WO2015101906A1 - Procede et equipement de controle de la temperature du ruban de verre flotte sur un bain metallique fondu - Google Patents

Procede et equipement de controle de la temperature du ruban de verre flotte sur un bain metallique fondu Download PDF

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WO2015101906A1
WO2015101906A1 PCT/IB2014/067277 IB2014067277W WO2015101906A1 WO 2015101906 A1 WO2015101906 A1 WO 2015101906A1 IB 2014067277 W IB2014067277 W IB 2014067277W WO 2015101906 A1 WO2015101906 A1 WO 2015101906A1
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WO
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radiative
bath
glass
units
glass ribbon
Prior art date
Application number
PCT/IB2014/067277
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English (en)
Inventor
Stéphane GUILLON
Wolf Kuhn
Peter MOLCAN
Original Assignee
Fives Stein
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fives Stein filed Critical Fives Stein
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B18/00Shaping glass in contact with the surface of a liquid
    • C03B18/02Forming sheets
    • C03B18/20Composition of the atmosphere above the float bath; Treating or purifying the atmosphere above the float bath
    • C03B18/22Controlling or regulating the temperature of the atmosphere above the float tank

Definitions

  • the invention relates to the bath of molten metal, generally tin, which is found in a continuous production line of flat glass, or line of float glass.
  • This equipment placed between the glass melting furnace and the lehr, allows the glass ribbon to be formed to the desired thickness and width on a molten tin bath.
  • FIG. 1 schematically shows, in plan view, equipment according to the state of the art for carrying out the method of spreading a continuous flow of viscous glass over a tin bath, so as to obtain a sheet of thickness and width controlled.
  • the direction of the glass flow is indicated by arrows, from left to right.
  • the molten glass, leaving a furnace H is poured at a temperature where it flows viscously over the molten metal and at a constant rate in the zone A.
  • the flow rate is regulated by means of a valve.
  • the glass layer 1 spreads naturally by gravity to zone B.
  • Zone A may contain coolers that control the spreading of the glass.
  • auxiliary machines which maintain the edges of the sheet 1 so as to guide the glass sheet in the bath and calibrate its thickness.
  • the zone between the zone C and the zone D is called the zone of necking. In this area the glass will take its final form while continuing to cool.
  • the sheet thus formed is cooled, mainly by radiation, by means of coolers 3 overhanging it, so as to obtain a temperature sufficient to freeze the sheet in order to lift it from the tin bath in zone E and to extract it from the enclosure of the bath to the drying room F, constituted by successive rollers 4.
  • the temperature of the glass then goes from 1100 ° C. to the inlet of the tin bath at 800 ° C.
  • FIG. 2 shows a schematic cross-section of the same equipment, the glass sheet 1 shown in section floating on a molten metal bath 5 contained in a refractory tank 6 supported by a metal frame 7.
  • a vault 12 made of refractory material covers the bath 5 , is supported by a metal frame 10 and comprises heating resistors 1 1 fed by cables 9.
  • the junction between the tank and the bath vault is performed by edge sealing boxes 8, also called "side-sealings".
  • a closed space is thus created above the bath 5. Indeed, the entire process must be carried out under a protective atmosphere in order to avoid in particular the oxidation of the molten metal in the presence of air, and therefore the the enclosure must be sufficiently watertight with respect to the external atmosphere.
  • the edge boxes 8 are easily removable, and are simply placed on the side faces of the tank 6.
  • the seal between the various parts constituting the chamber of the tin bath is achieved by what the skilled person calls "Margeage", which consists of a joint created between two close elements, the contacting faces of which form a V-shaped notch, which is filled by a special mortar taking by drying, with or without the addition of ceramic fibers.
  • the bath atmosphere is composed of non-oxidizing gas at a slight overpressure with respect to the outside.
  • the coolers 3 are installed in buffers 8 located on the walls of the bath.
  • the chillers can be arranged transversely on each side of the bath or on one side depending on the type of installation. It is thus found that the water flow set by the operators is very important compared to the heat flow to be discharged and the temperature difference between the inlet and the water outlet of the cooler is generally less than 15 ° C. This difference in temperature is too low to allow heat recovery by known means and the energy withdrawn from the bath is lost in cooling towers.
  • coolers 3 can act on the outlet temperature of the glass by adding or removing coolers 3 from the closed space above the bath.
  • the temperature of the external surface of the cooler is generally less than 100 ° C., which is low compared with the condensation temperature of the vapors, for example the metal vapors produced by the bath, the vapors of glass compounds, such as, for example, for example, Sulfur, Soda or Boron.
  • Metal deposits, deposits of other compounds or their combinations on the surface of the cooler are therefore produced. These deposits, which begin by reducing the efficiency of cooling, will eventually cause defects on the glass falling on the tape. To avoid these defects, it is necessary to regularly remove the coolers from the closed space above the bath, for example after about 10 days of production, to clean the deposits on their surface.
  • the invention aims to provide a solution to these various problems, and more specifically to the problem of the precise control and regulation of the temperature of the glass ribbon on the bath.
  • the invention aims to eliminate a major source of defects on the glass, to reduce the number of maintenance operations and to reduce the total energy consumption of the furnace.
  • the method for controlling the temperature of a float glass ribbon on a molten metal bath of a flat glass production line by the use of radiative units inside the closed space above the bath for cooling the glass ribbon is characterized in that:
  • a gaseous fluid is circulated in the radiative units for controlling the temperature of the glass ribbon
  • the radiative units are used inside said closed space not only to absorb thermal radiation with the glass and its environment for its cooling, but also to emit thermal radiation and to heat the glass when necessary,
  • a radiative unit prevents any exchange of gaseous fluid that it contains with the closed space.
  • the same radiative unit surface is used to absorb or emit thermal radiation.
  • the heating and cooling are provided by the same surface.
  • the process is characterized by regulating the flow rate of the gaseous fluid passing through each radiative unit so that the necessary heat exchange with the glass ribbon makes it possible to obtain the desired temperature profile at any point of the ribbon.
  • each radiative unit can be ensured by means of a computer according to the desired glass cooling curve.
  • the process may be characterized by the use of the gaseous fluid, in particular air, for cooling the glass ribbon.
  • the process may be characterized by using as a gaseous fluid a gas used in a treatment, in particular nitrogen or the N2H2 mixture, for cooling the glass ribbon while heating the treatment gas to recover from the temperature. 'energy.
  • a gas used in a treatment in particular nitrogen or the N2H2 mixture
  • the process can be characterized by using as gaseous fluid hot air or fumes to achieve the heating of the glass ribbon in accordance with the desired temperature curve.
  • the method can be characterized by the use as gaseous fluid of hot air or fumes for heating the glass ribbon and maintaining the temperature of the enclosure, particularly during a production stop.
  • the method can be characterized by the use as gaseous fluid of hot air from radiative units for heating the glass ribbon.
  • the process can be characterized in that radiative units made of temperature-resistant materials, in particular refractory steels or ceramics, are used, and in that the heat exchange between the radiative units and the glass can be strongly reduced, without requiring removal of radiative units from the closed space above the bath.
  • the process can be characterized by the use of radiative units located along the length of the bath and distributed according to the heating and cooling requirements necessary to obtain the desired temperature curve.
  • the process may be characterized by controlling the flow rate of the gaseous fluid passing through the radiative unit so that its surface temperature of the exchanger is greater than the condensation temperature of the metal vapors of the bath or those of the vapors of compounds chemical present in the glass ribbon or present in the bath, in order to limit or eliminate the deposits forming on the surface of the radiative unit.
  • the process can be characterized by recovering the energy withdrawn by the radiative units inside the closed space above the bath, in particular for heating process fluids, or for generating electrical energy.
  • the process can be characterized by recovering the energy withdrawn by the radiative units inside the closed space above the bath, for its use for heating the raw materials introduced into the glass melting furnace.
  • the invention also relates to equipment with molten metal bath, in particular molten tin bath, placed between the outlet of a glass melting furnace and a drying rack, the molten glass leaving the oven forming a glass ribbon floated on the bath of molten metal, equipment comprising a tank for molten metal bath, a vault covering the bath and sealing boxes between tank and vault to achieve a closed space above the bath, radiative units being arranged inside the closed space above the bath for cooling the glass ribbon, equipment for carrying out a method as defined above, and characterized in that:
  • the radiative units for controlling the temperature of the glass ribbon are traversed by a gaseous fluid
  • the radiative units are provided not only for absorbing heat radiation with the glass and its environment for cooling, but also for emitting thermal radiation and heating the glass when necessary,
  • each radiative unit is equipped with at least one valve for regulating the intensity of the heat exchange between each radiative unit and the glass ribbon at each point of the length of the bath so as to obtain the desired temperature curve.
  • the equipment can be characterized by the implantation of the radiative units perpendicularly to the ribbon of glass or parallel to this ribbon.
  • the equipment comprises, for the control of the radiative units, a calculator using a mathematical model of the bath and the glass ribbon to determine at every moment the heat demand in heating and cooling at any point of the glass ribbon and which deduces therefrom the flow rate of the gaseous fluid to be injected into each of the radiative units, the computer controlling the control valve of each radiative unit, to obtain the desired heat exchange to produce the cooling curve of the glass in accordance with the treatment in progress and the conditions instant production.
  • the radiative unit may be installed according to at least one of the following configurations: over the entire width of the bath, over the half-width of the bath or located on this width, in particular on the banks of the float glass ribbon or on the center of the ribbon.
  • the radiative unit is constituted by a tube traversed by the gaseous fluid supplied by a circuit, the tube being placed in a concentric tube which ensures its return to a tubular connected to a sheath
  • Fig. 1 is a schematic top view of the spreading zone of a continuous flow of viscous glass on a tin bath, according to the state of the art.
  • Fig. 2 is a schematic transverse vertical section of a closed enclosure, with coolers for the tin bath, according to the state of the art, and
  • Fig. 3 is a schematic transverse vertical section of a closed chamber with radiative units according to the invention. Detailed description of the invention
  • the invention is based on the replacement of coolers according to the state of the art by radiative units positioned inside the closed space above the bath to absorb or emit thermal radiation with the glass and its environment for cooling or heating, and the glass ribbon temperature control device associated therewith.
  • FIG. 3 shows the new solution according to the invention.
  • the elements of FIG. 3 identical or similar to elements already described with reference to FIGS. 1 and 2 are designated by the same references, without their description being repeated.
  • the radiative unit is represented by 13 and is installed in the buffer 8. It is constituted by a tube 14 traversed by a gaseous fluid supplied by a circuit schematized by 15, the tube 14 is placed in a concentric tube 18 which ensures its return to a tubing 16 connected to a sheath 17.
  • the temperature of the gaseous fluid at the inlet of the tube 14, or input of the radiative unit may be substantially the ambient temperature, or be greater than 100 ° C., it may exceed 300 ° C and even be in a range of about 600 ° C to 1000 ° C in the case of combustion fumes.
  • the gaseous fluid of the circuit 15 may be air supplied from a fan not shown; the air flow rate is adjusted so that the temperature of the outer tube stabilizes, for example above 400 ° C, to be at a temperature above the condensation temperature of the metal vapors of the bath or the vapors of the glass compounds.
  • the radiative unit will not be covered with metallic deposits or deposits of chemical compounds which could, by their detachment and their fall on the ribbon, produce defects on its surface. By this means, the risk of production defects for glass and maintenance operations for the cleaning of "dirty" coolers according to the state of the art is eliminated.
  • the circuit 15 may be a general supply circuit for all the radiative units with a connection point for each of these radiative units, for example constituted, for each radiative unit, a regulation valve K of the fluid flow rate. passing through said radiative unit.
  • a regulation valve K of the fluid flow rate. passing through said radiative unit.
  • the device can be controlled by optical measuring means such as optical pyrometers or others at each point that allow the measurement of the actual temperature of the ribbon.
  • optical measuring means such as optical pyrometers or others at each point that allow the measurement of the actual temperature of the ribbon.
  • the results of the measurements are transmitted to a control system comprising a computer C which compares each measured value with a theoretical setpoint and adjusts the flow of fluid injected by the circuit 15 into each radiative unit, by controlling the valve K of the unit.
  • the heating and cooling of the glass ribbon in each of its points obtained by means of the radiative units can be controlled from the computer C using a mathematical model of the bath and the glass ribbon which determines at every moment the heating heat requirement. and cooling at any point of the glass ribbon and deducing the flow rate of the gaseous fluid injected into each of the radiative units to obtain the desired heat exchange to produce the glass cooling curve in accordance with the current process and the conditions of instant production.
  • the radiative units are made of temperature-resistant materials such as refractory steels or ceramics, it is possible to cut or reduce the heat exchange between the radiative unit and the glass without removing the radiative units from the space closed above the bath, which is not possible with water coolers according to the state of the art. There will therefore no longer need to remove or add radiative units depending on production campaigns, and the removal of the openings of the bath enclosure will reduce pollution of the atmosphere.
  • the fluid leaving the tubing 16 is at an elevated temperature, for example greater than 200 ° C.
  • Collecting the flow rates of each radiative unit, for example with a sheath 17, supplies a conventional energy recovery system.
  • the temperature of the gases is sufficient for the implementation of conventional energy recovery methods. It is also possible to use this flow of gas at high temperature in the pipe or the process of the melting furnace of the glass itself, for example in the burner combustion gas circuit, for heating the raw materials or for heating a furnace. particular area of the oven.
  • the radiative units 13 can then be considered as exchangers used for heating or cooling the ribbon. This possibility can then be used for the fine control of the temperature curve of the glass ribbon with the possibility of heating or cooling the glass if necessary.
  • FIG. 3 shows an installation in which these resistances have been at least partially removed.
  • the radiative units can thus be installed in the closed space above the bath, in zone A to cool or heat the glass in the zone where it is poured on the liquid metal bath, as well as in the zones C, D and E to allow the precise adjustment of the temperatures of the glass ribbon at any point along its path along the bath. It is also possible to use radiative units of reduced length or surface to limit the heat exchange with the glass ribbon at, for example, its banks or its center to allow the adjustment of the transverse profile of the glass ribbon.
  • the radiative units may be placed perpendicular to or parallel to the glass ribbon to improve their energy transfer efficiency.
  • Heating of the bath can also be achieved by using hot gases such as fumes or gases from a group of hot smoke generation. These hot gases whose temperature can be between 600 and 1000 ° C are then brought to the points 15, at the inlet of the radiative units or exchangers 13, so that they can transfer their energy inside the bath for the maintenance of the temperature of the glass ribbon or its heating.
  • This configuration can be used in countries where electric power is expensive and where it is better to use gas for bath heating, or gases
  • Hot energy recovery facilities can be used to improve the overall energy performance of the facility.

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Abstract

Procédé de contrôle de la température d'un ruban de verre flotté (1 ) sur un bain métallique fondu (5) d'une ligne de production de verre plat par l'utilisation d'unités radiatives à l'intérieur de l'espace fermé au-dessus du bain pour le refroidissement du ruban de verre, procédé selon lequel : on fait circuler un fluide gazeux dans les unités radiatives (13) de contrôle de la température du ruban de verre; on utilise les unités radiatives à l'intérieur dudit espace fermé non seulement pour absorber un rayonnement thermique avec le verre et son environnement pour son refroidissement, mais aussi pour émettre un rayonnement thermique et assurer un chauffage du verre; et on définit l'intensité de l'échange thermique entre chaque unité radiative et le ruban de verre en chaque point de la longueur du bain de façon à obtenir la courbe de température souhaitée.

Description

PROCEDE ET EQUIPEMENT DE CONTROLE DE LA TEMPERATURE DU RUBAN DE VERRE FLOTTE SUR UN BAIN METALLIQUE FONDU.
Domaine technique
L'invention concerne le bain de métal en fusion, généralement de l'étain, que l'on trouve dans une ligne de production en continu de verre plat, ou ligne de verre flotté. Cet équipement, placé entre le four de fusion du verre et l'étenderie, permet de former le ruban de verre à l'épaisseur et à la largeur souhaitées sur un bain d'étain en fusion.
Etat de l'art
La figure 1 présente en vue de dessus de manière schématique un équipement selon l'état de l'art pour mise en œuvre du procédé d'étalement d'un débit continu de verre visqueux sur un bain d'étain, de manière à obtenir une feuille d'épaisseur et largeur maîtrisées. Le sens du flux de verre est indiqué par des flèches, de gauche à droite. Le verre en fusion, sortant d'un four H, est versé à une température où il s'écoule de manière visqueuse sur le métal en fusion et à débit constant dans la zone A. Le débit est réglé à l'aide d'une vanne. Dans un premier temps, la couche de verre 1 s'étale naturellement par gravité jusqu'à la zone B. La zone A peut contenir des refroidisseurs qui contrôlent l'étalement du verre. Entre la zone B et la zone C on installe des machines auxiliaires 2, dénommées « Top-rollers >> qui maintiennent les bords de la feuille 1 de manière à guider la feuille de verre dans le bain et calibrer son épaisseur. La zone comprise entre la zone C et la zone D est appelée zone de striction. Dans cette zone le verre va prendre sa forme définitive tout en continuant à se refroidir. A partir de la zone D, la feuille ainsi formée est refroidie, principalement par radiation, au moyen de refroidisseurs 3 la surplombant, de manière à obtenir une température suffisante pour figer la feuille afin de la soulever du bain d'étain en zone E et de l'extraire hors de l'enceinte du bain vers l'étenderie F, constituée de rouleaux successifs 4. La température du verre passe alors de 1 100°C à l'entrée du bain d'étain à 800°C dans la zone D pour sortir à 600°C du bain. La figure 2 présente une coupe transversale schématique du même équipement, la feuille de verre 1 représentée en coupe flotte sur un bain métallique fondu 5 contenu dans une cuve en réfractaire 6 supportée par une charpente métallique 7. Une voûte 12 en réfractaire recouvre le bain 5, est supportée par une charpente métallique 10 et comprend des résistances de chauffage 1 1 alimentées par des câbles 9. La jonction entre la cuve et la voûte du bain est réalisée par des caissons d'étanchéité de bord 8, aussi appelés « side-sealings ». Un espace fermé est ainsi réalisé au-dessus du bain 5. En effet, l'ensemble du procédé doit être réalisé sous une atmosphère protectrice afin d'éviter notamment l'oxydation du métal en fusion en présence d'air, et donc l'enceinte doit être suffisamment étanche vis-à-vis de l'atmosphère extérieure. Mais l'intérieur de l'enceinte doit être accessible à tout endroit par les côtés aux opérateurs afin d'y faire pénétrer les divers équipements auxiliaires, ou encore de permettre des opérations de guidage de la feuille lors du démarrage du procédé. Les caissons de bords 8 sont donc facilement amovibles, et sont simplement posés sur les faces latérales de la cuve 6. L'étanchéité entre les diverses parties constituant l'enceinte du bain d'étain est réalisée par ce que l'homme de métier appelle « margeage », qui consiste en un joint créé entre deux éléments proches, dont les faces jointives réalisent une forme d'entaille en V, que l'on remplit par un mortier spécial prenant par séchage, avec ou sans addition de fibres céramiques. L'atmosphère du bain est composée de gaz non oxydant en légère surpression par rapport à l'extérieur. Les refroidisseurs 3 sont installés dans des tampons 8 situés sur les parois du bain. Ils sont constitués par des épingles métalliques tubulaires parcourues par un courant d'eau de refroidissement. Le débit d'eau est ajusté de façon à prévenir la formation de poches de vapeur qui pourraient provoquer la dégradation du refroidisseur, et la température maximum de l'eau est maintenue généralement au-dessous de 60 °C afin d'éviter la formation de dépôts de calcaire à l'intérieur des tubes. Les refroidisseurs peuvent être disposés transversalement de chaque côté du bain ou d'un seul côté en fonction de la typologie de l'installation. On constate ainsi que le débit d'eau réglé par les opérateurs est très important par rapport au flux de chaleur à évacuer et la différence de température entre l'entrée et la sortie d'eau du refroidisseur est généralement inférieure à 15 °C. Cette différence de température est trop faible pour permettre une récupération de chaleur par des moyens connus et l'énergie soutirée du bain est perdue dans des tours de refroidissement. Dans la pratique, l'homme de métier peut agir sur la température de sortie du verre en ajoutant ou en retirant des refroidisseurs 3 de l'espace fermé au- dessus du bain. La température de la surface extérieure du refroidisseur est généralement inférieure à 100 °C, ce qui est faible en regard de la température de condensation des vapeurs, par exemple les vapeurs métalliques produites par le bain, les vapeurs de composés du verre tels que, par exemple, le Soufre, la Soude ou le Bore. Il se produit donc des dépôts métalliques, des dépôts d'autres composés ou de leurs combinaisons sur la surface du refroidisseur. Ces dépôts, qui commencent par réduire le rendement du refroidissement, vont finir par provoquer des défauts sur le verre en tombant sur le ruban. Pour éviter ces défauts, il est nécessaire de sortir régulièrement les refroidisseurs de l'espace fermé au-dessus du bain, par exemple après environ 10 jours de production, pour nettoyer les dépôts à leur surface. Ces opérations imposent l'ouverture des tampons 8 du bain pour sortir le refroidisseur et le remplacer, ce qui provoque l'entrée d'air dans le bain et l'oxydation du bain de métal liquide ainsi que des variations de température du verre. Le débit d'eau important dans le refroidisseur impose une température quasi fixe sur sa surface extérieure et il n'est pas possible de moduler l'intensité du refroidissement. Pour un nombre de refroidisseurs 3 fixe, il n'est pas possible d'ajuster le refroidissement en cas de variations de tirée du four par exemple. La température du verre n'est généralement pas homogène suivant la largeur, de par les déperditions thermiques du bain plus importantes sur les côtés et les différences d'épaisseurs des bords du ruban par rapport au centre. Pour corriger les écarts de température, il est possible d'ajouter des masques sur les refroidisseurs ou d'ajuster le niveau d'enfoncement des refroidisseurs dans l'espace fermé au-dessus du bain, mais ces opérations restent complexes et nécessitent à chaque fois des manutentions de ces équipements. Bien souvent, on utilise une partie de résistances électriques 1 1 suspendues à la voûte pour corriger le profil de température, c'est-à-dire que l'on chauffe le ruban de verre pour créer un profil de température adapté sur sa largeur pour conserver ce profil après le refroidissement non modulable. Cette opération impose bien sûr une surconsommation d'énergie. Le principe des refroidisseurs utilisés sur les bains d'étain ne permet donc pas actuellement de réaliser un contrôle fin du refroidissement de la bande, provoque des défauts à la surface du ruban et impose des opérations de maintenance fréquentes et coûteuses pour leur nettoyage. L'énergie extraite du bain par l'ensemble des refroidisseurs est perdue, il est de plus souvent nécessaire d'utiliser le chauffage de la voûte du bain pour réguler finement la température du verre avec un nombre fixe de refroidisseurs ce qui augmente la consommation d'énergie. Exposé de l'inventionL'invention a pour but d'apporter une solution à ces différents problèmes, et plus spécialement au problème du contrôle et de la régulation précis de la température du ruban de verre sur le bain. L'invention vise à éliminer une source importante de défauts sur le verre, à réduire le nombre des opérations de maintenance et à permettre de réduire la consommation totale d'énergie du four.
Selon l'invention, le procédé de contrôle de la température d'un ruban de verre flotté sur un bain métallique fondu d'une ligne de production de verre plat par l'utilisation d'unités radiatives à l'intérieur de l'espace fermé au-dessus du bain pour le refroidissement du ruban de verre, est caractérisé en ce que :
- on fait circuler un fluide gazeux dans les unités radiatives de contrôle de la température du ruban de verre,
- on utilise les unités radiatives à l'intérieur dudit espace fermé non seulement pour absorber un rayonnement thermique avec le verre et son environnement pour son refroidissement, mais aussi pour émettre un rayonnement thermique et assurer un chauffage du verre lorsque cela est nécessaire,
- et on définit l'intensité de l'échange thermique entre chaque unité radiative et le ruban de verre en chaque point de la longueur du bain de façon à obtenir la courbe de température souhaitée.
De préférence, une unité radiative empêche tout échange de fluide gazeux qu'elle contient avec l'espace fermé.
De préférence, une même surface d'unité radiative est utilisée pour absorber ou émettre un rayonnement thermique. Ainsi, le chauffage et le refroidissement sont assurés par une même surface. Avantageusement, le procédé est caractérisé par la régulation du débit du fluide gazeux traversant chaque unité radiative de façon à ce que l'échange thermique nécessaire avec le ruban de verre permette l'obtention du profil de température souhaité en tout point du ruban.
Le contrôle de chaque unité radiative peut être assuré par le moyen d'un calculateur en fonction de la courbe de refroidissement du verre souhaitée.
Le procédé peut être caractérisé par l'utilisation du fluide gazeux, en particulier de l'air, pour réaliser le refroidissement du ruban de verre.
Le procédé peut être caractérisé par l'utilisation comme fluide gazeux d'un gaz utilisé dans un traitement, en particulier l'azote ou le mélange N2H2, pour réaliser le refroidissement du ruban de verre tout en réchauffant ce gaz de traitement pour récupérer de l'énergie.
Le procédé peut être caractérisé par l'utilisation comme fluide gazeux d'air chaud ou de fumées pour réaliser le chauffage du ruban de verre en accord avec la courbe de température souhaitée.
Le procédé peut être caractérisé par l'utilisation comme fluide gazeux d'air chaud ou de fumées pour réaliser le chauffage du ruban de verre et le maintien en température de l'enceinte, en particulier durant un arrêt de production.
Le procédé peut être caractérisé par l'utilisation comme fluide gazeux d'air chaud issu d'unités radiatives pour réaliser le chauffage du ruban de verre.
Le procédé peut être caractérisé en ce que l'on utilise des unités radiatives réalisées dans des matériaux résistant aux températures, en particulier des aciers réfractaires ou des céramiques, et en ce que l'échange thermique entre les unités radiatives et le verre peut être fortement réduit, sans nécessiter le retrait des unités radiatives de l'espace fermé au-dessus du bain. Le procédé peut être caractérisé par l'utilisation d'unités radiatives localisées sur la longueur du bain et distribuées selon les besoins de chauffage et de refroidissement nécessaire à l'obtention de la courbe de température souhaitée. Le procédé peut être caractérisé par le réglage du débit du fluide gazeux traversant l'unité radiative de façon à ce que sa température de surface de l'échangeur soit supérieure à la température de condensation des vapeurs métalliques du bain ou de celles des vapeurs de composés chimiques présents dans le ruban de verre ou présents dans le bain, ceci afin de limiter ou supprimer les dépôts se formant à la surface de l'unité radiative.
Le procédé peut être caractérisé par la récupération de l'énergie soutirée par les unités radiatives à l'intérieur l'espace fermé au-dessus du bain, en particulier pour le chauffage de fluides de traitements, ou pour la génération d'énergie électrique.
Le procédé peut être caractérisé par la récupération de l'énergie soutirée par les unités radiatives à l'intérieur l'espace fermé au-dessus du bain, pour son utilisation pour réaliser le chauffage des matières premières introduites dans le four de fusion de verre.
L'invention est également relative à un équipement avec bain de métal fondu, notamment bain d'étain fondu, placé entre la sortie d'un four de fusion de verre et une étenderie, le verre en fusion sortant du four formant un ruban de verre flotté sur le bain de métal fondu, l'équipement comportant une cuve pour le bain de métal fondu, une voûte recouvrant le bain et des caissons d'étanchéité entre cuve et voûte pour réaliser un espace fermé au-dessus du bain, des unités radiatives étant disposées à l'intérieur de l'espace fermé au- dessus du bain pour le refroidissement du ruban de verre, équipement pour la mise en œuvre d'un procédé tel que défini précédemment, et caractérisé en ce que :
- les unités radiatives pour le contrôle de la température du ruban de verre sont traversées par un fluide gazeux,
- les unités radiatives sont prévues non seulement pour absorber un rayonnement thermique avec le verre et son environnement pour son refroidissement, mais aussi pour émettre un rayonnement thermique et assurer un chauffage du verre lorsque cela est nécessaire,
- et chaque unité radiative est équipée d'au moins une vanne pour régler l'intensité de l'échange thermique entre chaque unité radiative et le ruban de verre en chaque point de la longueur du bain de façon à obtenir la courbe de température souhaitée. L'équipement peut être caractérisé par l'implantation des unités radiatives perpendiculairement au ruban de verre ou parallèlement à ce ruban. Avantageusement, l'équipement comporte, pour le contrôle des unités radiatives , un calculateur utilisant un modèle mathématique du bain et du ruban de verre pour déterminer à chaque instant le besoin calorifique en chauffage et refroidissement en tout point du ruban de verre et qui en déduit le débit du fluide gazeux à injecter dans chacune des unités radiatives, le calculateur commandant la vanne de réglage de chaque unité radiative, pour obtenir l'échange thermique souhaité pour produire la courbe de refroidissement du verre en accord avec le traitement en cours et les conditions de production instantanées. L'unité radiative peut être installée selon l'une au moins des configurations suivantes : sur la totalité de la largeur du bain, sur la demi-largeur du bain ou localisée sur cette largeur, en particulier sur les rives du ruban de verre flotté ou sur le centre du ruban. Avantageusement, l'unité radiative est constituée par un tube traversé par le fluide gazeux alimenté par un circuit, le tube étant placé dans un tube concentrique qui assure son retour jusqu'à une tubulure connectée à une gaine
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'un exemple de réalisation décrit avec référence aux dessins annexés, mais qui n'est nullement limitatif.
Description sommaire des dessins
Sur ces dessins :
Fig. 1 est une vue schématique de dessus de la zone d'étalement d'un débit continu de verre visqueux sur un bain d'étain, selon l'état de l'art.
Fig. 2 est une coupe verticale transversale schématique d'une enceinte fermée, avec refroidisseurs pour le bain d'étain, selon l'état de l'art, et
Fig. 3 est une coupe verticale transversale schématique d'une enceinte fermée avec unités radiatives selon l'invention. Description détaillée de l'invention
L'invention repose sur le remplacement des refroidisseurs suivant l'état de l'art par des unités radiatives positionnées à l'intérieur de l'espace fermé au-dessus du bain afin d'absorber ou d'émettre un rayonnement thermique avec le verre et son environnement pour son refroidissement ou son chauffage, ainsi que le dispositif de contrôle de la température ruban de verre qui lui est associé.
La figure 3 présente la solution nouvelle suivant l'invention. Les éléments de la figure 3 identiques ou similaires à des éléments déjà décrits à propos des figures 1 et 2 sont désignés par les mêmes références, sans que leur description soit reprise. L'unité radiative est représentée par 13 et est installée dans le tampon 8. Elle est constituée par un tube 14 traversé par un fluide gazeux alimenté par un circuit schématisé par 15, le tube 14 est placé dans un tube concentrique 18 qui assure son retour jusqu'à une tubulure 16 connectée à une gaine 17. La température du fluide gazeux à l'entrée du tube 14, ou entrée de l'unité radiative est peut être sensiblement la température ambiante, ou être supérieure à 100°C, elle peut dépasser 300°C et même se situer dans une plage d'environ 600°C à 1000°C dans le cas de fumées de combustion. Le fluide gazeux du circuit 15 peut être de l'air alimenté à partir d'un ventilateur non représenté ; le débit d'air est ajusté de façon à ce que la température du tube extérieur se stabilise, par exemple au-dessus de 400 °C, pour être à une température supérieure à la température de condensation des vapeurs métalliques du bain ou des vapeurs des composés du verre. L'unité radiative ne se couvrira pas de dépôt métallique ou de dépôts de composés chimiques qui pourraient par leur décollement et leur chute sur le ruban produire des défauts à sa surface. Par ce moyen, est supprimé le risque de défauts de production pour le verre et les opérations de maintenance pour le nettoyage des refroidisseurs « sales >> suivant l'état de l'art.
Le circuit 15 peut être un circuit général d'alimentation de l'ensemble des unités radiatives avec un point de connexion pour chacune de ces unités radiatives, par exemple constitué, pour chaque unité radiative, d'une vanne de régulation K du débit de fluide traversant ladite unité radiative. Par ce moyen, il est possible de réguler la température de surface de l'unité radiative afin d'ajuster l'échange de chaleur avec le ruban de verre 1 situé en face de lui et ainsi, pour chaque tronçon du ruban correspondant à chaque unité radiative, et ainsi maîtriser la courbe de température du bain. Le réglage de la température de l'unité radiative est tout à fait intéressant par le fait qu'il permet de définir la quantité exacte de calories que l'on veut retirer ou ajouter au verre à un endroit précis et donne la liberté de définir un profil longitudinal de refroidissement du verre spécifique adapté au process, ou procédé, en cours.
Le dispositif peut être contrôlé par des moyens de mesure optiques tels que pyromètres optiques ou autres en chaque point qui permettent la mesure de la température réelle du ruban. Les résultats des mesures sont transmis à un système de contrôle comprenant un calculateur C qui compare chaque valeur mesurée avec une consigne théorique et ajuste le débit de fluide injecté par le circuit 15 dans chaque unité radiative, en commandant la vanne K de l'unité. Le chauffage et le refroidissement du ruban de verre en chacun de ses points obtenu par le moyen des unités radiatives peut être contrôlé à partir du calculateur C utilisant un modèle mathématique du bain et du ruban de verre qui détermine à chaque instant le besoin calorifique en chauffage et refroidissement en tout point du ruban de verre et qui en déduit le débit du fluide gazeux injecté dans chacune des unités radiatives pour obtenir l'échange thermique souhaité pour produire la courbe de refroidissement du verre en accord avec le process en cours et les conditions de production instantanées.
Si les unités radiatives sont réalisées dans des matériaux résistant aux températures tels que les aciers réfractaires ou les céramiques, il est possible de couper ou de réduire l'échange thermique entre l'unité radiative et le verre sans retirer les unités radiatives de l'espace fermé au-dessus du bain, ce qui n'est pas envisageable avec des refroidisseurs à eau suivant l'état de l'art. Il n'y aura donc plus besoin de retirer ou d'ajouter des unités radiatives en fonction des campagnes de production, et la suppression des ouvertures de l'enceinte du bain réduira les pollutions de l'atmosphère.
Le fluide sortant par la tubulure 16 est à une température élevée, par exemple supérieure à 200 °C. La collecte des débits de chaque unité radiative, par exemple avec une gaine 17, permet d'alimenter un système de récupération d'énergie classique. La température des gaz est suffisante pour la mise en œuvre de procédés de récupération d'énergie classiques . Il est également possible d'utiliser ce débit de gaz à haute température dans la conduite ou le process du four de fusion du verre lui-même, par exemple dans le circuit de gaz de combustion des brûleurs, pour chauffer les matières premières ou chauffer une zone particulière du four.
Il est également possible de collecter les gaz chauds issus des unités radiatives 13 pour les raccorder aux entrées 14 des équipements similaires pour lesquels il est recherché une augmentation de température. Les unités radiatives 13 peuvent alors être considérées comme des échangeurs utilisés pour le chauffage ou le refroidissement du ruban. Cette possibilité peut alors être utilisée pour le contrôle fin de la courbe de température du ruban de verre avec la possibilité de chauffer ou de refroidir le verre si nécessaire.
On voit ici que la régulation de température du ruban de verre est effectuée sans utilisation de résistances 1 1 dans la voûte du bain 12. La figure 3 montre une installation où ces résistances ont été au moins partiellement supprimées.
Les unités radiatives peuvent ainsi être installées dans l'espace fermé au- dessus du bain, dans la zone A pour refroidir ou réchauffer le verre dans la zone où il est déversé sur le bain métallique liquide, ainsi que dans les zones C, D et E afin de permettre l'ajustement précis des températures du ruban de verre en tout point de son trajet le long du bain. Il est également possible d'utiliser des unités radiatives de longueur ou de surface réduite pour limiter l'échange thermique avec le ruban de verre à, par exemple, ses rives ou son centre pour permettre l'ajustement du profil transversal du ruban de verre.
Les unités radiatives peuvent être placées perpendiculairement au ruban de verre ou parallèlement à ce ruban pour améliorer leur efficacité de transfert d'énergie.
Le chauffage du bain peut également être réalisé en utilisant des gaz chauds comme les fumées ou les gaz issus d'un groupe de génération de fumées chaudes. Ces gaz chauds dont la température peut être comprise entre 600 et 1000 °C sont alors amenés aux points 15, en entrée des unités radiatives ou échangeurs 13, afin qu'ils puissent transférer leur énergie à l'intérieur du bain pour le maintien de la température du ruban de verre ou son chauffage. Cette configuration peut être utilisée dans les pays où l'énergie électrique est chère et où il est préférable d'utiliser le gaz pour le chauffage du bain, ou des gaz chauds d'installations de récupération d'énergie peuvent être utilisés pour améliorer la performance énergétique globale de l'installation.

Claims

REVENDICATIONS
Procédé de contrôle de la température d'un ruban de verre flotté sur un bain métallique fondu d'une ligne de production de verre plat par l'utilisation d'unités radiatives à l'intérieur de l'espace fermé au-dessus du bain pour le refroidissement du ruban de verre, caractérisé en ce que :
- on fait circuler un fluide gazeux dans les unités radiatives de contrôle de la température du ruban de verre,
- on utilise les unités radiatives à l'intérieur dudit espace fermé non seulement pour absorber un rayonnement thermique avec le verre et son environnement pour son refroidissement, mais aussi pour émettre un rayonnement thermique et assurer un chauffage du verre lorsque cela est nécessaire,
- et on définit l'intensité de l'échange thermique entre chaque unité radiative et le ruban de verre en chaque point de la longueur du bain de façon à obtenir la courbe de température souhaitée.
Procédé selon la revendication 1 , caractérisé par la régulation du débit du fluide gazeux traversant chaque unité radiative de façon à ce que l'échange thermique nécessaire avec le ruban de verre permette l'obtention du profil de température souhaité en tout point du ruban.
Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le contrôle de chaque unité radiative par le moyen d'un calculateur en fonction de la courbe de refroidissement du verre souhaitée.
Procédé selon la revendication 1 caractérisé par l'utilisation du fluide gazeux, en particulier de l'air, pour réaliser le refroidissement du ruban de verre.
Procédé selon la revendication 1 caractérisé par l'utilisation comme fluide gazeux d'un gaz utilisé dans un traitement, en particulier l'azote ou le mélange N2H2, pour réaliser le refroidissement du ruban de verre tout en réchauffant ce gaz de traitement pour récupérer de l'énergie.
6. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé par l'utilisation comme fluide gazeux d'air chaud ou de fumées pour réaliser le chauffage du ruban de verre en accord avec la courbe de température souhaitée.
7. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé par l'utilisation comme fluide gazeux d'air chaud ou de fumées pour réaliser le chauffage du ruban de verre et le maintien en température de l'enceinte, en particulier durant un arrêt de production.
8. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé par l'utilisation comme fluide gazeux d'air chaud issu d'unités radiatives pour réaliser le chauffage du ruban de verre.
9. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'on utilise des unités radiatives réalisées dans des matériaux résistant aux températures, en particulier des aciers réfractaires ou des céramiques, et en ce que l'échange thermique entre les unités radiatives et le verre peut être fortement réduit, sans nécessiter le retrait des unités radiatives de l'espace fermé au-dessus du bain.
10. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé par l'utilisation d'unités radiatives localisées sur la longueur du bain et distribuées selon les besoins de chauffage et de refroidissement nécessaire à l'obtention de la courbe de température souhaitée.
1 1 . Procédé selon la revendication 1 , caractérisé par le réglage du débit du fluide gazeux traversant l'unité radiative de façon à ce que sa température de surface de l'échangeur soit supérieure à la température de condensation des vapeurs métalliques du bain ou de celles des vapeurs de composés chimiques présents dans le ruban de verre ou présents dans le bain, ceci afin de limiter ou supprimer les dépôts se formant à la surface de l'unité radiative.
12. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé par la récupération de l'énergie soutirée par les unités radiatives à l'intérieur l'espace fermé au- dessus du bain, en particulier pour le chauffage de fluides de traitements, ou pour la génération d'énergie électrique.
13. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé par la récupération de l'énergie soutirée par les unités radiatives à l'intérieur l'espace fermé au- dessus du bain, pour son utilisation pour réaliser le chauffage des matières premières introduites dans le four de fusion de verre.
14. Equipement avec bain de métal fondu (5), notamment bain d'étain fondu, placé entre la sortie d'un four de fusion de verre et une étenderie, le verre en fusion sortant du four formant un ruban de verre flotté (1 ) sur le bain de métal fondu, l'équipement comportant une cuve (6) pour le bain de métal fondu, une voûte (12) recouvrant le bain et des caissons d'étanchéité (8) entre cuve et voûte pour réaliser un espace fermé au- dessus du bain, des unités radiatives étant disposées à l'intérieur de l'espace fermé au-dessus du bain pour le refroidissement du ruban de verre, équipement pour la mise en œuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que :
- les unités radiatives (13) pour le contrôle de la température du ruban de verre sont traversées par un fluide gazeux,
- les unités radiatives (13) sont prévues non seulement pour absorber un rayonnement thermique avec le verre et son environnement pour son refroidissement, mais aussi pour émettre un rayonnement thermique et assurer un chauffage du verre lorsque cela est nécessaire,
- et chaque unité radiative est équipée d'au moins une vanne (K) pour régler l'intensité de l'échange thermique entre chaque unité radiative et le ruban de verre en chaque point de la longueur du bain de façon à obtenir la courbe de température souhaitée.
15. Equipement selon la revendication 14, caractérisé par l'implantation des unités radiatives (13) perpendiculairement au ruban de verre ou parallèlement à ce ruban.
16. Equipement selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce qu'il comporte, pour le contrôle des unités radiatives (13), un calculateur (C) utilisant un modèle mathématique du bain et du ruban de verre pour déterminer à chaque instant le besoin calorifique en chauffage et refroidissement en tout point du ruban de verre et qui en déduit le débit du fluide gazeux à injecter dans chacune des unités radiatives, le calculateur (C) commandant la vanne de réglage (K) de chaque unité radiative, pour obtenir l'échange thermique souhaité pour produire la courbe de refroidissement du verre en accord avec le traitement en cours et les conditions de production instantanées.
17. Equipement selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'unité radiative (13) est installée selon l'une au moins des configurations suivantes : sur la totalité de la largeur du bain, sur la demi-largeur du bain ou localisée sur cette largeur, en particulier sur les rives du ruban de verre flotté ou sur le centre du ruban. 18. Equipement selon l'une quelconque des revendications 14 à 17, caractérisé en ce qu'une unité radiative (13) est constituée par un tube (14) traversé par le fluide gazeux alimenté par un circuit (15), le tube (14) étant placé dans un tube concentrique (18) qui assure son retour jusqu'à une tubulure (16) connectée à une gaine (17).
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