WO2019115466A1 - Procédé d'identification de la classe de réfractaires électrofondus azs générant des « pierres » dans un produit verrier - Google Patents

Procédé d'identification de la classe de réfractaires électrofondus azs générant des « pierres » dans un produit verrier Download PDF

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WO2019115466A1
WO2019115466A1 PCT/EP2018/084206 EP2018084206W WO2019115466A1 WO 2019115466 A1 WO2019115466 A1 WO 2019115466A1 EP 2018084206 W EP2018084206 W EP 2018084206W WO 2019115466 A1 WO2019115466 A1 WO 2019115466A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
azs
values
refractories
stones
nodular
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/084206
Other languages
English (en)
Inventor
Jessy GILLOT
Isabelle Cabodi
Thierry Consales
Original Assignee
Saint-Gobain Centre De Recherches Et D'etudes Europeen
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 Saint-Gobain Centre De Recherches Et D'etudes Europeen filed Critical Saint-Gobain Centre De Recherches Et D'etudes Europeen
Publication of WO2019115466A1 publication Critical patent/WO2019115466A1/fr

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/38—Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass
    • G01N33/386—Glass

Definitions

  • the present invention relates to a method for identifying a class of AZS (Alumina Zirconia Silica) electro-cast refractory generating visible AZS refractory "stones" as defects in a glassmaking product manufactured in a glass furnace equipped with AZS electrically fused refractories.
  • AZS Allumina Zirconia Silica
  • Glass products are made by melting and refining a vitrifiable batch of raw materials including compounds such as oxides, carbonates, sulfates and nitrates. These two steps are carried out in furnaces whose main constituent elements are refractories able to withstand the high temperatures as well as the corrosive environments that are, on the one hand, the gases generated during the melting of the vitrifiable mixture of raw materials and, on the other hand, the liquid resulting from this fusion. Glass furnaces thus generally comprise a very large number of families of refractories, arranged in different places according to their resistance to high temperatures and corrosion.
  • a quality glass product must be free from any defect likely to degrade its physicochemical, optical and aesthetic properties.
  • the defects render the products unusable and therefore reduce production yields.
  • refractories can be sources of defects.
  • the refractories in contact with the liquid formed during the melting of the vitrifiable mixture of raw materials are progressively corroded by this liquid.
  • the intensity of this corrosion depends on the temperature, the composition of the refractories and the composition of the liquid as well as the intensity of the thermal convection currents that affect it.
  • the corrosion remains non negligible.
  • This corrosion is characterized by a weak and progressive dilution of the refractory, a possible formation of bubbles at the interface between the glass and the refractory and, especially, by a release, by the refractory, of fragments of material whose weak dissolution in the liquid sometimes allows survival during the entire residence time of the liquid in the oven.
  • These fragments are generally called “stones” and are unacceptable defects for the quality of the glass product.
  • the art of the glassmaker will consist in looking for the causes and to modify the parameters of driving of furnace such as the temperatures of the different zones of fusion and refining, the level and the flow of the liquid, in order to stem this apparition.
  • a glassmaker Before being able to act, a glassmaker must know which refractory in particular is at the origin of the "stones". He will base his judgment on the composition and the microstructure of the defects, which will provide him with valuable information on the type of refractory involved.
  • glass furnaces can include a very large number of refractories of the same family, structurally similar, located in different places of the same furnace. Consequently, if the analysis of the "stones" makes it possible to identify the family of the refractory product generating them, it often does not make it possible to discriminate the different classes of refractories of the same family and thus to locate more precisely in the furnace the class who is responsible for it.
  • refractories AZS Al Zirconia Silica
  • AZS Al 2 O 3 -ZrO 2 -ZeO 2 system
  • These refractories are used in furnaces for the manufacture of most glass products, such as soda-lime glasses, aluminosilicates or fluorosilicates.
  • Most tank furnaces, whether electric or flame, used in particular for the manufacture of flat glass or thin glass or for the manufacture of packaging products such as bottles or jars, are equipped with such refractories.
  • AZS electrofusion refractories are obtained by solidification in a mold of a molten mixture of raw materials mainly comprising aluminum oxide, silicon oxide and zirconium oxide.
  • the set of refractories AZS fused form a family, however, they are distinguished in several classes or grades depending on their contents in each of the main oxides and processes used for their manufacture. Numerous examples of compositions and methods are described in the state of the art (WO2014029558, WO2016006531, WO2016013384, WO2016068111,
  • Each of these classes has particular physicochemical properties, in particular different thermal and corrosion resistance, which will condition their use in certain parts of a glass furnace depending on the nature and intensity of the thermal and chemical stresses. to which they will be subject.
  • a single glass furnace therefore generally comprises several classes of refractory AZS distributed in different places.
  • AZS refractories consist of different phases: alumina-alpha crystals (corundum), zirconia crystals and a glassy phase.
  • the crystals of zirconia and alumina can be combined to form a mixture called eutectic.
  • eutectic When zirconia is not associated, it is called free or primary. Its shape is usually spherical or nodular. It can sometimes be in dendritic form and appear nodular when observed in section.
  • the vitreous phase in which the tracer elements are contained is the first phase to dissolve.
  • concentration of these tracer elements can therefore decrease with the residence time of the "stones" in the oven, to the point that these tracer elements become difficult to detect during chemical analyzes. It is, moreover, frequently that glass products of different compositions are successively produced in the same glass furnace without the refractories being changed. It is therefore not impossible that one of the manufactured glass products may contain the same elements as those contained as tracers in the refractories. The detection of the tracer elements is then all the more difficult.
  • the present invention overcomes these problems.
  • the invention does not require the addition of tracer elements in the composition of AZS refractories. It is therefore adaptable to all refracted AZS refractories regardless of their origin.
  • the invention is based on the idea that the morphological parameters of the nodular primary zirconia crystals contained in the "stones" can be compared to the morphological parameters of the primary nodular zirconia crystals contained in the refractories from which they are derived, said refractories possibly having undergone physicochemical alterations. It is thus possible to identify the class of refractory AZS responsible for defects in a glass product and, thus, to provide the furnace glass operator with a more precise indication of the location of the furnace where he must concentrate his efforts to stem the appearance of faults by changing the furnace control parameters.
  • the invention relates to a method for identifying the AZS electro-fused refractory class corresponding to the AZS electrically fluxed refractory (s) which generates (s) visible AZS refractory "stones" as defects in a glass product manufactured in a glass furnace equipped with AZS class C électr fused refractories . different, said method comprising the following steps:
  • zirconia crystals contained in AZS refractories or AZS refractory "stones", which are not associated with corundum, are called primary or free zirconia crystals.
  • nodular primary zirconia crystals primary zirconia crystals having a nodule shape or having a nodular form.
  • the primary nodular zirconia crystals which may sometimes be dendritic in shape but appear nodular when observed in section or in a plane, are also considered nodular primary zirconia crystals.
  • the crystals of eutectic corundum-zirconia are called eutectic zirconia crystals.
  • AZS refractories corresponding to classes furnace refractories used for the measurement of the values li j of each parameter P j may be new refractories, having undergone no heat or chemical treatment, or refractories having undergone physico-chemical transformations.
  • transformations can be generated in many ways. As a non-limiting example, they can be reproduced in the laboratory by simulating the conditions of the oven.
  • the refractories may be brought into contact with a glass of composition comparable to that produced in the oven and under temperature conditions comparable to those existing in said oven.
  • refractory fragments which are then immersed in a glass for a determined period of time in order to simulate the interactions that a "stone" undergoes with the glass bath in the oven.
  • the refractories AZS corresponding to the classes C k of the furnace refractories are fragments of refractory AZS corresponding to said classes C k , said fragments having undergone physico-chemical changes in a glass bath of composition similar to that of the glass product under conditions of temperatures similar to those of said furnace.
  • the refractories AZS corresponding to the classes C k of the furnace refractories are refractory from the dismantling of another furnace having produced a glass of composition similar to that of the glass product.
  • the morphological parameters P j measured for the primary nodular zirconia crystals can be selected from: roundness, strength, circularity, aspect ratio, perimeter, total area, convex area and maximum Feret diameter.
  • the maximum Feret diameter dFmax is the large distance between any two parallels tangent to the particle.
  • the minimum Feret diameter dFmin is the smallest distance between any two parallel tangents to the particle.
  • the aspect ratio is defined as the ratio of the lengths of the major axis AxMaj and the minor axis AxMi1l of the smaller the ellipse surrounding the particle according to the formula
  • Roundness is defined as the ratio of the total area At along the length of the major axis
  • the convex area Ac is the area delimited by the convex envelope of the particle, this convex envelope being defined so that any segment defined by two points chosen in the particle is contained in this envelope.
  • Solidity is defined as the ratio of the total area At to the convex area Ac according to the formula
  • the number of morphological parameters P j whose values are measured for the primary nodular zirconia crystals is at least two, in particular at least four or even at least six, preferably at least eight.
  • the measurement of the values V> i j of the morphological parameters P j can be carried out on the basis of micrographic images acquired by means of an optical or electronic observation device.
  • an observation device may be an optical microscope or a scanning electron microscope, both of which are generally adapted to the observation of the microstructure of AZS "stones", particularly with the observation of nodular primary zirconia crystals.
  • the optical or electronic observation devices may be equipped with an acquisition system making it possible to record images of the microstructures, also called micrographic images, on recording media.
  • micrographic images are in digital or electronic format and are stored on computer-readable record carriers.
  • micrographic images are preferably acquired with a sufficient resolution so that the microstmcture of the AZS "stones", and in particular the nodular primary zirconia crystals, are clearly visible and defined.
  • the measurement of the values Morphological parameters P j may comprise a step of digital processing of the micrographic images.
  • the digital processing can be advantageously assisted by one or more calculation units. It then generally consists of a series of mathematical operations for selecting characteristic objects and extracting information from them. This characteristic makes it possible to automate the measurements on several tens, hundreds or thousands of micrographic images on which several tens of nodular primary zirconia crystals can be visible.
  • Calculation units are included for example in the central processing units (CPUs), also called processors.
  • CPUs central processing units
  • the micrographic images and the results of the digital processing can be stored on electronic storage media so as to make them accessible for the execution of the other steps of the method of the invention.
  • the digital processing comprises a step of selecting nodular primary zirconia crystals by segmentation according to a thresholding in gray levels.
  • digital micrographic images of the microstructures of AZS "stones" are acquired using an optical or electronic observation device. They are preferably grayscale encoded, or, if color-coded, they are converted to grayscale using a suitable digital format converter. This step can be assisted advantageously by one or more calculation units.
  • the zirconia crystals When the microstructure of the AZS "stones" is observed using an optical or electronic microscope, the zirconia crystals have a generally very light or even white color on the grayscale micrographic images, in contrast to the rest of the images. components of the microstructure. It is then possible to set a threshold value (J s of the gray level beyond which only the pixels of the image having a higher numerical value are displayed.) Under such conditions, only the zirconia crystals can be displayed and This threshold value (J s can be determined manually or using a calculation algorithm, such as the Otsu method, from a histogram of the gray levels of the micrographic image.
  • the digital processing comprises a step of selecting primary nodular zirconia crystals by segmentation along watershed lines, also called “watershed”. As in the first variant, this step relies on the use of digital micrographic images of the microstructures of grayscale AZS "stones" using an optical or electronic observation device.
  • This segmentation method has several variants.
  • One of them is to treat the micrographic images as a topographic map in which each pixel value represents a degree of elevation.
  • markers representing bas fonds They may be, for example, the pixels for which the gray values are maximum, which in this case corresponds to the pixels representing the zirconia crystals.
  • the pools assigned to each marker are then filled until they meet on so-called watershed lines. These dividing lines define the contours of the objects, which are in this case the zirconia crystals. In other words, from each marker the pixels are counted one by one until they meet on said lines. It is also possible to process micrographic images using a digital filter before performing segmentation along watersheds.
  • a filter is the Sobel filter which consists in calculating the intensity gradients of each pixel of the micrographic image by convoluting it with a previously defined convolution matrix. This filter makes it possible to detect the contours of the objects contained in the image.
  • the markers used in watershed segmentation are usually the pixels with the lowest gray level.
  • all zirconia crystals are detected including the eutectic zirconia crystals. It is therefore advantageous to be able to eliminate them in order to facilitate the measurement of the values V ij of the morphological parameters Pj of the nodular primary zirconia crystals.
  • Eutectic zirconia crystals and nodular primary zirconia crystals can be distinguished using a size criterion. Thus, all crystals whose size is below a certain manually or automatically defined critical size value can be eliminated. This critical value can be defined in pixels and thus depend on the resolution of the micrographic images.
  • a critical value can be at least 200 pixels, preferably at least 200 pixels. minus 400 pixels, or even at least 600 pixels.
  • These critical size values represent objects having a size less than at most 0.02%, preferably at most 0.04%, or even at most 0.06% of the size of the micrographic image.
  • the digital processing of the micrographic images may therefore advantageously comprise a step in which they are removed from said images before starting to measure the values Vij of the morphological parameters Pj of the primary nodular zirconia crystals.
  • the measurement values V> i j morphological parameters P j of the primary zirconia crystals nodular can be performed using a pixel count micrographic images defining the crystals.
  • the values obtained are then corrected by a scale factor corresponding to the spatial resolution of the image.
  • the total area At of a nodular primary zirconia crystal can be calculated by counting all the pixels representing said crystal on the micrographic image.
  • the value obtained is then multiplied by the real area represented by a pixel.
  • the perimeter Pe can be determined in the same way by counting the pixels delimiting the outline of the crystal.
  • the value is then multiplied by the distance represented by a pixel. Circularity can be calculated using the formula described above.
  • the use of this pixel count measurement method is not limiting in the present invention. Any other method of measurement may be suitable.
  • the accuracy of the measurements depends on the resolution of the micrographic images.
  • step c of the process of the invention designates the degree of dependence between the variations of the values of the morphological parameters of the two compared sets.
  • the class of AZS deep-film refractories corresponding to the AZS deep-cast refractory class at the origin of the "stones" is the one for which this degree of dependence is the highest. For example, it can be expressed as a probability value. In this case, this value should be at least 0.6, preferably at least 0.7 for the identification to be relevant.
  • the degree of dependence can be calculated according to different methods.
  • steps b and c are carried out by means of statistical processing.
  • This statistical processing may further include a prior step of reducing the values morphological parameters P j in principal components.
  • the statistical processing is based on the use of a decision tree forest and comprises the following steps:
  • each tree comprising a root, nodes, branches and leaves, each of said sheets representing a class C k of the deep-down refractories AZS, each of the nodes of the tree randomly representing a morphological parameter P j nodular primary zirconia crystals included in the electrically fused refractories AZS, each branch corresponding to a value X j or to an interval of values X j for the morphological parameter P j represented by the node which gives rise to said branch, the said values X j or intervals of values X j being defined from sets of values Ui j previously obtained on nodular primary zirconia crystals contained in refractories AZS corresponding to the classes C k of said furnace refractories;
  • the accuracy of class C k identification usually depends on the number of decision trees in the forest. It is advantageously greater than or equal to the number of morphological parameters j , preferably greater than or equal to 5.
  • the statistical processing is based on the use of wide margin separators and comprises the following steps:
  • each dimension represents a morphological parameter P j , of sets of values U i of the morphological parameters p j of nodular primary zirconia crystals contained in refractories AZS corresponding to the classes C k of said furnace refractories, said sets of values being distinguished so as to form clusters A associated with the class C k of the electromagnetic fused refractories AZS to which these sets correspond;
  • the definition of the decision tree of the forest or of the domains D k requires that the values of the morphological parameters P j of the zirconia primary nodular crystals contained in refractories AZS corresponding to the classes C k refractories of the oven have been previously determined. They are preferably obtained according to the same methods as those used for the measurement of the values V i j primary nodular zirconia crystals contained in the "stones".
  • the values iq can be measured according to the same methods as those described in the first embodiment for measuring the values 1? I j .
  • the AZS refractories corresponding to the classes of the refractories C k may be observed using an optical or digital observation device in order to acquire micrographic images on which digital processing will be carried out so as to measure values parameters P j nodular zirconia crystals.
  • the observation of the nodular primary zirconia crystals contained in the refractories AZS corresponding to the classes C k of the furnace refractories may advantageously be carried out at the same magnification as that used for the observation of the primary nodular zirconia crystals contained in the "stones".
  • micrographic images can be acquired with the same resolution in order to use the same digital processing.
  • the statistical processing can be advantageously by one or more calculation units. It usually consists of algorithms for processing the values and Vi j according to the process steps described above.
  • the numerical results of the statistical processing can be stored on electronic storage media so as to make them accessible later.
  • CPUs and electronic storage media are usually part of the constituents of most computers.
  • Computer-assisted statistical processing is particularly advantageous when there are several hundred, in particular several thousands, even several tens of thousands of values.
  • the number of values for at least two morphological parameters P j is greater than 6000.
  • these values can be represented in a matrix form adapted to be stored in a format that can be deciphered by said computer.
  • the first and second characteristics of the invention may be combined.
  • the main advantage is that it can be fully automated using a computer program from micrographic images previously acquired on the "stones".
  • nodular zirconia crystals it is common for nodular zirconia crystals to be clustered together in the form of agglomerates, i.e. they are in contact with each other so that it is difficult to identify them individually, especially when the method according to the invention is computer assisted.
  • Values x> ij of the morphological parameters P j measured on such agglomerates are not representative of the individual nodular primary zirconia crystals. It may be appropriate not to consider these agglomerates when measuring the values Vi j morphological parameters P j .
  • These agglomerates can be discriminated by a shape parameter.
  • An example of such a shape parameter is the convexity coefficient defined for each crystal as the ratio of the difference between the convex area and the total area over the total area.
  • the primary nodular zirconia crystals whose values Morphological parameters P j are measured have a convexity coefficient, less than or equal to 0.3, in particular less than or equal to 0.2, preferably less than or equal to 0.1.
  • the values morphological parameters P j nodular primary zirconia crystals are average values Vi j morphological parameters P j of all of the primary zirconia crystals nodular observed on each micrograph image.
  • the main benefit is the decrease of the number of measured values Vi j of the morphological parameters P j without the accuracy of the identification of the refractory class being degraded.
  • the number of micrographic images from which average values Vi j of morphological parameters are measured is at least 30, in particular at least 50, preferably at least 100.
  • the invention therefore also relates to a computer program comprising instructions for carrying out the steps of any of the embodiments of the method of the invention.
  • This computer program can be saved on a computer-readable storage medium.
  • the subject of the invention is also one or more databases comprising sets of values Vj of morphological parameters Pj for nodular primary zirconia crystals contained in AZS refractories corresponding to classes C k of the refractories AZS of the furnace.
  • This database or these databases can be used for carrying out the steps of the method of the invention.
  • This or these databases may be stored on the same storage medium as that on which said computer program is registered, or on a different computer-readable storage medium.
  • the subject of the present invention is also a device for identifying the AZS electro-fused refractory class corresponding to the AZS electro-fluxed refractory (s) which generates (s) visible AZS refractory "stones" as defects in a product.
  • a measurement module for a set of P "stones", of the value Vi j of at least two morphological parameters P j of zirconia primary nodular crystals so as to obtain, for each morphological parameter, a set of t values V ⁇ ⁇ ;
  • a statistical comparison module for each morphological parameter P j , sets of t values! 3 ⁇ 4 ⁇ obtained at other sets of values Ui j previously obtained on nodular primary zirconia crystals contained in AZS refractories corresponding to the C k classes said furnace refractories;
  • the modules of the identification device may comprise, for example, programmable calculation submodules on which can be recorded one or more programs comprising instructions executable by these modules for performing the steps of the method of the invention. These submodules may be, for example, computers.
  • the measurement module may also comprise a micrographic image acquisition device on which the values Vj of morphological parameters Pj for nodular primary zirconia crystals are measured.
  • the identification module may also include an information display device as a result of the identification or acquisition of the refractory class AZS generating the "stones".
  • the method according to the invention can be implemented in a method of manufacturing a glass product in a glass furnace equipped with AZS electrofused refractories of different classes C.
  • the process according to the invention when it is used in such a manufacturing process, makes it possible to identify the class of electromagnetic fused refractories AZS corresponding to the (x) refractory (s) electrofused AZS which generates (s) "stones Refractory AZS visible, as defects, in the glass product
  • the method of manufacturing the glassware product in a glass furnace equipped with AZS electrofused refractories of different classes C k comprises the following successive stages:
  • the identification of the AZS electro-cast refractory class corresponding to the AZS electro-cast refractory (s) which generates (s) AZS refractory "stones" visible as defects in the glass product is determined by the implementation of an identification method according to the invention.
  • furnace control parameters that can be advantageously modified after the identification of the class of AZS fused refractories generating "stones" are: the fuel flow rates in the burners, the intensity of the currents flowing in the electrodes, the level the bath of liquid in the basin of the furnace, or the flow of the liquid. By modifying the values of these parameters, the temperature or the intensity of the convection currents in the liquid can be varied so as to reduce the corrosion of the electro-fused refractories AZS.
  • the method of manufacturing a glass product in which the method of the invention is implemented comprises one or more identification devices such as that described above.
  • the use of different measurement modules, statistical comparison and identification simplifies the dissemination and use of the method of the invention on a production site.
  • Information collected directly on the site can be transmitted to the measurement modules which will in turn supply the following according to the steps of the method of the invention. This transmission may, for example, be carried out by means of wired or non-wired telecommunication networks.
  • FIG. 1 is a graphic representation, in diagram form, of the identification method of the invention.
  • Figure 2 is a schematic representation of an identification device according to a first embodiment.
  • Figure 3 is a schematic representation of an identification device according to a second embodiment.
  • FIG. 4 is a graphic representation, in the form of a diagram, of a first embodiment of the method of the invention.
  • FIG. 5 is a graphic representation, in the form of a diagram, of a second embodiment of the method of the invention.
  • FIG. 6 is a micrographic image of the microstructure of an AZS electro-cast refractory "stone” in a soda-lime glass product.
  • FIG. 7 is a micrographic image of the microstructure of an AZS electro-cast refractory "stone” after digital processing of the image of FIG. 6 according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 8 is a graphical representation, according to one embodiment of the invention, of domains D k formed by the intersection of hypersurfaces separating clusters A from iqy values of morphological parameters and nodular primary zirconia crystals associated with each Class C k AZS electro-cast refractories corresponding to AZS electro-cast refractory classes used in a glass furnace.
  • the identification method of the invention is shown in the form of a diagram in FIG. 1. The method comprises the following steps:
  • FIG. 2 An example of an identification device according to the invention in its general operation is shown schematically in FIG. 2.
  • a first stone 203a is removed 204 and inserted into an observation device 206 of a measurement module 205 also comprising a computer 207 having at least one central processing unit.
  • the observation device acquires digital micrographic images of the stone 203a and transmits them to the computer 207 using a suitable communication means.
  • the computer 207 measures, by a digital processing of the micrographic images, the value at least two parameters morphological P j of i primary zirconia crystals nodular so as to obtain, for each morphological parameter P j, a set of values T 1? i j.
  • the measurement of the values V ij of the morphological parameters P i of zirconia primary nodular crystals is carried out for several "stones" 203a-d.
  • the set of values is transmitted by the measurement module 205 to the statistical comparison module 208 by means of a suitable communication means.
  • the statistical comparison module 208 comprises a computer 209 equipped with at least one central processing unit 209 and a database 210.
  • the database 210 contains the morphological parameter values P j previously obtained on cubic primary zirconia crystals in AZS refractories corresponding to the classes C k of said furnace refractories used for the manufacture of the glass product 201.
  • the database 210 may be stored on a computer-readable storage medium. This storage medium may, for example, be integrated into the storage medium of the computer 209 or be a storage medium distinct from that of the computer 209.
  • the storage medium on which the database is stored can also be a storage medium of another "server” computer, not shown, with which the computer 209 says customer "exchange of digital information by a suitable telecommunication means.
  • the computer 209 performs the statistical comparison for each morphological parameter
  • the identification module 211 comprising a computer 212 and a display device 213 to communicate information to a not shown operator.
  • the computer 212 of the identification module 211 identifies the class C k of electromagnetic fused refractories AZS for which said sets of values and the comparisons show a maximum statistical correlation.
  • the identity of the class is then communicated to the operator via the display device 213 in a format that can be deciphered for a human being.
  • FIG. 3 represents another embodiment of an identification device according to the invention in which the measurement, statistical comparison and identification modules are grouped together in one and the same module 301.
  • This module 301 comprises a device of FIG. observation 206, a computer 302 provided with at least one central processing unit, a database 210 and a display device 213.
  • a first stone 203a is removed 204 and then inserted into an observation device 206.
  • the observation device acquires digital micrographic images of the stone 203a and transmits them to the computer 302 using a suitable communication means .
  • the computer 302 measures, by digital processing of the micrographic images, the value Vi j of at least two morphological parameters P j of zirconia primary nodular crystals so as to obtain, for each morphological parameter P j , a set of t values 1? i j . Measuring values 1 morphological parameters j t primary nodular zirconia crystals is performed for several "stones" 203a-d.
  • the database 210 contains the values U i j morphological parameter P j previously obtained on nodular primary zirconia crystals contained in refractories AZS corresponding to the classes C of said oven refractories used for the manufacture of the glass product 201.
  • the database 210 can be stored on a computer-readable storage medium. This storage medium may, for example, be integrated with the storage medium of the computer 302 or be a storage medium distinct from that of the computer 302. In the latter case, it may be decrypted using a device adapted to decryption communication with the computer 302.
  • the storage medium on which is stored the database can also be a storage medium of another computer "server", not shown, with which the computer 302 "client »Exchange of digital information by a suitable telecommunication means.
  • the computer 302 performs the statistical comparison for each morphological parameter P j , sets of t values 1 obtained at the other sets of values Ui j retrieved by reading the database 210. Next, the same computer 302 identifies the class of electromagnetic fused refractories AZS for which said sets of values and the comparisons show a maximum statistical correlation. The class identity is then by the computer 302 communicated to the operator via a display device 213 in a format that can be read by a human.
  • One embodiment of the identification method of the invention is represented in the form of a diagram in FIG. 4.
  • the measurement of the value Vi j of at least two morphological parameters P j of t nodular primary zirconia crystals is performed using digital micrographic image processing, possibly assisted by a computer having at least one central processing unit.
  • the identification method comprises the following steps: at. the measurement E101, for a set of P "stones" A100, of the value Vi j of at least two morphological parameters P j of zirconia primary nodular crystals so as to obtain, for each morphological parameter P j , a set of t values A101, said measuring step E101 comprises the following steps:
  • FIG. 5 Another embodiment of the identification method of the invention is shown in the form of a diagram in FIG. 5.
  • Statistical comparison steps El 02 and identification E103 are performed using a processing statistic, possibly assisted by a computer equipped with at least one central processing unit.
  • the method comprises the following steps:
  • each dimension represents a morphological parameter py
  • FIG. 6 provides an example of a micrographic image of the microstructure of an AZS electro-cast refractory "stone" in a soda-lime glass product.
  • the microstructure comprises nodular primary zirconia crystals 601, eutectic zirconia crystals 602 and a vitreous phase 603.
  • the micrographic image was acquired in the backscattered electron detection mode at 15 kV with a magnification 200.
  • Fig. 7 shows the micrographic image of Fig. 6 after the selection step E401b of FIG. 4.
  • the selection step E401b makes it possible to select some of the nodular primary zirconia crystals 601 to measure the iqy values of the morphological parameters py.
  • This selection step comprises, firstly, an operation of removing all the zirconia crystals straddling or truncated by the edges of the micrographic image. Next, it comprises a zirconia crystal preservation operation whose size is greater than 0.04% of the size of the micrographic image in order to eliminate the primary zirconia crystals. nodular. Finally, it comprises an operation for removing nodular primary zirconia crystals whose convexity coefficient is less than 0.1. No special order is required in the execution of these operations.
  • the values Vi j of the morphological parameters P j are measured for each of the crystals in accordance with the step E401c of FIG. 4. These selection steps E401b and E401c are repeated on each image. micrographic obtained in step E401a so as to obtain sets of values Ui j morphological parameters P j . These sets of values can then be combined into a single set and then stored, for example, as a database in the memory of a computer or computer-readable storage medium, for the purpose of enabling performing the following steps E402 and E403 of the method of the invention.
  • FIG. 8 illustrates, by way of example, the effects of a statistical processing 193 Ui j values of 8 morphological parameters P j as E501a and E501b steps of the identification method of Figure 5.
  • This figure graphically illustrates the domains D 1 D 2 and D 3 formed by the intersection of hypersurfaces 801 separating three clusters of values iq of morphological parameters P j nodular primary zirconia crystals associated with three classes, C 2 and C 3, of refractories electromagnetic fused AZS corresponding to three classes of AZS fused refractories that can be used in a glass furnace.
  • the three clusters corresponding to each of the classes, C 2 and C 3 are constituted by the empty figures in the form of round, square and rhombus respectively.
  • FIG. 8 represents the domains, the hypersurfaces and the clusters after projection on a plane defined by the two main eigenvectors of the correlation matrix of the 193 values.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé d'identification de la classe de réfractaires électrofondus AZS correspondant au(x) réfractaires(s) électrofondus AZS qui génère(nt) des « pierres » de réfractaire AZS visibles, comme défauts, dans un produit verrier fabriqué dans un four verrier muni de réfractaires électrofondus AZS de classes Ckdifférentes. Le procédé comprend une étape de mesure (E101), pour un ensemble deP« pierres » (A100), de la valeurVijd'au moins deux paramètres morphologiquesPjde i cristaux de zircone primaires nodulaires de manière à obtenir un ensemble de i valeursVij; une étape de comparaison statistique (E102) des ensembles de i valeursVij(A101) obtenues à d'autres ensembles de valeursUjy(A102) préalablement obtenues sur des cristaux de zircone primaires nodulaires contenus dans des réfractaires AZS correspondant aux classes Ckdesdits réfractaires du four; et une étape d'identification (E103) de la classe Ck(A103).

Description

Procédé d’identification de la classe de réfractaires électrofondus AZS générant des
« pierres » dans un produit verrier
La présente invention concerne un procédé d’identification d’une classe de réfractaire électrofondu AZS (Alumine Zircone Silice) générant des « pierres » de réfractaire AZS visibles, comme défauts, dans un produit verrier fabriqué dans un four verrier muni de réfractaires électrofondus AZS de classes différentes.
De nombreux produits verriers sont fabriqués par la fusion et l’affinage d’un mélange vitrifiable de matières premières comprenant des composés tels que des oxydes, des carbonates, des sulfates et des nitrates. Ces deux étapes sont réalisées dans des fours dont les principaux éléments constitutifs sont des réfractaires pouvant résister aux hautes températures ainsi qu’aux environnements corrosifs que sont, d’une part, les gaz générés lors de la fusion du mélange vitrifiable de matières premières et, d’autre part, le liquide issu de cette fusion. Les fours verriers comprennent ainsi généralement un très grand nombre de familles de réfractaires, disposées à différents endroits selon leur résistance aux hautes températures et à la corrosion.
Un produit verrier de qualité doit être exempt de tout défaut susceptible de dégrader ses propriétés physico-chimiques, optiques et esthétiques. Les défauts rendent les produits inutilisables et réduisent, par conséquent, les rendements de production. Or, malgré leur résistance à la température et aux environnements corrosifs, les réfractaires peuvent être des sources de défauts.
En particulier, les réfractaires en contact avec le liquide formé lors de la fusion du mélange vitrifiable de matières premières, sont progressivement corrodés par ce liquide. L’intensité de cette corrosion dépend de la température, de la composition des réfractaires et de la composition du liquide ainsi que de l’intensité des courants de convection thermique qui l’affectent. Dans les zones terminales du four dans lesquelles le liquide est refroidi, bien que les températures soient moins élevées, la corrosion reste cependant non négligeable. Cette corrosion se caractérise par une dilution faible et progressive du réfractaire, une formation éventuelle de bulles à l’interface entre le verre et le réfractaire et, surtout, par une libération, par le réfractaire, de fragments de matière dont la faible dissolution dans le liquide en permet parfois la survie pendant toute la durée de séjour du liquide dans le four. Ces fragments sont généralement appelés « pierres » et constituent des défauts rédhibitoires pour la qualité du produit verrier. Lorsque de telles « pierres » apparaissent, l’art du verrier consistera à en chercher les causes et à modifier les paramètres de conduite de four tels que les températures des différentes zones de fusion et d’affinage, le niveau et le débit du liquide, de manière à endiguer cette apparition. Toutefois, avant de pouvoir agir, un verrier doit connaître quel réfractaire en particulier est à l’origine des « pierres ». Il fondera notamment son jugement sur la composition et la microstructure des défauts, qui lui fourniront de précieuses indications sur le type de réfractaire incriminés. Or, les fours verriers peuvent comprendre un très grand nombre de réfractaires d’une même famille, structurellement similaires, localisés à différents endroits d’un même four. Par conséquent, si l’analyse des « pierres » permet d’identifier la famille du produit réfractaire les générant, souvent elle ne permet pas de discriminer les différentes classes de réfractaires d’une même famille et ainsi de localiser plus précisément dans le four la classe qui en est responsable.
Ce problème affecte particulièrement les réfractaires électrofondus AZS (Alumine Zircone Silice) fondés sur le système A1203— ZrOz— Si02. Ces réfractaires sont utilisés dans les fours pour la fabrication de la plupart des produits verriers, tels que les verres sodocalciques, les aluminosilicates ou encore les fluorosilicates. La plupart des fours à bassins, qu’ils soient électriques ou à flammes, utilisés notamment pour la fabrication de verre plat ou de verre mince ou pour la fabrication de produits de conditionnement tels que les bouteilles ou les pots, sont équipés de tels réfractaires.
Les réfractaires électrofondus AZS sont obtenus par solidification en moule d’un mélange fondu de matières premières comprenant majoritairement de l’oxyde d’aluminium, de l’oxyde de silicium et de l’oxyde de zirconium. L’ensemble des réfractaires électrofondus AZS forment une même famille, ils se distinguent cependant en plusieurs classes ou nuances en fonction de leurs teneurs en chacun des oxydes principaux et des procédés utilisés pour leur fabrication. De nombreux exemples de compositions et de procédés sont décrits dans l’état de la technique (WO2014029558, WO2016006531, WO2016013384, W02016068111,
US2271367, US2271366, US3079452, EPI 122224, EPI 805118). Chacune de ces classes possède des propriétés physico-chimiques particulières, notamment des résistances thermiques et à la corrosion différentes, qui vont conditionner leur utilisation dans certaines parties d’un four verrier en fonction de la nature et de l’intensité des sollicitations thermiques et chimiques auxquelles elles seront soumises. Un même four verrier comprend donc généralement plusieurs classes de réfractaires AZS réparties à différents endroits.
Les réfractaires AZS sont constitués de différentes phases : des cristaux alumine-alpha (corindon), des cristaux de zircone et une phase vitreuse. Les cristaux de zircone et d’alumine peuvent être associés pour former un mélange dit eutectique. Lorsque la zircone n’est pas associée, elle est dite libre ou primaire. Sa forme est généralement sphérique ou nodulaire. Elle peut être parfois sous forme dendritique et apparaître nodulaire lorsqu’elle est observée en section.
Lorsqu’un réfractaire AZS se dégrade en cours d’utilisation, il peut libérer des « pierres » visibles, comme défauts, dans le produit verrier. Ces « pierres » possèdent généralement une microstructure très caractéristique lorsqu’elles sont observées selon un plan de coupe, autrement dit en section : des cristaux de zircone primaires nodulaires souvent noyés dans une gangue vitreuse fortement enrichie en oxyde d’aluminium. Toutefois, cette seule caractéristique microstructurale semble insuffisante pour discriminer, à partir de l’analyse microstructurale des défauts, les différents classes d’AZS utilisées dans un même four, et, ainsi, de localiser celle qui en serait la source. Le conducteur de four est ainsi privé d’une information utile pour modifier les paramètres de conduite du four de manière à interrompre l’apparition de tels défauts, ou au moins à en réduire la fréquence.
Il existe des méthodes d’identification des sources de « pierres » fondées sur l’ajout d’éléments traceurs dans la composition du réfractaire lors de sa fabrication, par exemple WO2011051162. Lorsqu’un réfractaire génère des « pierres », celui-ci est identifié à l’aide d’une analyse chimique de ces mêmes éléments traceurs susceptibles d’être contenus dans ces « pierres ». Cette méthode a deux inconvénients majeurs.
Tout d’abord, elle requiert que le fabricant de réfractaire ajoute ces éléments traceurs lors de la fabrication des réfractaires. Dans le cas des réfractaires AZS, ces éléments ségrégent majoritairement dans leur phase vitreuse et peuvent modifier les propriétés physico-chimiques et rhéologiques finales des réfractaires. Cela nécessite des ajustements des procédés de fabrication pour conserver les performances des produits. Il faut en outre assurer que les éléments traceurs, généralement présents à l’état de traces, soient répartis de manière homogène dans les réfractaires.
Ensuite, dans les « pierres » d’AZS, la phase vitreuse dans laquelle les éléments traceurs sont contenus, est la première phase à se dissoudre. La concentration de ces éléments traceurs peut donc diminuer avec le temps de séjour des « pierres » dans le four, au point que ces éléments traceurs deviennent difficilement détectables lors des analyses chimiques. Il est, par ailleurs, fréquent que des produits verriers de compositions différentes soient successivement produits dans un même four verrier sans que les réfractaires soient changés. Il n’est alors pas impossible qu’un des produits verriers fabriqués puissent contenir les mêmes éléments que ceux contenus comme traceurs dans les réfractaires. La détection des éléments traceurs est alors d’autant plus difficile.
La présente invention remédie à ces problèmes. En particulier, par rapport à l’état de la technique, l’invention ne nécessite pas l’ajout d’éléments traceurs dans la composition des réfractaires AZS. Elle est donc adaptable à tous les réfractaires AZS électrofondus quelle que soit leur origine.
L’invention est fondée sur l’idée que les paramètres morphologiques des cristaux de zircone primaires nodulaires contenus dans les « pierres » peuvent être comparés aux paramètres morphologiques des cristaux de zircone primaires nodulaires contenus dans les réfractaires dont ils sont issus, lesdits réfractaires ayant éventuellement subi des altérations physico-chimiques. Il est ainsi possible d’identifier la classe de réfractaires AZS responsable de défauts dans un produit verrier et, ainsi, de fournir au verrier conducteur de four une indication plus précise de l’endroit du four où il doit concentrer ses efforts pour endiguer l’apparition des défauts en modifiant les paramètres de conduite de four.
L’invention concerne un procédé d’identification de la classe de réfractaires électrofondus AZS correspondant au(x) réfractaire (s) électrofondus AZS qui génère(nt) des « pierres » de réfractaire AZS visibles, comme défauts, dans un produit verrier fabriqué dans un four verrier muni de réfractaires électrofondus AZS de classes C ¾. différentes, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
a. la mesure, pour un ensemble de P « pierres », de la valeur Vij d’au moins deux paramètres morphologiques Pj de t cristaux de zircone primaires nodulaires de manière à obtenir, pour chaque paramètre morphologique Pj, un ensemble de t valeurs
Figure imgf000006_0001
b. la comparaison statistique, pour chaque paramètre morphologique Pj, des ensembles de t valeurs
Figure imgf000006_0002
obtenues à d’autres ensembles de valeurs iq préalablement obtenues sur des cristaux de zircone primaires nodulaires contenus dans des réfractaires AZS correspondant aux classes Ck desdits réfractaires du four ; c. l’identification de la classe Ck de réfractaires électrofondus AZS pour laquelle lesdits ensembles de valeurs comparés présentent une corrélation statistique maximale.
Dans la suite du texte, sont appelés cristaux de zircone primaire ou libre les cristaux de zircone, contenus dans les réfractaires AZS ou dans les « pierres » de réfractaire AZS, qui ne sont pas associés au corindon. Sont appelés cristaux de zircone primaires nodulaires les cristaux de zircone primaires ayant une forme de nodule ou présentant une forme nodulaire. Les cristaux de zircone primaires nodulaires qui peuvent être parfois de forme dendritique mais apparaître nodulaire lorsqu’ils sont observés en section ou dans un plan sont également considérés comme cristaux de zircone primaire nodulaire.
Sont appelés cristaux de zircone eutectique les cristaux de l’eutectique corindon- zircone.
Les réfractaires AZS correspondant aux classes
Figure imgf000007_0001
des réfractaires du four utilisés pour la mesure des valeurs lij de chaque paramètre Pj peuvent être des réfractaires neufs, n’ayant subi aucun traitement thermique ou chimique, ou des réfractaires ayant subi des transformations physico-chimiques.
Il peut être avantageux que les valeurs
Figure imgf000007_0002
soient obtenues sur des réfractaires ayant subi des transformations physico-chimiques comparables à celles que peuvent connaître les réfractaires du four afin d’améliorer la précision de l’identification.
Ces transformations peuvent être générées de plusieurs façons. A titre d’exemple non limitatif, elles peuvent être reproduites en laboratoire en simulant les conditions du four. Les réfractaires peuvent être mis en contact avec un verre de composition comparable à celui produit dans le four et dans des conditions de température comparables à celles existantes dans ledit four. En particulier, il est possible d’utiliser des fragments de réfractaire, qui sont alors immergés dans un verre pendant une durée déterminée afin de simuler les interactions que subit une « pierre » avec le bain de verre dans le four. Les valeurs u^· sont ensuite acquises sur les cristaux de zircone primaires nodulaires contenus dans ces fragments.
Il est également possible d’utiliser des réfractaires issus du démantèlement d’un autre four verrier mis à l’arrêt et dans lequel la composition du verre était, de préférence, relativement proche de celle du verre produit dans le four pour lequel le procédé de l’invention est utilisé.
Dans un mode particulier de réalisation de l’invention, les réfractaires AZS correspondant aux classes Ck des réfractaires du four sont des fragments de réfractaire AZS correspondant auxdites classes Ck, lesdits fragments ayant subi des transformation physico chimiques dans un bain de verre de composition similaire à celle du produit verrier dans des conditions de températures similaires à celles dudit four.
Dans un autre mode de réalisation, les réfractaires AZS correspondant aux classes Ck des réfractaires du four sont des réfractaires provenant du démantèlement d’un autre four ayant produit un verre de composition similaire à celui du produit verrier. Les paramètres morphologiques Pj mesurés pour les t cristaux de zircone primaires nodulaires peuvent être choisis parmi : rondeur, solidité, circularité, rapport d’aspect, périmètre, aire totale, aire convexe et diamètre de Feret maximum.
Ces paramètres morphologiques sont des paramètres dont les définitions sont connues de l’état de la technique. A des fins de clarté, elles sont rappelées ci- après.
Lorsqu’une particule, en l’espèce un cristal de zircone primaires nodulaires, est observée en coupe selon un plan, sa circularité, aussi appelée « sphéricité », est définie comme le rapport
At
de son aire totale At sur son périmètre Pe élevé au carré selon la formule An
Figure imgf000008_0001
Le diamètre de Feret maximum dFmax est la grande distance entre deux quelconques parallèles tangentes à la particule. Le diamètre de Feret minimum dFmin est la plus petite distance entre deux quelconques parallèles tangentes à la particule.
Le rapport d’aspect est défini soit comme le rapport des longueurs de l’axe majeur AxMaj et de l’axe mineur AxMiïl de la plus petite l’ellipse entourant la particule selon la formule
AxMin
, soit comme le rapport des diamètres de Feret minimum et maximum selon la formule
AxMax
dFmin
dFmax'
La rondeur est définie comme le rapport de l’aire totale At sur la longueur de l’axe majeur
Ai
AxMaj élevée au carré selon la formule An - -.
AxMaj z
L’aire convexe Ac est l’aire délimitée par l’enveloppe convexe de la particule, cette enveloppe convexe étant définie de sorte que tout segment défini par deux points choisis dans la particule soit contenu dans cette enveloppe.
La solidité est définie comme le rapport de l’aire totale At sur l’aire convexe Ac selon la formule
Cette liste de paramètres morphologiques est ni exhaustive, ni limitative. Le nombre de paramètres morphologiques Pj dont les valeurs sont mesurées pour les t cristaux de zircone primaires nodulaires est d’au moins deux, en particulier d’au moins quatre, voire d’au moins six, de préférence d’au moins huit.
La mesure des valeurs V>ij des paramètres morphologiques Pj peut être réalisée à partir d’images micrographiques acquises à l’aide d’un dispositif d’observation optique ou électronique. Un tel dispositif d’observation peut être un microscope optique ou un microscope électronique à balayage, tous deux étant généralement adaptés à l’observation de la microstructure des « pierres » d’AZS, particulièrement à l’observation des cristaux de zircone primaires nodulaires.
L’observation d’un matériau à l’aide d’un microscope requiert généralement la préparation de ce matériau sous la forme de sections planes ou lames minces polies à l’aide de toiles abrasives. Ces méthodes de préparation sont connues de l’homme du métier et fréquemment utilisées dans le domaine d’application de l’invention. Les « pierres » d’AZS visibles, comme défauts, dans un produit verrier fabriqué dans un four verrier, peuvent être préparées selon l’une de ces méthodes. L’utilisation de ces méthodes de préparation n’a aucun caractère limitatif. Toute autre méthode peut être utilisée tant qu’elle reste adaptée à l’observation des cristaux de zircone primaires nodulaires dans les « pierres » d’AZS.
Les dispositifs d’observation qu’ils soient optiques ou électroniques peuvent être dotés de système d’acquisition permettant d’enregistrer des images des microstructures, aussi appelées images micrographiques, sur des supports d’enregistrement. Actuellement, la plupart des images micrographiques sont au format numérique ou électronique et sont stockées sur dans des supports d’enregistrement déchiffrables par ordinateur.
Les images micrographiques sont de préférence acquises avec une résolution suffisante de manière que la microstmcture des « pierres » d’AZS, et notamment les cristaux de zircone primaires nodulaires, soient clairement visibles et définis.
Selon une première caractéristique de l’invention, la mesure des valeurs
Figure imgf000009_0001
des paramètres morphologiques Pj peut comprendre une étape de traitement numérique des images micrographiques. Le traitement de numérique peut être avantageusement assisté par une ou plusieurs unités de calcul. Il consiste alors généralement en une suite d’opérations mathématiques permettant de sélectionner des objets caractéristiques et d’en extraire des informations. Cette caractéristique permet d’automatiser les mesures sur plusieurs dizaines, centaines ou milliers d’images micrographiques sur lesquelles plusieurs dizaines de cristaux de zircone primaires nodulaires peuvent être visibles.
Des unités de calcul sont incluses par exemple dans les unités de centrale de traitement (UCT), aussi appelées processeurs. Les images micrographiques et les résultats du traitement numérique peuvent être stockés sur des supports électroniques de stockage de manière à les rendre accessibles pour l’exécution des autres étapes du procédé de l’invention.
Des unités centrales de traitement et des supports électroniques de stockage font généralement partie des constituants de la plupart des ordinateurs, et sont mis en œuvre par ceux-là. Dans une première variante de la première caractéristique de l’invention, le traitement numérique comprend une étape de sélection des cristaux de zircone primaires nodulaires par segmentation selon un seuillage en niveaux de gris. Pour cela, des images micrographiques numériques des microstructures des « pierres » d’AZS sont acquises à l’aide d’un dispositif d’observation optique ou électronique. Elles sont de préférence codées en niveaux de gris, ou, si elles ont été codées en couleurs, elles sont converties en niveaux de gris à l’aide d’un convertisseur de format numérique adapté. Cette étape peut être assistée avantageusement par une ou plusieurs unités de calcul.
Lorsque la microstructure des « pierres » d’AZS est observée à l’aide d’un microscope optique ou électronique, les cristaux de zircone ont une couleur généralement très claire voire blanche sur les images micrographiques codées en niveaux de gris, contrairement au reste des constituants de la microstructure. Il est alors possible de fixer une valeur seuil (Js du niveau de gris au-delà de laquelle seuls les pixels de l’image ayant une valeur numérique supérieure sont affichés. Dans de telles conditions, seuls les cristaux de zircone peuvent être affichés et sélectionnés. Cette valeur seuil (Js peut être déterminée manuellement ou à l’aide d’un algorithme de calcul, tel que la méthode d’Otsu, à partir d’un histogramme des niveaux de gris de l’image micrographique.
Dans une deuxième variante de la première caractéristique de l’invention, le traitement numérique comprend une étape de sélection des cristaux de zircone primaires nodulaires par segmentation selon des lignes de partage des eaux, aussi appelée « watershed ». Comme dans la première variante, cette étape repose sur l’utilisation d’images micrographiques numériques des microstructures des « pierres » d’AZS codées en niveaux de gris à l’aide d’un dispositif d’observation optique ou électronique.
Cette méthode de segmentation a plusieurs variantes. L’une d’elles consiste à traiter les images micrographiques comme une carte topographique dans laquelle chaque valeur de pixel représente un degré d’élévation. Pour chaque image, il est d’abord défini des marqueurs représentant des fonds de bassin. Ils peuvent être par exemple les pixels pour lesquels les valeurs de gris sont maximales, ce qui en l’espèce correspond aux pixels représentant les cristaux de zircone. Les bassins attribués à chaque marqueur sont ensuite remplis, jusqu’à ce qu’ils se rencontrent sur des lignes dites lignes de partage des eaux. Ces lignes de partages définissent les contours des objets, qui sont en l’espèce les cristaux de zircone. Autrement dit, depuis chaque marqueur les pixels sont comptabilisés un à un jusqu’à ce qu’ils se rencontrent sur lesdites lignes. Il est également possible de traiter les images micrographiques à l’aide d’un filtre numérique avant de réaliser la segmentation selon des lignes de partage des eaux. Un exemple de filtre est le filtre de Sobel qui consiste à calculer les gradients d’intensité de chaque pixel de l’image micrographique par sa convolufion avec une matrice de convolution préalablement définie. Ce filtre permet de détecter les contours des objets contenus dans l’image. Lorsqu’une image a été traitée avec un tel filtre, les marqueurs utilisés lors de la segmentation selon des lignes de partage des eaux sont généralement les pixels ayant le plus faible niveau de gris.
L’emploi de l’une ou de l’autre de ces deux variantes de la première caractéristique de l’invention, et de l’emploi éventuel d’un filtre numérique dépend de la qualité des images micrographiques, en particulier de leur résolution. De manière générale, il peut être préférable d’employer la seconde variante ainsi qu’un filtre numérique tel que le filtre de Sobel lorsque l’invention est mise en œuvre sur des images micrographiques dont la résolution est variable.
Dans les deux variantes de la première caractéristique de l’invention, tous les cristaux de zircone sont détectés y compris les cristaux de zircone eutectique. Il est donc avantageux de pouvoir les éliminer afin de faciliter la mesure des valeurs V ij des paramètres morphologiques Pj des cristaux de zircone primaire nodulaire. Il est possible de distinguer les cristaux de zircone eutectique et les cristaux de zircone primaires nodulaires à l’aide d’un critère de taille. Ainsi, tous les cristaux dont la taille est inférieure à une certaine valeur critique de taille définie manuellement ou automatiquement peuvent être éliminés. Cette valeur critique peut être définie en pixels et donc dépendre de la résolution des images micrographiques. A titre d’exemple, pour des images micrographiques d’une résolution 1021x884 acquises à l’aide d’un microscope électronique à balayage avec un grossissement 200 fois, une valeur critique peut être d’au moins 200 pixels, de préférence d’au moins 400 pixels, voire d’au moins 600 pixels. Ces valeurs de taille critique représentent des objets ayant une taille inférieure à au plus 0,02%, de préférence au plus 0,04%, voire au plus 0,06% de la taille de l’image micrographique.
Sur des images micrographiques, il est fréquent que certains cristaux de zircone primaires nodulaires situés près des bords des images apparaissent tronqués par ces mêmes bords, c’est- à-dire que, lors de l’observation à l’aide du dispositif d’observation de l’acquisition des images micrographiques, une partie des cristaux se situait en-dehors de l’angle de champ optique dudit dispositif. Il est avantageux de ne pas mesurer les valeurs des paramètres morphologiques de ces cristaux car ces cristaux tronqués ne sont pas représentatifs de l’ensemble des cristaux. Le traitement numérique des images micrographiques pourra donc avantageusement comprendre une étape dans laquelle ils sont éliminés desdites images avant d’entreprendre la mesure des valeurs Vij des paramètres morphologiques Pj des cristaux de zircone primaires nodulaires. La mesure des valeurs V>ij des paramètres morphologiques Pj des cristaux de zircone primaires nodulaires tels que ceux décrits précédemment peut être réalisée à l’aide d’un comptage des pixels des images micrographiques définissant les cristaux. Les valeurs obtenues sont ensuite corrigées par un facteur d’échelle correspondant à la résolution spatiale de l’image. Par exemple, l’aire totale At d’un cristal de zircone primaire nodulaire peut être calculée en comptant l’ensemble des pixels représentant ledit cristal sur l’image micrographique. La valeur obtenue est ensuite multipliée par la surface réelle que représente un pixel. Le périmètre Pe peut être déterminé de la même manière en comptant les pixels délimitant le contour du cristal. La valeur est ensuite multipliée par la distance représentée par un pixel. La circularité peut être calculée à l’aide de la formule décrite précédemment. L’utilisation de cette méthode de mesure par comptage de pixels n’a aucun caractère limitatif dans la présente invention. Toute autre méthode de mesure peut convenir. La précision des mesures dépend de la résolution des images micrographiques.
Dans l’étape c du procédé de l’invention, l’expression « corrélation statistique » désigne le degré de dépendance entre les variations des valeurs des paramètres morphologiques des deux ensembles comparés. La classe de réfractaires éléctrofondus AZS correspondant à la classe de réfractaires éléctrofondus AZS à l’origine des « pierres » est celle pour laquelle ce degré de dépendance est le plus élevé. Il peut être par exemple exprimé sous la forme d’une valeur de probabilité. Dans ce cas, cette valeur devra être d’au moins 0,6, de préférence d’au moins 0,7 pour que l’identification soit pertinente. Le degré de dépendance peut être calculé selon différentes méthodes.
Selon une deuxième caractéristique de l’invention, les étapes b et c sont réalisées au moyen d’un traitement statistique. Ce traitement statistique peut comprendre en outre une étape préalable de réduction des valeurs
Figure imgf000012_0001
des paramètres morphologiques Pj en composantes principales.
Selon une première variante de la deuxième caractéristique de l’invention, le traitement statistique est fondé sur l’utilisation d’une forêt d’arbres décisionnels et comprend les étapes suivantes :
- la définition des arbres décisionnels de la forêt, chaque arbre comprenant une racine, des nœuds, des branches et des feuilles, chacune desdites feuilles représentant une classe Ck des réfractaires éléctrofondus AZS, chacun des nœuds de l’arbre représentant de manière aléatoire un paramètre morphologique Pj des cristaux de zircone primaires nodulaires compris dans les réfractaires électrofondus AZS, chaque branche correspondant à une valeur Xj ou à un intervalle de valeurs Xj pour le paramètre morphologique Pj représenté par le nœud qui donne naissance à la dite branche, les dites valeurs Xj ou intervalles de valeurs Xj étant définis à partir d’ensembles de valeurs Uij préalablement obtenues sur des cristaux de zircone primaires nodulaires contenus dans des réfractaires AZS correspondant aux classes Ck desdits réfractaires du four ;
- la sélection d’une classe Ck de réfractaires electrofondus AZS associée à une feuille de chaque arbre selon les valeurs
Figure imgf000013_0001
des paramètres morphologiques Pj de chaque cristal de zircone primaires nodulaires contenus dans les « pierres » ;
- l’identification de la classe Ck de réfractaires electrofondus AZS à laquelle le nombre d’arbres décisionnels attribuant lesdits cristaux est le plus élevé.
La précision de l’identification de la classe Ck dépend généralement du nombre d’arbres décisionnels de la forêt. Il est avantageusement supérieur ou égal au nombre de paramètres morphologiques j, de préférence supérieur ou égal à 5.
Selon une seconde variante de la deuxième caractéristique de l’invention, le traitement statistique est fondé sur l’utilisation de séparateurs à vaste marge et comprend les étapes suivantes :
- la représentation, dans un hyperespace dont chaque dimension représente un paramètre morphologique Pj, d’ensembles de valeurs U ^ des paramètres morphologiques pj de cristaux de zircone primaires nodulaires contenus dans des réfractaires AZS correspondant aux classes Ck desdits réfractaires du four, lesdits ensembles de valeur étant distingués de manière à former des amas A associés à la classe Ck des réfractaires électrofondus AZS auxquels ces ensembles correspondent ;
- la séparation des amas A par plusieurs hypersurfaces représentant les marges les plus vastes entre chacun des amas A, les intersections des hypersurfaces formant des domaines Dk qui sont ensuite associées à l’amas A qu’ils contiennent majoritairement ;
- la représentation, dans ledit hyperespace, des valeurs
Figure imgf000013_0002
de paramètres morphologiques Pj des cristaux de zircone des « pierres » d’AZS ; - l’identification de la classe Ck correspondant aux domaines Dk dans lesquels lesdites valeurs V>ij de paramètres morphologiques Pj des cristaux de zircone des « pierres » d’AZS sont majoritairement contenues.
Dans ce second mode de réalisation, la définition des arbres décisionnels de la forêt ou des domaines Dk requiert que les valeurs li^· des paramètres morphologiques Pj des cristaux de zircone primaires nodulaires contenus dans des réfractaires AZS correspondant aux classes Ck des réfractaires du four aient été préalablement déterminés. Ils sont de préférence obtenus selon les mêmes méthodes que celles utilisées pour la mesure des valeurs V ij des cristaux de zircone primaires nodulaires contenus dans les « pierres ». De préférence, les valeurs iq peuvent être mesurées selon les mêmes méthodes que celles décrites dans le premier mode de réalisation pour la mesure des valeurs 1 ?ij. Les réfractaires AZS correspondant aux classes des réfractaires Ck pourront faire l’objet d’une observation à l’aide d’un dispositif d’observation optique ou numérique afin d’acquérir des images micrographiques sur lesquelles un traitement numérique sera effectué de manière à mesurer les valeurs
Figure imgf000014_0001
des paramètres Pj des cristaux de zircone nodulaires.
L’observation des cristaux de zircone primaires nodulaires contenus dans les réfractaires AZS correspondant aux classes Ck des réfractaires du four peut être avantageusement réalisée au même grossissement que celui utilisé pour l’observation des cristaux de zircone primaires nodulaires contenus dans les « pierres ». De même, les images micrographiques peuvent être acquises avec la même résolution afin de pouvoir utiliser le même traitement numérique.
Le traitement statistique peut être avantageusement par une ou plusieurs unités de calcul. Il consiste alors généralement en des algorithmes permettant de traiter les valeurs
Figure imgf000014_0002
et Vij conformément aux étapes du procédé décrites précédemment. Les résultats numériques du traitement statistique peuvent être stockés sur des supports électroniques de stockage de manière à les rendre accessibles ultérieurement. Des unités centrales de traitement et des supports électroniques de stockage font généralement partie des constituants de la plupart des ordinateurs.
Un traitement statistique assisté par ordinateur est particulièrement avantageux lorsqu’il y a plusieurs centaines, en particulier plusieurs milliers, voire plusieurs dizaines de milliers de valeurs. A titre d’exemple, pour trois classes de réfractaires AZS, pour lesquelles au moins 100 images micrographiques ont été acquises, chacune comprenant environ une dizaine de cristaux de zircone primaires nodulaires, le nombre de valeurs
Figure imgf000015_0001
pour aux moins deux paramètres morphologiques Pj s’élève à plus 6000.
Les algorithmes permettant de mettre en œuvre un tel traitement statistique sont connus par l’état de la technique et pourront être sélectionnés selon les contraintes matérielles de l’ordinateur sur lequel ils seront exécutés, en particulier la puissance de calcul, et selon le langage de programmation choisi pour l’implémenter.
A des fins de faciliter le traitement statistique des valeurs li^· et
Figure imgf000015_0002
par des algorithmes mises en œuvre sous la forme d’instructions exécutées par une ou plusieurs unités de calcul, ces valeurs peuvent être représentées sous une forme matricielle adaptée à être stockées dans un format déchiffrable par ledit ordinateur. Ainsi, les valeurs l ¾· et les valeurs
Figure imgf000015_0003
peuvent être respectivement ordonnées dans des matrices V = (l¾·) et U = ( u^j ).
Selon une troisième caractéristique de l’invention, les première et deuxième caractéristiques de l’invention peuvent être combinées. Le principal avantage est de pouvoir être entièrement automatisable à l’aide d’un programme d’ordinateur à partir d’images micrographiques préalablement acquises sur les « pierres ».
Il est fréquent que les cristaux de zircone nodulaires soient regroupés sous la forme d’agglomérats, c’est-à-dire qu’ils sont en contact les uns avec les autres de sorte qu’il est difficile de les identifier individuellement, notamment lorsque le procédé selon l’invention est assisté par ordinateur. Des valeurs x>ij des paramètres morphologiques Pj mesurés sur de tels agglomérats ne sont pas représentatifs des cristaux de zircone primaires nodulaires individuels. Il peut convenir de ne pas considérer ces agglomérats lors des mesures des valeurs Vij des paramètres morphologiques Pj. Ces agglomérats peuvent être discriminés grâce à un paramètre de forme. Un exemple d’un tel paramètre de forme est le coefficient de convexité, défini, pour chaque cristal, comme le rapport de la différence entre l’aire convexe et l’aire totale sur l’aire totale. Ainsi, selon une quatrième caractéristique de l’invention, les cristaux de zircone primaires nodulaires dont les valeurs
Figure imgf000015_0004
des paramètres morphologiques Pj sont mesurées ont un coefficient de convexité, inférieur ou égal à 0,3, en particulier inférieur ou égal à 0,2, de préférence inférieur ou égal à 0,1.
Selon une cinquième caractéristique de l’invention, que les valeurs
Figure imgf000015_0005
des paramètres morphologiques Pj des cristaux de zircone primaires nodulaires sont des valeurs moyennes Vij des paramètres morphologiques Pj de la totalité des cristaux de zircone primaires nodulaires observés sur chaque image micrographique. Le principal avantage est la diminution du nombre de valeurs Vij mesurées des paramètres morphologiques Pj sans que la précision de l’identification de la classe de réfractaire ne se dégrade. Toutefois, le nombre d’images micrographiques à partir desquelles des valeurs moyennes Vij des paramètres morphologiques j sont mesurées est d’au moins 30, en particulier au moins 50, de préférence au moins 100.
Il est à souligner que toutes les caractéristiques de l’invention décrites précédemment ainsi que leurs variantes peuvent être combinées de manière à en exploiter les avantages respectifs dans un même mode de réalisation.
Toutes ces caractéristiques de l’invention y compris leurs variantes peuvent être avantageusement assistées par ordinateur. Pour cela, l’état de l’art divulgue différents algorithmes susceptibles d’être utilisés. Ces algorithmes permettent également d’automatiser l’ensemble des étapes. L’automatisation est particulièrement avantageuse lorsqu’un grand nombre d’images micrographiques doit faire l’objet d’un traitement numérique.
L’invention a donc également pour objet un programme d’ordinateur comprenant des instructions pour l’exécution des étapes d’un des quelconques modes de réalisation du procédé de l’invention. Ce programme d’ordinateur peut être enregistré sur un support de stockage déchiffrable par ordinateur.
L’invention a aussi pour objet une ou plusieurs bases de données comprenant des ensembles valeurs Vj de paramètres morphologiques Pj pour des cristaux de zircone primaires nodulaires contenus dans des réfractaires AZS correspondant aux classes Ck des réfractaires AZS du four. Cette ou ces bases de données peuvent être utilisées pour l’exécution des étapes du procédé de l’invention.
Cette ou ces bases de données peuvent être enregistrées sur le même support de stockage que celui sur lequel ledit programme d’ordinateur est enregistré, ou sur un support de stockage déchiffrable par ordinateur différent.
La présente invention a également pour objet un dispositif d’identification de la classe de réfractaires électrofondus AZS correspondant au(x) réfractaire (s) électrofondus AZS qui génère(nt) des « pierres » de réfractaire AZS visibles, comme défauts, dans un produit verrier fabriqué dans un four verrier muni de réfractaires électro fondus AZS de classes C ¾. différentes, ledit dispositif comprenant :
un module de mesure, pour un ensemble de P « pierres », de la valeur Vij d’au moins deux paramètres morphologiques Pj de t cristaux de zircone primaires nodulaires de manière à obtenir, pour chaque paramètre morphologique , un ensemble de t valeurs V^· ; un module de comparaison statistique, pour chaque paramètre morphologique Pj, des ensembles de t valeurs !¾· obtenues à d’autres ensembles de valeurs Uij préalablement obtenues sur des cristaux de zircone primaires nodulaires contenus dans des réfractaires AZS correspondant aux classes Ck desdits réfractaires du four ;
- un module d’identification de la classe Ck de réfractaires électrofondus AZS pour laquelle lesdits ensembles de valeurs comparés présentent une corrélation statistique maximale.
Les modules du dispositif d’identification peuvent comprendre, par exemple, des sous- modules de calcul programmables sur lesquels peuvent être enregistrés un ou plusieurs programmes comprenant des instructions exécutables par ces modules pour l’exécution des étapes du procédé de l’invention. Ces sous-modules peuvent être, par exemple, des ordinateurs. Le module de mesure peut aussi comprendre un dispositif d’acquisition d’images micrographiques sur lesquelles les valeurs Vj de paramètres morphologiques Pj pour des cristaux de zircone primaires nodulaires sont mesurées. Le module d’identification peut également comprendre un dispositif d’affichage d’information comme le résultat de l’identification ou d’acquisition de la classe de réfractaire AZS générant les « pierres ».
Le procédé selon l’invention peut être mis en œuvre dans un procédé de fabrication d’un produit verrier dans un four verrier muni de réfractaires électrofondus AZS de classes C différentes.
Le procédé selon l’invention, lorsqu’elle est mise en œuvre dans un tel procédé de fabrication, permet d’identifier la classe de réfractaires électrofondus AZS correspondant au(x) réfractaire(s) électrofondus AZS qui génère(nt) des « pierres » de réfractaire AZS visibles, comme défauts, dans le produit verrier
En particulier, le procédé de fabrication du produit verrier dans un four verrier muni de réfractaires électrofondus AZS de classes Ck différentes comprend les étapes successives suivantes :
a. le prélèvement des « pierres » de réfractaire AZS visibles, comme défauts, dans le produit verrier ;
b. l’identification de la classe de réfractaires électrofondus AZS correspondant au(x) réfractaire(s) électrofondus AZS qui génère(nt) des « pierres » de réfractaire AZS visibles, comme défauts, dans le produit verrier est déterminé par la mise en œuvre d’un procédé d’identification selon l’invention. c. la modification des paramètres de conduite de four de manière à réduire ou supprimer la génération des « pierres » de réfractaire AZS visibles, comme défauts, dans le produit verrier.
Des exemples de paramètres de conduite de four pouvant être avantageusement modifiés après l’identification de la classe de réfractaires électrofondus AZS générant des « pierres » sont : les débits de combustibles dans les brûleurs, l’intensité des courants circulant dans les électrodes, le niveau du bain de liquide dans le bassin du four, ou encore le débit du liquide. La modification des valeurs de ces paramètres permet de faire varier la température ou l’intensité des courants de convection dans le liquide de manière à réduire la corrosion des réfractaires électro fondus AZS.
Pour des raisons pratiques, il peut être avantageux que le procédé de fabrication d’un produit verrier dans lequel le procédé de l’invention est mis en œuvre comprenne un ou plusieurs dispositifs d’identification tels que celui décrit précédemment. En effet, l’utilisation des différents modules de mesure, de comparaison statistique et d’identification permet de simplifier la diffusion et l’utilisation du procédé de l’invention sur un site de production. Des informations récoltées directement sur le site peuvent être transmises aux modules de mesure qui alimenteront à leur tour les suivants selon les étapes du procédé de l’invention. Cette transmission peut, par exemple, être réalisée au moyen de réseaux de télécommunication filaires ou non filaires.
Les avantages du procédé de l’invention sont très clairement illustrés par les exemples décrits ci- après et auxquels se rapportent les figures suivantes.
La figure 1 est une représentation graphique, sous forme de diagramme, du procédé d’identification de l’invention.
La figure 2 est une représentation schématique d’un dispositif d’identification selon un premier mode de réalisation.
La figure 3 est une représentation schématique d’un dispositif d’identification selon un deuxième mode de réalisation.
La figure 4 est une représentation graphique, sous forme de diagramme, d’un premier mode de réalisation du procédé de l’invention.
La figure 5 est une représentation graphique, sous forme de diagramme, d’un deuxième mode de réalisation du procédé de l’invention.
La figure 6 une image micrographique de la microstructure d’une « pierre » de réfractaire électrofondu AZS dans un produit verrier sodo-calcique. La figure 7 une image micrographique de la microstructure d’une « pierre » de réfractaire électrofondu AZS après un traitement numérique de l’image de la figure 6 selon un mode de réalisation de l’invention.
La figure 8 est une représentation graphique, selon un mode de réalisation de l’invention, des domaines Dk formés par l’intersection d’hypersurfaces séparant des amas A de valeurs iqy de paramètres morphologiques y des cristaux de zircone primaires nodulaires associés à chaque classe Ck des réfractaires électrofondus AZS correspondant aux classes de réfractaires électrofondus AZS utilisées dans un four verrier. Le procédé d’identification de l’invention est représenté sous la forme d’un diagramme sur la figure 1. Le procédé comprend les étapes suivantes :
a. la mesure E101, pour un ensemble de P « pierres » A100, de la valeur Vij d’au moins deux paramètres morphologiques y de t cristaux de zircone primaires nodulaires de manière à obtenir, pour chaque paramètre morphologique py, un ensemble de t valeurs V A101 ;
b. la comparaison statistique El 02, pour chaque paramètre morphologique py, des ensembles de t valeurs v^j A101 obtenues à d’autres ensembles de valeurs lijy Al 02 préalablement obtenues sur des cristaux de zircone primaires nodulaires contenus dans des réfractaires AZS correspondant aux classes Ck desdits réfractaires du four ;
c. l’identification E103 de la classe Ck A103 de réfractaires électrofondus AZS pour laquelle lesdits ensembles de valeurs comparés présentent une corrélation statistique maximale.
Un exemple de dispositif d’identification selon l’invention dans son fonctionnement général est représenté schématiquement sur la figure 2. Un produit verrier 201 sous la forme, par exemple, d’une plaque de verre 202, comprend des « pierres » 203a-d de réfractaire AZS visibles comme défauts. Une première pierre 203a est prélevée 204 puis insérée dans un dispositif d’observation 206 d’un module de mesure 205 comprenant également un ordinateur 207 doté d’au moins une unité centrale de traitement. Le dispositif d’observation acquiert des images micrographiques numériques de la pierre 203a et les transmet à l’ordinateur 207 à l’aide d’un moyen de communication adaptée. L’ordinateur 207 mesure, par un traitement numérique des images micrographiques, la valeur
Figure imgf000019_0001
d’au moins deux paramètres morphologiques Pj de i cristaux de zircone primaires nodulaires de manière à obtenir, pour chaque paramètre morphologique Pj, un ensemble de t valeurs 1 ?ij. La mesure des valeurs V ij des paramètres morphologiques Pj de t cristaux de zircone primaires nodulaires est réalisée pour plusieurs « pierres » 203a-d.
L’ensemble des valeurs est transmis par le module de mesure 205 au module de comparaison statistique 208 à l’aide d’un moyen de communication adapté. Le module de comparaison statistique 208 comprend un ordinateur 209 doté d’au moins une unité centrale de traitement 209 et une base de données 210. La base de données 210 contient les valeurs paramètre morphologique Pj préalablement obtenues sur des cristaux de zircone primaires nodulaires contenus dans des réfractaires AZS correspondant aux classes Ck desdits réfractaires du four utilisé pour la fabrication du produit verrier 201. La base de données 210 peut être stockée sur un support de stockage déchiffrable par ordinateur. Ce support de stockage peut par exemple être intégré au support de stockage de l’ordinateur 209 ou être un support de stockage distinct de celui de l’ordinateur 209. Dans ce dernier cas, il peut est déchiffré à l’aide d’un dispositif de déchiffrage adapté en communication avec l’ordinateur 209. Le support de stockage sur lequel est stockée la base de données peut aussi être un support de stockage d’un autre ordinateur « serveur », non représenté, avec lequel l’ordinateur 209 dit « client » échange des informations numériques par un moyen de télécommunication adapté.
L’ordinateur 209 réalise la comparaison statistique pour chaque paramètre morphologique
Pj, des ensembles de t valeurs 1
Figure imgf000020_0002
obtenues aux autres ensembles de valeurs
Figure imgf000020_0001
récupérés par lecture de la base de données 210. Les résultats de la comparaison sont ensuite transmis au module d’identification 211 comprenant un ordinateur 212 et, un dispositif d’affichage 213 afin de communiquer des informations à un opérateur non représenté. L’ordinateur 212 du module d’identification 211 identifie la classe Ck de réfractaires électrofondus AZS pour laquelle lesdits ensembles de valeurs
Figure imgf000020_0003
et li^· comparés présentent une corrélation statistique maximale. L’identité de la classe est ensuite communiquée à l’opérateur via le dispositif d’affichage 213 dans un format déchiffrable pour un être humain.
La figure 3 représente un autre mode de réalisation de dispositif d’identification selon l’invention dans lequel les modules de mesure, de comparaison statistique et d’identification sont regroupés dans un seul et même module 301. Ce module 301 comprend un dispositif d’observation 206, un ordinateur 302 doté d’au moins une unité centrale de traitement, une base de données 210 et un dispositif d’affichage 213. Un produit verrier 201 sous la forme, par exemple, d’une plaque de verre 202, comprend des « pierres » 203a-d de réfractaire AZS visibles comme défauts. Une première pierre 203a est prélevée 204 puis insérée dans un dispositif d’observation 206. Le dispositif d’observation acquiert des images micrographiques numériques de la pierre 203a et les transmet à l’ordinateur 302 à l’aide d’un moyen de communication adaptée. L’ordinateur 302 mesure, par un traitement numérique des images micrographiques, la valeur Vij d’au moins deux paramètres morphologiques Pj de t cristaux de zircone primaires nodulaires de manière à obtenir, pour chaque paramètre morphologique Pj, un ensemble de t valeurs 1 ?ij. La mesure des valeurs 1
Figure imgf000021_0001
des paramètres morphologiques j de t cristaux de zircone primaires nodulaires est réalisée pour plusieurs « pierres » 203a-d.
La base de données 210 contient les valeurs Uij paramètre morphologique Pj préalablement obtenues sur des cristaux de zircone primaires nodulaires contenus dans des réfractaires AZS correspondant aux classes C desdits réfractaires du four utilisés pour la fabrication du produit verrier 201. La base de données 210 peut être stockée sur un support de stockage déchiffrable par ordinateur. Ce support de stockage peut par exemple être intégré au support de stockage de l’ordinateur 302 ou être un support de stockage distinct de celui de l’ordinateur 302. Dans ce dernier cas, il peut est déchiffré à l’aide d’un dispositif de déchiffrage adapté en communication avec l’ordinateur 302. Le support de stockage sur lequel est stockée la base de données peut aussi être un support de stockage d’un autre ordinateur « serveur », non représenté, avec lequel l’ordinateur 302 « client » échange des informations numériques par un moyen de télécommunication adapté.
L’ordinateur 302 réalise la comparaison statistique pour chaque paramètre morphologique Pj, des ensembles de t valeurs 1
Figure imgf000021_0002
obtenues aux autres ensembles de valeurs Uij récupérés par lecture de la base de données 210. Ensuite, ce même ordinateur 302 identifie la classe de réfractaires électrofondus AZS pour laquelle lesdits ensembles de valeurs
Figure imgf000021_0003
et li^· comparés présentent une corrélation statistique maximale. L’identité de la classe est ensuite par l’ordinateur 302 communiquée à l’opérateur via dispositif d’affichage 213 dans un format déchiffrable pour un être humain.
Un mode de réalisation du procédé d’identification de l’invention est représenté sous la forme d’un diagramme sur la figure 4. Dans ce mode de réalisation la mesure de la valeur Vij d’au moins deux paramètres morphologiques Pj de t cristaux de zircone primaires nodulaires est exécutée à l’aide d’un traitement numérique d’images micrographiques, éventuellement assistée par un ordinateur dotée d’au moins d’une unité centrale de traitement.
Le procédé d’identification comprend les étapes suivantes : a. la mesure E101, pour un ensemble de P « pierres » A100, de la valeur Vij d’au moins deux paramètres morphologiques Pj de t cristaux de zircone primaires nodulaires de manière à obtenir, pour chaque paramètre morphologique Pj, un ensemble de t valeurs
Figure imgf000022_0001
A101, ladite étape de mesure E101 comprend les étapes suivantes :
i. l’acquisition E401a d’images micrographiques à l’aide d’un dispositif d’observation ;
ii. la sélection E401b des cristaux de zircone primaires nodulaires ;
iii. la mesure E401c, pour chaque paramètre Pj des valeurs
Figure imgf000022_0002
de chaque cristal de zircone primaire nodulaire sélectionné de manière à obtenir un ensemble de valeurs V = (l¾·) Al 01.
b. la comparaison statistique El 02, pour chaque paramètre morphologique Pj, des ensembles de t valeurs
Figure imgf000022_0003
A101 obtenues à d’autres ensembles de valeurs Uij Al 02 préalablement obtenues sur des cristaux de zircone primaires nodulaires contenus dans des réfractaires AZS correspondant aux classes Ck desdits réfractaires du four ;
c. l’identification E103 de la classe Ck A103 de réfractaires électrofondus AZS pour laquelle lesdits ensembles de valeurs comparés présentent une corrélation statistique maximale.
Un autre mode de réalisation du procédé d’identification de l’invention est représenté sous la forme d’un diagramme sur la figure 5. Les étapes de comparaison statistique El 02 et d’identification E103 sont exécutées à l’aide d’un traitement statistique, éventuellement assisté par un ordinateur doté d’au moins une unité centrale de calcul.
Le procédé comprend les étapes suivantes :
a. la mesure E101, pour un ensemble de P « pierres » A100, de la valeur 17^· d’au moins deux paramètres morphologiques Pj de t cristaux de zircone primaires nodulaires de manière à obtenir, pour chaque paramètre morphologique Pj, un ensemble de t valeurs 17^· A101 ;
b. la comparaison statistique El 02, pour chaque paramètre morphologique Pj, des ensembles de t valeurs 17 ^ Al 01 obtenues à d’autres ensembles de valeurs
Figure imgf000022_0004
Al 02 préalablement obtenues sur des cristaux de zircone primaires nodulaires contenus dans des réfractaires AZS correspondant aux classes Ck desdits réfractaires du four, et l’identification El 03 de la classe Al 03 de réfractaires électro fondus AZS pour laquelle lesdits ensembles de valeurs comparés présentent une corrélation statistique maximale, les deux étapes El 02 et El 03 sont exécutés selon les étapes suivantes :
i. la représentation E501a, dans un hyperespace dont chaque dimension représente un paramètre morphologique py, d’ensembles de valeurs iqy Al 02 des paramètres morphologiques py de cristaux de zircone primaires nodulaires contenus dans des réfractaires AZS correspondant aux classes Ck desdits réfractaires du four, lesdits ensembles de valeur étant distingués de manière à former des amas A associés à la classe Ck des réfractaires électrofondus AZS auxquels ces ensembles correspondent ;
ii. la séparation E501b des amas A par plusieurs hypersurfaces représentant les marges les plus vastes entre chacun des amas A, les intersections des hypersurfaces formant des domaines Dk qui sont ensuite associés à l’amas A qu’elles contiennent majoritairement ;
iii. la représentation E501c, dans ledit hyperespace, des valeurs l ¾· de paramètres morphologiques py des cristaux de zircone des « pierres » d’AZS ; iv. l’identification 501d de la classe Ck correspondant aux domaines Dk dans lesquels lesdites valeurs l ¾· de paramètres morphologiques py des cristaux de zircone des « pierres » d’AZS sont majoritairement contenues.
La figure 6 fournit un exemple d’image micrographique de la microstructure d’une « pierre » de réfractaire électrofondu AZS dans un produit verrier sodo-calcique. La microstructure comprend des cristaux de zircone primaires nodulaires 601, des cristaux de zircone eutectique 602 et une phase vitreuse 603. L’image micrographique a été acquise en mode de détection des électrons rétrodiffusés à 15kV avec un grossissement 200.
A titre d’exemple et à des fins d’illustration des effets d’un traitement numérique des images micrographiques selon un mode de réalisation de l’invention, la figure 7 représente l’image micrographique de la figure 6 après l’étape de sélection E401b de la figure 4. L’étape de sélection E401b permet de sélectionner quelques-uns des cristaux de zircone primaire nodulaire 601 pour en mesurer les valeurs iqy des paramètres morphologiques py. Cette étape de sélection comprend, tout d’abord, une opération d’élimination de tous les cristaux de zircone chevauchants ou tronqués par les bords de l’image micrographique. Ensuite, elle comprend une opération de conservation des cristaux de zircone dont la taille est supérieure à 0,04% de la taille de l’image micrographique afin d’éliminer les cristaux de zircone primaires nodulaires. Enfin, elle comprend une opération d’élimination des cristaux de zircone primaires nodulaires dont le coefficient de convexité est inférieur à 0,1. Il n’est pas requis d’ordre particulier dans l’exécution de ces opérations.
Une fois la sélection des cristaux de zircone primaires nodulaires terminée, les valeurs Vij des paramètres morphologiques Pj sont mesurés pour chacun des cristaux conformément à l’étape E401c de la figure 4. Ces étapes de sélection E401b et E401c sont répétées sur chaque image micrographique obtenue à l’étape E401a de manière à obtenir des ensembles de valeurs Uij des paramètres morphologiques Pj. Ces ensembles de valeurs peuvent être ensuite combinés en un seul ensemble puis stockés, par exemple, sous la forme d’une base de données dans la mémoire d’un ordinateur ou d’un support de stockage déchiffrable par un ordinateur, en vue de l’exécution des étapes suivantes E402 et E403 du procédé de l’invention.
La figure 8 illustre, à titre d’exemple, les effets d’un traitement statistique de 193 valeurs Uij de 8 paramètres morphologiques Pj selon les étapes E501a et E501b du procédé d’identification de la figure 5. Cette figure représente graphiquement les domaines Dl D2 et D3 formés par l’intersection d’hypersurfaces 801 séparant trois amas de valeurs iq de paramètres morphologiques Pj des cristaux de zircone primaires nodulaires associés à trois classes , C2 et C3 de réfractaires électrofondus AZS correspondant à trois classes de réfractaires électrofondus AZS susceptibles d’être utilisées dans un four verrier. Sur la figure, les trois amas correspondant à chacune des classes , C2 et C3 sont constitués par les figurés vides en forme de rond, de carré et de losange respectivement. Les figurés pleins correspondent à la valeur moyenne des figurés vides. Les hypersurfaces 801 représentent les marges les plus vastes entre chacun des amas de valeurs u^. A des fins de simplification, la figure 8 représente les domaines, les hypersurfaces et les amas après projection sur un plan défini par les deux principaux vecteurs propres de la matrice de corrélation des 193 valeurs

Claims

Revendications
1. Procédé d’identification, de la classe de réfractaires électro fondus AZS correspondant au(x) réfractaire (s) électrofondus AZS qui génère(nt) des « pierres » de réfractaire AZS visibles, comme défauts (203a-d), dans un produit verrier (201) fabriqué dans un four verrier muni de réfractaires électrofondus AZS de classes Ck différentes, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
a. la mesure (El 01), pour un ensemble de P « pierres » (Al 00), de la valeur v>ij d’au moins deux paramètres morphologiques Pj de t cristaux de zircone primaires nodulaires de manière à obtenir, pour chaque paramètre morphologique Pj, un ensemble de t valeurs
Figure imgf000025_0001
;
b. la comparaison statistique (El 02), pour chaque paramètre morphologique Pj, des ensembles de t valeurs
Figure imgf000025_0002
(A101) obtenues à d’autres ensembles de valeurs li^· (Al 02) préalablement obtenues sur des cristaux de zircone primaires nodulaires contenus dans des réfractaires AZS correspondant aux classes Ck desdits réfractaires du four ;
c. l’identification (El 03) de la classe Ck (Al 03) de réfractaires électrofondus AZS pour laquelle lesdits ensembles de valeurs comparés présentent une corrélation statistique maximale.
2. Procédé selon la revendication 1, tel que les paramètres morphologiques Pj sont choisis parmi : rondeur, solidité, circularité, rapport d’aspect, périmètre, aire totale, aire convexe et diamètre de Feret maximum.
3. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, tel que la mesure des valeurs l ¾· des paramètres morphologiques Pj est réalisée à partir d’images micrographiques acquises à l’aide d’un dispositif d’observation optique ou électronique.
4. Procédé selon la revendication 3, tel que la mesure des valeurs
Figure imgf000025_0003
des paramètres morphologiques Pj comprend une étape (E401b, E401c) de traitement numérique des images micrographiques.
5. Procédé selon la revendication 4, tel que ledit traitement numérique comprend une étape de sélection des cristaux de zircone primaires nodulaires par segmentation selon un seuillage en niveaux de gris.
6. Procédé selon la revendication 4, tel que ledit traitement numérique comprend une étape de sélection des cristaux de zircone primaires nodulaires par segmentation selon des lignes de partage des eaux.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 6, tel que les cristaux de zircone primaires nodulaires dont les valeurs
Figure imgf000026_0001
des paramètres morphologiques Pj sont mesurées ont un coefficient de convexité, défini, pour chaque cristal, comme le rapport de la différence entre l’aire convexe et l’aire totale sur l’aire totale, inférieur ou égal à 0,3, en particulier inférieur ou égal à 0,2, de préférence inférieur ou égal à 0,1.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 7, tel que les valeurs
Figure imgf000026_0002
des paramètres morphologiques Pj des cristaux de zircone primaires nodulaires sont des valeurs moyennes Vtj des paramètres morphologiques Pj de la totalité des cristaux de zircone primaires nodulaires observés sur chaque image micrographique.
9. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, tel que les étapes b et c sont réalisées au moyen d’un traitement statistique.
10. Procédé selon la revendication 9, tel que le traitement statistique est fondé sur l’utilisation d’une forêt d’arbres décisionnels et comprend les étapes suivantes :
- la définition des arbres décisionnels de la forêt, chaque arbre comprenant une racine, des nœuds, des branches et des feuilles, chacune desdites feuilles représentant une classe Ck des réfractaires electrofondus AZS, chacun des nœuds de l’arbre représentant de manière aléatoire un paramètre morphologique Pj des cristaux de zircone primaires nodulaires compris dans les réfractaires électrofondus AZS, chaque branche correspondant à une valeur Xj ou à un intervalle de valeurs Xj pour le paramètre morphologique Pj représenté par le nœud qui donne naissance à la dite branche, les dites valeurs Xj ou intervalles de valeurs Xj étant définis à partir ensembles de valeurs préalablement obtenues sur des cristaux de zircone primaires nodulaires contenus dans des réfractaires AZS correspondant aux classes Ct desdits réfractaires du four ;
- la sélection d’une classe Ck de réfractaires electrofondus AZS associée à une feuille de chaque arbre selon les valeurs
Figure imgf000026_0003
des paramètres morphologiques Pj de chaque cristal de zircone primaires nodulaires contenus dans les « pierres » ;
- l’identification de la classe Ck de réfractaires electrofondus AZS à laquelle le nombre d’arbres décisionnels attribuant lesdits cristaux est le plus élevé.
11. Procédé selon la revendication 10, tel que le nombre d’arbres décisionnels composant la forêt est supérieur ou égal au nombre de paramètres morphologiques py, de préférence supérieur ou égal à 5.
12. Procédé selon la revendication 9, tel que le traitement statistique est fondé sur l’utilisation de séparateurs à vaste marge et comprend :
- la représentation (E501a), dans un hyperespace dont chaque dimension représente un paramètre morphologique py, d’ensembles de valeurs lijy (Al 01) des paramètres morphologiques py de cristaux de zircone primaires nodulaires contenus dans des réfractaires AZS correspondant aux classes Ck desdits réfractaires du four, lesdits ensembles de valeur étant distingués de manière à former des amas A associés à la classe Ck des réfractaires électrofondus AZS auxquels ces ensembles correspondent ;
- la séparation (E501b) des amas A par plusieurs hypersurfaces représentant les marges les plus vastes entre chacun des amas A, les intersections des hypersurfaces formant des domaines Dk qui sont ensuite associés à l’amas A qu’ils contiennent majoritairement ;
- la représentation (E501c), dans ledit hyperespace, des valeurs 17 jy (Al 02) de paramètres morphologiques Py des cristaux de zircone des « pierres » d’AZS ;
- l’identification (501d) de la classe Ck (A103) correspondant aux domaines Dk dans lesquels lesdites valeurs 17jy de paramètres morphologiques py des cristaux de zircone des « pierres » d’AZS sont majoritairement contenues.
13. Procédé selon l’une quelconque des revendications 9 à 11, tel que le traitement statistique comprend en outre une étape préalable de réduction des valeurs 17jy des paramètres morphologiques py en composantes principales.
14. Dispositif d’identification de la classe de réfractaires électrofondus AZS correspondant au(x) réfractaire (s) électrofondus AZS qui génère(nt) des « pierres » de réfractaire AZS visibles, comme défauts, dans un produit verrier fabriqué dans un four verrier muni de réfractaires électrofondus AZS de classes Ck différentes, ledit dispositif comprenant : un module de mesure (205), pour un ensemble de P « pierres », de la valeur 17 jy d’au moins deux paramètres morphologiques Py de 1 cristaux de zircone primaires nodulaires de manière à obtenir, pour chaque paramètre morphologique py, un ensemble de 1 valeurs 17 jy ; - un module de comparaison statistique (208), pour chaque paramètre morphologique Pj, des ensembles de t valeurs l ¾· obtenues à d’autres ensembles de valeurs li^· préalablement obtenues sur des cristaux de zircone primaires nodulaires contenus dans des réfractaires AZS correspondant aux classes Ck desdits réfractaires du four ;
- un module d’identification (211) de la classe de réfractaires électro fondus AZS pour laquelle lesdits ensembles de valeurs comparés présentent une corrélation statistique maximale.
15. Programme d’ordinateur comprenant des instructions de codes de programme pour l’exécution des étapes d’un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 13 lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
16. Support de stockage déchiffrable par ordinateur sur lequel est enregistré un programme d’ordinateur comprenant des instructions pour l’exécution des étapes d’un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 13.
17. Support de stockage déchiffrable par ordinateur sur lequel est enregistrée une ou plusieurs bases de données (210) comprenant des ensembles E de valeurs Vj de paramètres morphologiques Pj pour des cristaux de zircone primaires nodulaires contenus dans des réfractaires AZS correspondant aux classes Ck des réfractaires AZS du four et susceptible d’être utilisée pour l’exécution des étapes d’un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 13.
18. Procédé de fabrication d’un produit verrier dans un four verrier muni de réfractaires électrofondus AZS de classes Ck différentes, ledit procédé comprenant les étapes successives suivantes :
a. le prélèvement des « pierres » de réfractaire AZS visibles, comme défauts, dans le produit verrier ;
b. l’identification de la classe de réfractaires électrofondus AZS correspondant au(x) réfractaire(s) électrofondus AZS qui génère(nt) des « pierres » de réfractaire AZS visibles, comme défauts, dans le produit verrier est déterminé par la mise en œuvre d’un procédé d’identification selon l’une quelconque des revendications 1 à 13
c. la modification des paramètres de conduite de four de manière à réduire ou supprimer la génération des « pierres » de réfractaire AZS visibles, comme défauts, dans le produit verrier.
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