Ces dernières années, l’industrie du verre a connu une transformation sans précédent, accélérant le pas vers une production de plus en plus durable et numérisée. Si l’année 2022 a été celle des célébrations mondiales, le présent nous impose désormais de transformer ces visions en standards opérationnels concrets. Aujourd’hui, le défi pour les producteurs de verre float n’est plus seulement la qualité du produit, mais l’optimisation énergétique extrême des processus thermiques. Dans ce contexte, CD Automation s’affirme comme un partenaire stratégique, proposant des solutions de pointe pour gérer le chauffage des installations avec une précision chirurgicale et une empreinte environnementale réduite.
Le verre float: définition et histoire
La dénomination verre float (de l’anglais flotter) se réfère au système de flottaison par lequel le matériau est fabriqué, en particulier à la phase du procédé dans laquelle le ruban de verre fondu, à la sortie du four, se trouve à flotter au-dessus d’une couche d’étain (le bain float), dans une atmosphère contrôlée. Le processus, en vigueur depuis les années 50, permet de réaliser des plaques de verre qui trouvent de nombreuses applications dans le secteur du bâtiment. L’opération de production du verre float, au niveau commercial, a été conçue par Alastair Pilkington et Kenneth Bickerstaff, dans le but d’obtenir des plaques de verre plat ou lisses sans recourir à des opérations coûteuses pour éliminer les abrasions.
Le verre float possède des caractéristiques de qualité et de résistance telles qu’il couvre une grande partie de la production mondiale de verre, grâce à un processus de production qui permet de travailler de grandes quantités de matériau à faible coût. Ce procédé permet de réaliser des produits avec différentes colorations, parfaitement lisses et pouvant être soumis à divers procédés, comme la décoration, le meulage, le cintrage, la stratification et le revêtement.
Les phases de production du verre float
La fusion
Dans ce processus, les matières premières utilisées sont:
- un vitrifiant, c’est-à-dire le sable siliceux (70/74%)
- un stabilisant, le carbonate de calcium (12/13%)
- un fondant, le sulfate de sodium (12/13%).
Dans la zone d’entrée de ces éléments, un contrôle précis de la température est fondamental afin d’éviter la détérioration rapide des thermocouples de cuisson du four, en raison des températures de fonctionnement élevées. Ici, le mélange de matières premières, mesurées et humidifiées pour obtenir une substance vitrifiable, est acheminé par des bandes transporteuses vers le four de fusion, à l’intérieur duquel la température atteint 1550°C.
Le bain d’étain
À la sortie du four de fusion, le verre visqueux est amené à passer au-dessus d’un bain d’étain fondu, à une température d’environ 1000°C. Celui-ci, comme nous l’avons indiqué, flotte sur la surface liquide et plane et est étiré jusqu’à devenir un ruban à faces parallèles. L’étain lisse la surface inférieure du verre par contact direct, tandis que la partie supérieure s’aplatit par gravité, puisqu’il s’agit d’un matériau à l’état semi-fondu. Sur les bords du ruban, en outre, les roues dentées (top-rolls) étendent ou rétractent le verre latéralement, afin d’obtenir la largeur et l’épaisseur souhaitées. Les épaisseurs obtenues sont comprises entre 1,1 et 19 millimètres.
Le recuit et le refroidissement contrôlé
Une fois la phase du bain d’étain terminée, la température du verre est d’environ 600°C. Celui-ci, désormais à l’état solide, entre dans une chambre de recuit. Cette phase du processus sert à modifier les tensions internes du matériau afin de le rendre plus adapté à la découpe. Le verre float est ensuite soulevé et placé dans un tunnel de refroidissement, où il atteint la température ambiante.
La découpe
Le ruban est enfin découpé en plaques de verre standard, le plus souvent de dimension 6×3,21 mètres, avec élimination des bords longitudinaux. En fin de ligne, les plaques de verre float sont positionnées verticalement sur les chevalets au moyen d’élévateurs à ventouse.
Les solutions de CD Automation pour la production de verre float
Ce bref aperçu du processus de production du verre float met en évidence l’importance stratégique d’un contrôle précis de la puissance et de la température tout au long des différentes phases de traitement. Pour cette raison, équiper les lignes de production de verre float de régulateurs de puissance SCR de la plus haute qualité est l’une des missions prioritaires du bureau technique de CD Automation, engagé depuis plus de trente ans dans l’étude des processus afin de définir le système complet de matériel et de logiciel le plus adapté à chaque exigence.
Et l’entreprise, basée à Legnano, est spécialisée dans cette application. Elle fournit en effet des solutions complètes de cabinets et d’unités à thyristors ainsi qu’un service d’assistance de première classe, pendant toute la durée de vie de l’installation de production de verre float.
Typiquement, le système peut comporter de 30 à 35 zones, avec une plage de puissance de 100 à 150 kW. Pour chaque zone, il est possible d’avoir un terminal dédié à positionner en face du tableau, connecté directement à l’unité. En cas d’urgence, il est possible d’agir sur l’unité en réglant la puissance en mode manuel, après connaissance du mot de passe ou autorisation depuis la salle de contrôle.
Les unités statiques de CD Automation permettent de réguler la puissance des applications impliquées dans la production de verre float qui utilisent des éléments chauffants et en particulier: les éléments en carbure de silicium dans la phase de Tin Bath et les résistances normales à connexion triphasée dans l’étape de recuit et de refroidissement contrôlé.
Surveillance des éléments en carbure de silicium
Le carbure de silicium est un matériau semi-conducteur qui possède une résistivité beaucoup plus élevée que celle des matériaux métalliques. La valeur de la résistance de ces éléments à température ambiante est assez élevée et diminue avec l’augmentation de la température jusqu’à une valeur minimale d’environ 600-900°C. Il est donc nécessaire d’avoir une régulation de puissance constante avec un feedback de type V vers transfert VxI. Sur les charges triphasées avec carbure de silicium, l’utilisation d’un feedback en VxI est suggérée afin d’obtenir une régulation de puissance constante. Cela est nécessaire pour compenser les variations de la valeur de la résistance avec la température et l’âge des éléments. La valeur à la fin de leur utilisation est en effet quatre fois celle initiale.
Régulateurs de puissance REVO C pour rendre plus efficace la production de verre float
La Série REVO C représente la solution idéale pour réguler la puissance de cette application qui implique des éléments en carbure de silicium. Cette unité à hautes performances, développée par CD Automation, est adaptable à toutes les applications SCR, parmi lesquelles les charges inductives, les résistances pour fours à haute température, les fours infrarouges ou UV. Le régulateur de puissance REVO C est doté d’un microprocesseur avancé qui le rend universel et entièrement configurable via logiciel.
REVO C est l’unité la plus complète grâce à:
- synchronisation des trois phases, diagnostic de rotation des phases, déclenchements en angle de phase, limite de courant, précision dans les mesures;
- communication Profinet intégrée et temps d’intégration réduits avec les bibliothèques TIA PORTAL. Communication en Ethernet IP avec bibliothèques pour réduire les temps d’intégration;
- homologation SCCR 100kA – 600V (Short Circuit Current Rating), selon la norme UL508.
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Contrôle des résistances avec l’unité SCR Revo S de CD Automation
En considérant au contraire la phase de recuit et de refroidissement contrôlé du verre float, pour les applications avec résistances à faible variation on utilise la Famille REVO S jusqu’à 700A. La Famille REVO S est composée de relais statiques à hautes performances, fiables, flexibles et compacts, caractérisés par les propriétés suivantes:
- tension nominale 480-600-690V;
- entrée SSR ou analogique déjà configurée;
- déclenchements Burst Firing (Fast Zero Crossing);
- alarme Heater Break pour diagnostiquer la rupture partielle ou totale de la charge ou le court-circuit du thyristor;
- fusibles internes qui réduisent les temps de câblage et la dimension du tableau.
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Au-dessus de 700A, il est nécessaire de recourir à la Série REVO C, qui atteint 2100A. Cette dernière est également appréciée pour la disponibilité de la communication série et pour le contrôle de tension, qui prévient les fluctuations de la tension du réseau. Pour les économies d’énergie, il est en revanche opportun de s’appuyer sur la Série REVO PC.
Dans les applications concernant les transformateurs avec charge placée sur le secondaire, l’exigence principale est d’éviter que les pics de courant qui se produisent à l’allumage sur le primaire n’endommagent les fusibles ou les thyristors. La série REVO C, avec option limite de courant, a été réalisée dans le but de fournir différentes solutions pour piloter des transformateurs monophasés. REVO C-3PH a été conçu, en revanche, pour le pilotage de transformateurs triphasés.
Voulez-vous comprendre plus en détail comment REVO C et REVO S peuvent rendre plus efficaces et compétitives vos lignes de production de verre float? Contactez-nous et réservez une session gratuite de consultation avec l’un de nos experts.
