

Um tacão 40 disposto transversalmente sobre toda a largura da soleira 4 na extremidade montante do canal delimita a secção de entrada para o vidro em fusão.

Sobre a figura 3 que é uma vista esquemática em secção transversal segundo A-A são representados os dois agitadores montante 15, 16. A linha traço ponto 27 representa o nível do vidro em fusão no canal.

Os agitadores 15, 16 são vantajosamente em forma de manivela e constituídos de uma parte activa formada de cilindros verticais 19 dispostos na ponta do braço 23 provenientes de eixos verticais 29. Os movimentos de rotação como figurado em traço ponto sobre a figura 2 são assegurados por motores não representados.

Os cilindros verticais mergulham no vidro em fusão até à proximidade da soleira 4 do canal de maneira a agitar o vidro sobre toda a profundidade da passagem.

Os agitadores são nomeadamente em aço inoxidável ou em aço macio, vantajosamente recobertos de uma camada oferecendo uma grande resistência ao ataque pelo vidro em fusão, por exemplo uma camada de platina. 12

Os agitadores são vantajosamente providos de meios internos de arrefecimento (não representados) destinados a abaixar a temperatura do vidro em fusão para conduzir o mais rápidamente à temperatura de utilização desejada. A figura 4 é uma vista esquemática em secção transversal segundo B-B correspondente ao plano vertical passando pelo eixo do escoador de cheia.

Os dois ramos 20, 21 do escoador de cheia 22 comunicam com a passagem 2 por duas juntas 24, 25 cujas soleiras 23 são colocadas ao nível desejado para o vidro em fusão no canal. Afim de evitar um regresso do vidro passando nestes dois ramos, a profundidade destes ramos aumenta rápidamente a partir de soleiras até a um nível suficiente.

As paredes laterais 30, 31 da parte superior 32 destes dois ramos são equipadas de queimadores 33 permitindo no caso presente um re-aquecimento do vidro escapando-se pelo escoador. O dispositivo funciona da maneira seguinte no caso por exemplo de um vidro silico-sodo-cálcico. O vidro em fusão elaborado a montante do canal num forno de fusão eléctrico chega à entrada do canal a uma temperatura na ordem de 1450° C aproximadamente. Após passagem na zona dos agitadores-arrefecedores animados de um movimento circular, o vidro é a uma temperatura de aproximadamente 1250° C. Esta descida rápida da temperatura permite nomeadamente limitar a corrosão dos refractários. O vidro homogéneo é finalmente passado, a uma 13 temperatura de aproximadamente 1150° C, ao dispositivo de despejo (não representado) para alimentação de um banho float. O nível do vidro no canal é assegurado neste exemplo pelo escoador de cheia. Elimina-se por este facto aproximadamente 0,5 a 5 % da quantidade de vidro entrado no canal.

Pelo menos uma parte do vidro que esteve em contacto da soleira é eliminada pela purga 26. Esta parte eliminada corresponde a aproximadamente 0,1 a 0,5 % do vidro entrado no canal. O dispositivo de acordo com a invenção pode ser utilizado para a transferência de uma grande variedade de tipos de vidro. Uma aplicação particularmente vantajosa é uma utilização na fabricação de vidros planos de cor escura e muito escura conhecidos geralmente pela sua muito fraca transmissão térmica no estado de vidro em fusão.

Um exemplo de vidro colorido escuro pode ser aquele descrito na publicação de patente EP 0 452 207. É um vidro sodo-cálcico clássico que compreende, a título de agentes coloridos, de 1,4 a 4 % de óxido de ferro expresso em Fe203 e de 0 a 0,05 % de óxido de cobalto, o óxido de cobalto sendo superior a aproximadamente 0,02 % quando Fe203 é inferior a aproximadamente 2 % e, eventualmente, de selénio e de óxido de cromo, a soma de CoO + Se + Cr203 podendo atingir 0,24 %, o dito vidro apresentando um factor de transmissão luminosa global sob iluminante A igual ou 14 inferior a aproximadamente 20 % e um factor de transmissão energético global igual ou inferior a aproximadamente 12 % para uma espessura de 3,85 mm.

Este vidro é mais particularmente utilizado para a fabricação de uma vidraça destinada à realização de um tecto de abrir de veículo automóvel.

Um outro exemplo de vidro colorido escuro pode ser um vidro silico-sodo-cálcico tendo um factor de transmissão energético global (TE) inferior ao factor de transmissão luminoso sob iluminante A (TLA), o factor TE sendo compreendido entre 10 e 48 % e o factor TLa entre 20 e 60 % para uma espessura de 3,85 mm ; este vidro compreende (em % em peso) a título de agentes corantes de 0,45 a 2,5 % de FezOz (ferro total), de 0,001 a 0,02 de CoO, de 0 a 0,0025 % de Se e de 0 a 0,1 % de Cr203·

Lisboa, 28 de Julho de 2000

O AGENTE OFICIAL

Claims (1)

1. REIVINDICAÇÕES 1a - Canal de escoamento (1) compreendendo um canal propriamente dito (2) e uma abóbada (7) utilizada na fabricação do vidro plano, para a passagem do vidro em fusão, da zona de elaboração do vidro à zona de formação, de meios de condicionamento térmico do (11, 15-18) vidro, de meios de homogeneização (15-18) do vidro, nomeadamente meios de homogeneização térmica, e de meios de estrutura tais como uma relação da altura média sobre a largura média do canal inferior a 1, caracterizado pelo facto de os meios de estrutura serem além disso um canal (2) apresentando uma forma sem modificação brusca de secção tal como degraus ou gola reduzindo bruscamente a secção de escoamento do vidro, uma soleira 4 sensivelmente plana e horizontal sobre toda a sua extensão e de meios (40) na entrada do canal delimitando uma secção de entrada igual à secção de saída do dito canal, a combinação destes meios de condicionamento, de homogeneização e de estrutura evitando a formação de uma corrente de vidro de retorno limitando a pequenos valores de gradientes de temperaturas entre as diferentes partes de uma secção transversal da corrente de vidro. 2a - Canal (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de os meios de estrutura serem tais que a relação da altura média sobre a largura média do canal é inferior a 0,5. 1 3a - Canal (1) de acordo com uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo facto de os meios de homogeneização do vidro compreenderem pelo menos um agitador (15, 16, 17, 18) aminado de um movimento circular. 4a - Canal (1) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo facto de o agitador (15, 16,17, 18) ser disposto na parte a montante (12) do canal. 5a - Canal (1) de acordo com uma das reivindicações 3 ou 4, caracterizado pelo facto de a parte activa (19) do agitador (15, 16, 17, 18) ter uma forma exterior cilíndrica. 6a - Canal (1) de acordo com uma das reivindicações 3 a 5, caracterizado pelo facto de o agitador (15,16,17,18) ter uma forma de manivela. 7a - Canal (1) de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo facto de os meios de homogeneização compreenderem pelo menos dois agitadores (15, 16) colocados transversalmente e aminados de movimentos circulares. 8a - Canal (1) de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo facto de os meios de condicionamento térmico serem escolhidos entre queimadores (11) e arrefecedores. 9a - Canal (1) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo facto de os arrefecedores serem agitadores (15, 16, 17, 18) utilizados como meios de homogeneização. 10a - Canal (1) de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo facto de a sua parte a montante (12) ser mais larga que a sua parte a jusante (14) e pelo facto de ela se apertar regularmente e progressivamente. 11a - Canal (1) de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo facto de a soleira (1) ser munida de uma purga (26). 12a - Canal (1) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo facto de a purga (26) ser uma fenda transversal colocada na parte a jusante do canal sobre toda a largura do canal (2) e cujo débito de preferência pode ser regulado. 13a - Canal (1) de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo facto de os meios delimitando a entrada serem uma barragem destinada a ser parcialmente ou totalmente imersa no vidro em fusão. 14a - Canal (1) de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo facto de a barragem ser um tacão (40) colocado sobre a soleira (14). 15a - Canal (1) de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo facto de a barragem ser móvel. 16a - Canal (1) de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo facto de ele ser munido além disso de meios (22) de regulação de nível. 17a - Canal (1) de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo facto de os meios de regulação de nível serem pelo menos um escoador (22) de cheia. 18a - Canal (1) de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo facto de o escoador de cheia (22) ser disposto na parte a jusante (4) do canal. 19a - Canal (1) de acordo com uma das reivindicações 17 ou 18, caracterizado pelo facto de o escoador de cheia (22) ser formado de dois ramos (20, 21) dispostos de um lado e do outro do canal. 20a - Canal (1) de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo facto de os dois ramos (20,21) serem perpendiculares ao canal. 21a - Dispositivo para a alimentação de uma máquina de formação do vidro plano, nomeadamente um banho float, por um vidro elaborado, em fusão, compreendendo um compartimento para a fusão do vidro e um canal (1) para a transferência do vidro à máquina de formação, caracterizado pelo facto de o canal ser um canal sem retorno de acordo com uma das reivindicações precedentes. 22a - Dispositivo de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo facto de o canal (1) ser colocado directamente a jusante do compartimento para a fusão ou separado por um simples compartimento de condicionamento, sem compartimento de afinação intermediário. 23a - Dispositivo de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo facto de ele funcionar a temperaturas de fusão mais elevadas que as temperaturas habitualmente utilizadas para uma mesma composição de vidro, nomeadamente a 1550° C aproximadamente para um vidro silico-sodo-cálcico. 24a - Processo para a passagem directa do vidro em fusão da zona de elaboração do vidro à zona de formação, caracterizado pelo facto de o vidro elaborado se escoar no canal de escoamento de acordo com uma das reivindicações 1 a 20 disposto entre estas duas zonas, sendo condicionado e homogeneizado sem corrente de retorno. 25a - Utilização do canal (1) de acordo com uma das reivindicações 1 a 20 para a alimentação de um banho float pelo vidro em fusão. 26a - Utilização do canal (1) de acordo com a reivindicação 25 para a alimentação de um banho float pelo vidro em fusão elaborado por fusão eléctrica. 27a - Utilização do canal (1) de acordo com a reivindicação 25 ou 26, caracterizada pelo facto de o vidro ser um vidro de cor escura ou muito escura. Lisboa, 28 de Julho de 2000 O AGENTE OFICIAL

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