Industrie du verre

‎particulièrement la production du verre plat.‎

:Description du procédé et du verre plat ‎
Procédés et caractéristiques de fabrication du verre plat ‎:
Il
existe différentes sortes de verre plat : le verre « float » ou verre
flotté, le verre à vitre, le verre ‎imprimé et armé, le verre spécial
pour des applications particulières. Alors que le verre à vitre,
‎produit suivant des technologies traditionnelles, telles que les
procédés Colburn, Fourcault et ‎Pittsburgh, peut être considéré comme
faisant partie de l’histoire du verre, d’autres verres imprimés ‎et
spéciaux sont produits essentiellement par laminage pour des marchés
particuliers assez limités. ‎De nos jours, plus de 80 % du verre plat
produit dans le monde est du verre de type « float ».‎


En
fait, le terme « float » se réfère en même temps à la technologie la
plus récente pour produire du ‎verre plat avec un certain niveau de
qualité. Ce procédé consiste à verser le verre en fusion sur une
‎couche de métal liquide, puis à le refroidir lorsque le verre formé
est suffisamment stabilisé du ‎point de vue physique et dimensionnel.
Ce principe a été découvert au milieu du XIXe siècle par ‎Henry
Bessemer. Différents brevets ont été déposés aux États-Unis lorsque
certains verriers, comme ‎PPG ont commencé à expérimenter le procédé «
float », mais la découverte capitale dans la ‎technologie du verre «
float » a été faite par PILKINGTON BROTHERS (PB) dans les années
‎‎1950. À partir d’un objectif clair et bien défini, celui de polir
naturellement le verre laminé sur une ‎couche de métal, évitant ainsi
les opérations de meulage et de polissage, ils ont pu mettre au point
le ‎premier procédé de fabrication de verre « float » commercialement
réussi. Sept années d’efforts ‎intensifs et de dépenses considérables
ont été nécessaires pour la mise au point.‎
À présent la technologie « float » est utilisée pour la production de verre plat dans différentes ‎applications :‎
• bâtiment et architecture,‎
• automobile,‎
• vitrage,‎
• miroiterie,‎
avec
différents niveaux de qualité dans une large gamme d’épaisseurs allant
de 2 à 12 mm en ‎restant dans le domaine standard. L’ensemble de ces
qualités et les caractéristiques dimensionnelles ‎et physiques
correspondantes sont détaillées dans deux documents de référence : la
spécification ‎standard US pour verre plat C-1036-691 et la norme
française / européenne NF-EN 572-2.‎
Le procédé « Float » ‎
Dans
le procédé « float » inventé par Sir Alastair Pilkington en 1952, un
mélange de matières ‎premières est chargé en continu dans le four de
fusion. À la sortie du four le verre forme un ruban ‎flottant à la
surface de l’étain fondu. La surface de l’étain fondu est extrêmement
lisse, donnant au ‎verre une planéité de surface parfaite. Le ruban de
verre est ensuite lentement refroidi jusqu’à ‎complet durcissement et
recuit. Le ruban ainsi obtenu est d’épaisseur régulière et présente des
‎surfaces parfaitement polies. Le ruban est ensuite découpé en plaques
pour livraison.‎
Ce procédé, que BSN utilisait en France, donnait
des carreaux de verre si « parfaits » que ce ‎fabricant lança en 1968
une OPA (ratée) sur son concurrent Saint-Gobain qui ne s’y intéressait
pas ‎encore. Aujourd’hui, on ne trouve plus sur le marché que des
vitres en « float-glass » et ce sont ‎paradoxalement les vitres
imparfaites obtenues par les procédés antérieurs qui semblent en gagner
‎un certain charme.‎
Alimentation en matières premières ‎
Le
mélange de matières premières est pesé électroniquement avec une
précision de 0,1%, puis ‎mélangé et humidifié. Il forme un mélange
vitrifiable auquel on ajoute du calcin avant de le charger ‎directement
dans le four de fusion. L’ajout de calcin permet d’abaisser la
température de fusion du ‎mélange.‎
Traitement du sable ‎
Ce
poste en option peut être nécessaire en fonction des caractéristiques
réelles des matières ‎premières disponibles dans l’usine.‎
Il
comprendrait différentes fonctions comme le broyage, le traitement, le
séchage, la séparation ‎magnétique et l’homogénéisation du sable.‎
Dans
tous les cas, l’installation de traitement de sable doit être définie
après analyse du sable et des ‎matières premières disponibles pour le
projet.‎
Préparation de la composition ‎
Ce système concerne les
matières premières déjà traitées et est équipé d’installations de
levage, ‎pesage et mélange. L’extraction des poussières est située à
l’endroit où la poussière est ‎habituellement produite. Des balances
électroniques avec différentes échelles sont adaptées en ‎fonction des
quantités nécessaires de matières premières, de calcin de l’usine ou
extérieur. L’atelier ‎de composition est prévu pour fonctionner 24
heures sur 24. Il est cependant dimensionné pour ‎produire la quantité
de batch nécessaire en 16 heures, afin de permettre les opérations de
‎maintenance. Les installations pour le déchargement des matières
premières traitées seront prévues ‎pour des engins à benne basculante.
Des alimentations séparées seront prévues pour (a) le sable, (b) ‎la
soude, (c) la dolomie et le calcaire pour empêcher que les matières
premières ne se contaminent ‎entre elles. Les matières premières seront
stockées dans les silos de l’atelier de composition et des
‎installations de stockage. Les silos de l’atelier de composition sont
prévus pour une capacité de ‎fonctionnement de 72 heures minimum avec
un stockage complémentaire au sol d’un mois pour la ‎soude, le sulfate
et les autres matériaux.‎
Transport de la composition ‎
Un système approprié sera utilisé pour le transport et le mélange des matériaux.‎
Le four de fusion ‎
Construit
en briques réfractaires, un four type contient jusqu’à 2000 tonnes de
verre fondu à ‎‎1550°C. La température est contrôllée en permanence. Un
des systèmes les plus employés à ce jour ‎est le pyromètre. Exemple
d’installation.‎
‎
La fusion du verre pour la ligne « float » sera assurée par un four à régénérateurs à brûleurs ‎transversaux.‎
Le
verre fondu est affiné et homogénéisé. Le verre est ensuite conditionné
à température contrôlée ‎avant d’arriver au bain d’étain. Pour assurer
un bon fonctionnement, le four est équipé de dispositifs ‎automatiques
de mesure, enregistrement et régulation de pression et de niveau de
verre, d’un ‎système de minuterie et d’inversion automatique de flamme,
d’instruments de mesure, ‎enregistrement et régulation de température
en différents endroits du four et d’un dispositif de ‎régulation de
pression de gaz naturel, etc.‎
Les fumées sont évacuées par tirage
naturel par une cheminée. Pour protéger l’environnement, les ‎fumées
passeront par un équipement de dépollution à tirage forcé conçu en
fonction de la ‎réglementation locale.‎
Bain d’étain ‎
Le verre
affiné arrive du four par le canal et il est déversé sur l’étain fondu
dans le bain « float » à ‎une température variant de 1100°C pour du
verre clair à plus de 1170°C pour du verre teinté. Le ‎débit est régulé
automatiquement de manière à maintenir la largeur et l’épaisseur du
ruban. Le bain ‎‎« float » est chauffé électriquement.‎
Le verre
flotte sur un bain d’étain fondu. Des rouleaux dentés, appelés «
top-rollers », accrochent le ‎verre encore liquide sur les rives du
ruban et font avancer le verre. L’épaisseur naturelle du verre qui
‎s’étale sur une table est de 5 à 6 mm. Si l’on veut obtenir un ruban
d’une épaisseur inférieure à 5 ‎mm, on étire le verre et les
top-rollers ont un angle , dit « positif ». Si l’on veut une épaisseur
‎supérieure à 5 mm, et ce jusqu’à 12 mm, on repousse le verre et les
top-rollers ont un angle dit ‎‎« négatif ». Plus on s’écarte des 5 mm
d’épaisseur, plus il faut ajouter de top-rollers pour donner
‎l’épaisseur souhaitée. Certains bains d’étain possèdent plus de 20
top-rollers pour faire du verre de ‎‎0,5 mm d’épaisseur.‎
La
première usine Float française a été construite par BSN en 1966 à
Boussois près de Maubeuge ‎‎(59). Plusieurs améliorations ont eu lieu
au cours de réparations à froid tous les 7 à 10 ans depuis ‎‎1966.
Cette ligne de fabrication fonctionne toujours et appartient
aujourd’hui à Glaverbel, une ‎société belge, filiale du groupe japonais
Asahi Glass.‎
Étenderie ‎
Pour relâcher les contraintes
physiques, le ruban est soumis à un traitement thermique dans un long
‎four de recuisson appelé étenderie. Les températures sont étroitement
contrôlées dans le sens ‎longitudinal et transversal du ruban.‎
L’étenderie
sert à recuire et à refroidir le verre. L’étenderie fermée est en
construction métallique, ‎elle refroidit le verre par rayonnement et le
recuit selon les exigences de la spécification de ‎production.‎
Après
recuisson, le verre est refroidi rapidement de manière contrôlée par un
refroidissement adapté ‎et un système de chauffage. Le verre sera
transporté dans l’étenderie sur un convoyeur à rouleaux ‎dont
l’écartement permet le supportage du ruban en toute sécurité. La
commande est transmise ‎mécaniquement aux rouleaux par le système
d’entraînement.‎
Un système d’entraînement de secours doit être
disponible pour prendre le relais en cas de panne ‎électrique ou
mécanique du système de commande. Tous les rouleaux sont démontables
pendant le ‎fonctionnement. Pour assurer un fonctionnement non-stop des
rouleaux, une commande de secours ‎basse vitesse (pony) doit aussi être
intégrée au système de commande de l’étenderie de même que le
‎dispositif pour faire fonctionner l’entraînement à la main.‎
Salle de commande [‎
La salle de commande permet de surveiller et de réguler tous les paramètres du four de fusion et du ‎‎« float ».‎
Un
système de commande moderne est prévu pour le procédé de verre « float
». Il comprendra des ‎systèmes automatisés et des commandes numériques
pour l’atelier de composition, le four de ‎fusion, le bain « float »,
l’étenderie et les utilités. Le fonctionnement de l’installation sera
‎commandé à partir de la salle de commande centrale qui est située à
proximité du four. Pour le ‎fonctionnement de secours, les essais et
l’entretien, chaque machine sera équipée de ses propres ‎commandes
locales.‎
Découpe ‎
Sous contrôle permanent (épaisseur, qualité
optique, défauts, etc.), le verre est découpé en plaques ‎de 6000 x
3210 mm pour le standard « bâtiment » et autres sous-dimensions.‎
L’équipement
du verre froid comprend des convoyeurs à rouleaux, des systèmes de
découpe ‎longitudinaux et transversaux avec rompage,, une machine de
découpe des rives, un convoyeur à ‎rouleaux basculants, un dispositif
d’évacuation du calcin, des dispositifs de séparation des plaques, ‎des
empileurs pour les petites et moyennes dimensions, etc.‎
La vitesse
des convoyeurs à rouleaux ainsi que la coordination des dispositifs de
découpe, des ‎dispositifs de rompage et de séparation doivent être
contrôlée à partir de la salle de commande ‎principale.‎
Des
panneaux locaux sont installés à proximité des machines pour le
fonctionnement en manuel en ‎cas de besoin. Les plaques sont découpées
à partir d’un ruban continu de verre float.‎
Système de retour du calcin ‎
Le
calcin sera récupéré sur la ligne de découpe automatiquement, broyé et
acheminé vers le ‎stockage tampon ou le parc de stockage.‎
Système de manutention avec dispositif de levage ‎
Ce système permet d’empiler les plaques de verre automatiquement sur des chevalets pour stockage ‎et expédition.‎
Livraison du verre ‎
Une
remorque de conception spéciale munie de suspensions adaptées reçoit le
chevalet chargé de ‎plaques de verre (20 tonnes). L’ensemble est
maintenu en position par des bras articulés ou des ‎coussins d’air.‎
Le
magasin est prévu pour le stockage d’environ 2 mois de production, et
avec les surfaces ‎nécessaires pour la manutention et l’expédition du
verre. Il est équipé d’étagères et de racks en ‎quantité suffisante et
des moyens nécessaires pour la manutention et le chargement sur camion
de ‎paquets de verre et de caissons.‎
Autres industries verrières ‎
Outre le verre plat qui représente le tonnage le plus important, l’industrie du verre comprend aussi :‎
• le verre moulé, qui sert notamment aux bouteilles ;‎
• le verre étiré.‎
Ces
techniques servent à réaliser différents types d’emballages en verre
(bouteilles, flacons, ‎ampoules pharmaceutiques) ainsi que de la
verrerie de laboratoire.