C. Emploi du coke dans le haut fourneau
L'allure d'un haut fourneau chauffé au coke n'est pas celle d'un haut fourneau chauffé au charbon de bois, comme chacun sait. Ebelmen, en se livrant à des expériences comparatives, montre d'une manière précise que la cause principale des diiTérences se trouve dans la haute températui*e produite par la combustion du coke.
De la tuyère au ventre, abstraction de la différence de température, il y a à peu près identité de composition entre les deux colonnes ascendantes, mais du ventre jusqu'au gueulard il existe des différences incontestables.
La colonne ascendante du fourneau au charbon prend de plus en plus de gaz acide carbonique en s'éloignant du ventre jusqu'à- 1",33 du gueulard où se trouve le maximum, 13,96. Au gueulard elle en contient 12,88 mêlé dr 5,8a de gaz hydrogène (1). La colonne ascendante du fourneau au coke ne renferme au gueulard que 7,1 5 d'acide
(1) HauT fournctu do Clerval rhauflfé au charbon.
(39) carbonique et a,oi d'hydrogène, résultat tout simple si on se rappelle que loo de coke ne perdent par distillation que i à a de matière volatile, tandis que loo de charbon de bois en perdent de lo à i5, dans lesquelles se trouve une forte proportion de gaz hydrogène (i).
Suivant Ebelmen la colonne ascendante ne renferme que des traces de sulfure de carbone, la fonte et le laitier retenant presque en entier le soufre du coke.
Dans le haut fourneau à coke la réduction du minerai par le gaz oxyde de carbone a surtout lien dans la moitié supérieure de la cuve, où la température est beaucoup plus élevée que dans le fourneau chaulfé au charbon de bois, mais cette température est insuffisante pour convertir Tacide carbonique en oxyde de carbone.
Entin dans le haut fourneau au coke, la réduction de l^oxyde de fer par Toxyde de carbone est à peu près com» plète au grand ventre, et là on trouve 0,17 de volume d'acide carbonique pour 100 volumes de gaz (i).
Les recherches d'Ebelmen expliquent des faits qui auparavant semblaient contradictoires.
Ainsi, sachant que dans un fourneau où la couche du combustible est peu épaisse, on obtient du coke bien plus de chaleur que du charbon de bois, on se demande pourquoi dans un haut fourneau, construit. pour marcher au charbon de bois (2), la réduction d*nn même poids de minerai exige deux fois environ autant de coke que de charbon de bois.
La raison en est que le charbon de bois a plus que le coke de disposition d'abord à être rapidement brûlé en acide carbonique par Toxygène atmosphérique, et ensuite à con*
(1) Haut foorneatt de Pont-rEvSqao chaulîé au eoke.
('i) Je dit construit pour marcher au charbon de boit, parce que le rétullat pourrait être différent li le haut fourneau Veùi été ciprès pour marcher de la manière la plui avantageutc eiclutivement avec le coke.
venir ce même acide carbonique en oxyde de carbone. De cette double disposition résulte qu'en s'élevant de la tuyère à la limite de l'espace du haut fourneau où tout le gaz acide carbonique produit d'abord se trouve changé en gaz oxyde de carbone, cet espace est bien plus petit lorsque ce même haut fourneau est chauffé avec du charbon de bois que lorsqu'il l'est avec du coke : car dans ce dernier cas, pour empêcher l'action directe de Foxygène sur la fonte, action tendant à la brûler, ou à la fois à la brûler et h l'affiner, il y a nécessité d^employer plus de coke que de charbon de bois.
Il serait sans doute difficile de se représenter la coordi* nation des recherches d'Ebelnien sur le haut fourneau par le résumé rapide que je viens de tracer, et sous ce rapport je manquerais le but, si je n'ajoutais pas sous la forme d'un tableau une représentation précise des premières recherches dont le haut fourneau de Clerval fut l'objet (i). Il marchait au charbon de bois et à Tair chaud. S'il n'y a pas d'illusion de ma part, les personnes désireuses de s'instruire y verront sans peine les résultats des observations d'Ebelmen représentés aux yeux dans l'ordre de simultanéitéetdans l'ordre de succession. Pourpeu qu'elles voulussent aller plus loin, elles pourraient appliquer le même système de construction graphique aux résultats d'expé<riences faites dans le haut fourneau marchant au bois et au coke.
§ n. — De l'affinage de la fonte.
On a cru longtemps que Taffinage de la fonte en fer ductile se bornait i la décarburer au moyen de l'oxygène d'un courant d'air qui en convertissait le carbone en acide carbonique. Dès avant iSao, prenant en considération la grande combustibilité du fer porté au rouge et la forte proportion où il se trouve dans la foute eu égard au carbone, j'avais
h) V<»/i J*'f duciiincnl.
compris que le fer devait brûler en inètne temps que le carbone, 8*il ne brûlait pas avant lui, et qu*en tous cas c^ëtait Faction de l'oxyde de fer ainsi produit sur le carbone de la fonte qui en opérait la décarburation complète ou presque complète. Je consignai cette opinion dans divers écrits (i). Mais jusqu'au travail d'Ebelmen aucun chimiste, ni aucun métallurgiste, ne s'expliqua sur cette manière de voir, soit pour Tadmettre, soit pour la combattre. Ebelmen, en démontrant par les expériences les plus rigoureuses qu^elle est fondée, a fait disparaître i toujours une opinion qui était contraire aux notions les plus simples de Taffinité chimique.
L'affinage comprend deux périodes.
Première période. — Dans la première on procède au chargement de la forge qui présente une cavité quadrangulaire voûtée correspondant à une cheminée presque horizontale. Le fond de la cavité est garni de scories riches de fer appelées sornes qui proviennent de la fonte affinée appelée loupe ^ lorsqu'on a battu le métal rouge de feu sur Tenclume; on charge la forge de charbon de bois qu'on recouvre quelquefois de scories pauures et de baitilures qui se sont détachées du fer pendant le forgeage.
h^ fonte, placée à peu près horizontalement à o^'yio ou o™,i2 au-dessus de Pair qui s'échappe en nappe de deux tuyères légèrement divergentes, se ramollit et tombe en parties pâteuses sur le lit de sornes dont le fond de la forge est couvert.
En définitive, la fonte en fusion pâteuse doit reposer sur un lit de sornes fondues et être couverte de scories pauvres
(i) Dictionnaire dti Sciences naturelles, I XVI, p. 356 (tnnoo 1820 )> arlicle Fei. — Chimie appliquée h U teinture, p. r>(>; i4' leçon (iftinéo i9^). — Jomnal des Savants, p. 202 (i831}.
{4a) qui la préservent d'un contact trop direct de Tair des tuyères.
Dans cette période de Taffinage la forge est remplie coo* stamment de charbon, et le vent toujours ménagé. Le forgeron a ie soin de déboucher une des deux ouvertures pratiquées dans une des parois de la forge, afln d'en fai re écouler les scories pauvres.
Seconde période. — La seconde période de Taffinage se compose du désornage et du travail comprenant IWalage.
Le désornage consiste a pousser le lit de somes placé au-dessous de la masse ferreuse dans les angles de la foi^e et vers la paroi percée des trous propres à l'écoulement des scories; il consiste enfin à disposer la masse ferreuse de manière à la soumettre aux manipulations propres a la décarburer, opérations dont se compose le trayait.
La masse ferreuse ainsi isolée autant que possible des somes et soulevée avec un ringard, est exposée au feu des tuyères; le fer en partie aiTiné ritombe sur le fond delà forge dont le lit de sornes a été en grande partie enlevé. Le forgeron, en sondant l'intérieur, voit s^il existe des parties qui ont encore besoin d'être exposées au feu des tuyères. Il a soin de détacher du ringard retiré de la forge le fer qui s'y est fixé. Il ajoute à la masse ferreuse ce fer appelé sifflet avec des batUtures. Enfin lorsque le fer lui parait affiné il procède à Vaualage^ c'est-à-dire qu'il en réunit au centre de la forge toutes les parties en une seule masse arrondie appelée loupe. Il jette dessus des pelletées de battiiures pour la refroidir, afin de pouvoir la retirer de la forge avec des crochets et de la soumettre ensuite k Faction du marteau.
Voilà en peu de mots le résumé de la conversion de la fonte en fer ductile par le procédé comtois. Elle exige i**45™ pour s'a«coaiplir. La (héoric qu'Ebclmen en a donnée repose prinri paiement sur rexamen des gaz puisés en difle-
rents endroits de la forge et a différentes époques de l'afûnage.
Première période. — Dans la première période de raffinage la fonte ne se décarbure que par Toxygène du protoxyde de fer. II n'y a donc pas d*oxydaiion du métal par l'oxygène de Tair, comme on l'avait pensé et comme M. Karsten Tavait dit postérieurement à mes observalions.
Ebelmen fait remarquer que le carbone delà fonte, en passant à Tétat d*oxyde par Toxygène du protoxyde de fer, ne dégageant que bien moins de chaleur que le fer passant h Tétat d*oxyde magnétique (FeFeFe), il doit en résulter que dans la décarburation de la fonte, il faut produite la chaleur nécessaire à la révivification du fer, du protoxyde (Fe), puisque celle-ci ne peut s'opérer qu'à la condition d'un refroidissement ou plutôt d'une absorption de chaleur.
Le silicium et d'autres corps qui sont unis au fer peuvent être séparés par Toxygène des scories.
Parlons maintenant de l'air que la machine soufQanfe introduit dans la forge sous la forme d'une nappe dirigée horizontalement de la paroi aux tuyères à la paroi opposée qu'on appelle le contrevent; mab cette paroi mettant obstacle i sa direction horizontale, l'obligea s'élever verticalement et à s*écouIer par la cheminée; ajoutons que c'est pendant la première période de l'affinage qu'on chauffe les deux moitiés tie la loupe qu'on a séparées préalablement Tune de l'autre après avoir cinglé cette loupe ^ ces deux moitiés, nommées lopins^ sont exposées presque en même temps près des tuyères, mais k des hauteurs différentes; le lopin qui doit être retiré le premier pour ^e forgé en barre est placé au-dessous de l'autre, et quand il est retiré de la forge, le second en prend la place: chaque lopin est chauffé et forgé deux fois.
f /examen des gaz. analyses dans la première période- de
Taffiadge a douné les résultats suivants :
