Prenons l'exemple du verre flotté. Les trois principaux équipements thermiques utilisés dans la production de verre sont le four de fusion, le bain d'étain et le four de recuit. Lors de la production de verre, le four de fusion transforme les matières premières en liquide de verre, les clarifie, les homogénéise et les refroidit à la température requise pour le moulage. Le bain d'étain est l'équipement clé du moulage. Le liquide de verre, à une température de 1 050 à 1 100 °C, s'écoule du canal d'écoulement vers la surface du liquide d'étain. Le liquide de verre est aplati et poli à la surface du bain d'étain, puis contrôlé par des dispositifs de traction mécanique, des gardes latéraux et des machines d'étirage latéral pour former un ruban de verre de la largeur et de l'épaisseur requises. Il quitte le bain d'étain après un refroidissement progressif à 600 °C au cours du processus de coulée. Le four de recuit a pour fonction d'éliminer les contraintes résiduelles et les inhomogénéités optiques du verre flotté, et d'en stabiliser la structure interne. Le ruban de verre continu, dont la température atteint environ 600 °C, produit par le bain d'étain, pénètre dans le four de recuit par la table à rouleaux de transition. Ces trois principaux équipements thermiques nécessitent des matériaux réfractaires. Pour assurer un fonctionnement normal et stable du four de fusion du verre, celui-ci doit impérativement être soutenu par divers matériaux réfractaires. Voici neuf types de matériaux réfractaires couramment utilisés dans les fours de fusion du verre, ainsi que leurs caractéristiques :
Briques de silice pour fours à verre :
Ingrédients principaux : dioxyde de silicium (SiO2), dont la teneur doit être supérieure à 94 %. Température de fonctionnement : la température maximale est de 1 600 à 1 650 °C. Caractéristiques : bonne résistance à l’érosion par les scories acides, mais faible résistance à l’érosion par les projections alcalines. Principalement utilisé pour la maçonnerie de grandes arches, de murs de soutènement et de petits fours.
Briques en terre cuite pour fours à verre :
Ingrédients principaux : Al2O3 et SiO2, la teneur en Al2O3 est comprise entre 30 % et 45 %, et en SiO2 entre 51 % et 66 %. Température de fonctionnement : la température de fonctionnement maximale est de 1350 à 1500 °C. Caractéristiques : C'est un matériau réfractaire faiblement acide avec une bonne réfractarité, une bonne stabilité thermique et une faible conductivité thermique. Principalement utilisé pour la maçonnerie du fond du bassin du four, la paroi du bassin de la partie de travail et du passage, le mur, l'arche, les briques à damier inférieures et le conduit de fumée de la chambre de stockage de chaleur.
Briques à haute teneur en alumine pour fours à verre :
Principaux composants : SiO2 et Al2O3, la teneur en Al2O3 devant être supérieure à 46 %. Température de fonctionnement : La température maximale de fonctionnement est de 1 500 à 1 650 °C. Caractéristiques : Bonne résistance à la corrosion, même par les scories acides et alcalines. Principalement utilisé dans les chambres de stockage de chaleur, ainsi que dans les accessoires réfractaires pour bassins de travail, canaux de matériaux et alimentateurs.
Briques de mullite :
Le composant principal des briques de mullite est l'Al₂O₃, dont la teneur est d'environ 75 %. Composées principalement de cristaux de mullite, elles sont appelées briques de mullite. Leur densité est de 2,7 à 3,2 g/cm₃, leur porosité ouverte de 1 à 12 % et leur température maximale de fonctionnement est de 1 500 à 1 700 °C. La mullite frittée est principalement utilisée pour la maçonnerie des murs des chambres de stockage de chaleur. La mullite fondue est principalement utilisée pour la maçonnerie des murs de piscine, des observatoires, des contreforts muraux, etc.
Briques de corindon de zirconium fondu :
Les briques de corindon de zirconium fondu sont également appelées briques de fer blanc. Elles sont généralement classées en trois catégories selon leur teneur en zirconium : 33 %, 36 % et 41 %. Utilisées dans l'industrie du verre, elles contiennent 50 % à 70 % d'Al₂O₃ et 20 % à 40 % de ZrO₂. Leur densité est de 3,4 à 4,0 g/cm₃, leur porosité apparente de 1 à 10 % et leur température maximale de fonctionnement est d'environ 1 700 °C. Les briques de corindon de zirconium fondu, contenant respectivement 33 % et 36 % de zirconium, sont utilisées pour la construction de parois de bassins de fours, de murs de soutènement de foyers, de petits alvéoles de fours, de voûtes plates de petits fours, de cheminées de petits fours, de voûtes à languettes, etc. Les briques de corindon de zirconium fondu, contenant 41 % de zirconium, sont utilisées pour la construction d'angles de parois de bassins, de trous d'écoulement et d'autres zones où le verre liquide érode et corrode les matériaux réfractaires avec la plus grande violence. Ce matériau est le réfractaire fondu coulé le plus utilisé dans l'industrie du verre.
Briques d'alumine fondue :
Il s'agit principalement de briques réfractaires en corindon α, β et β fondu, composées principalement de 92 à 94 % de phase cristalline de corindon Al₂O₃, d'une densité de 2,9 à 3,05 g/cm₃, d'une porosité apparente de 1 à 10 % et d'une température de fonctionnement maximale d'environ 1 700 °C. L'alumine fondue présente une excellente résistance à la perméation du verre et une faible pollution du liquide vitreux. Elle est largement utilisée dans les parois et le fond du bassin de la partie active, les canaux d'écoulement, les parois et le fond du bassin de matériau de la partie active, ainsi que dans d'autres parties du four de fusion du verre qui sont en contact avec le liquide vitreux et ne nécessitent aucune contamination réfractaire.
Briques de quartz :
Le composant principal est le SiO2, dont la teneur est supérieure à 99 %, avec une densité de 1,9 à 2 g/cm3, une réfractarité de 1 650 °C, une température de service d'environ 1 600 °C et une résistance à l'érosion acide. Il est utilisé pour la construction de parois de piscine en verre de bore acide, de briques pour trous de thermocouples à flamme, etc.
Matériaux réfractaires alcalins :
Les matériaux réfractaires alcalins comprennent principalement les briques de magnésie, d'alumine-magnésie, de magnésie-chrome et de forstérite. Leur résistance à l'érosion des matériaux alcalins est remarquable, et leur réfractarité est comprise entre 1900 et 2000 °C. Ils sont largement utilisés pour la paroi supérieure du régénérateur des fours de fusion du verre, l'arche du régénérateur, le corps de la grille et la structure des petits éléments du four.
Briques isolantes pour fours verriers :
La surface de dissipation thermique du four de fusion du verre est importante et son rendement thermique est faible. Afin d'économiser l'énergie et de réduire la consommation, une grande quantité de matériaux isolants est nécessaire pour une isolation complète. En particulier, les parois du bassin, le fond du bassin, la voûte et les parois du régénérateur, la zone de fusion et la zone de travail doivent être isolés pour réduire la dissipation thermique. La porosité des briques isolantes est importante, leur poids est très léger et leur densité ne dépasse pas 1,3 g/cm³. Compte tenu de la faible performance de transfert thermique de l'air, les briques isolantes à forte porosité ont un effet isolant. Leur coefficient de conductivité thermique est 2 à 3 fois inférieur à celui des matériaux réfractaires classiques ; plus la porosité est importante, meilleure est l'isolation. Il existe de nombreux types de briques isolantes, notamment les briques en argile, en silice et à haute teneur en alumine.
Date de publication : 25 avril 2025
