CHAPITRE Vlll

PROCÉDÉ SIEMENS POUR LA FABRICATION DIRECTE DU FER ET DE L'aCIER.

Déjà, en 1867, le docteur C.-W. Siemens, de Londres, exposait le modèle d'un appareil destiné à fabriquer l'acier directement dans un four à réverbère» chaliffé au gaz, de son système. Cet appareil, qui fut essayé en 1868, dans l'usine d'essai de l'inventeur, à Birmingham, se composait d'un four à réverbère à sole concave, présentant un trou de coulée dans la partie la plus déclive de la sole, au milieu de lune des faces latérales. La voûte était traversée par deux moufles verticales en argile réfractaire, renfermées dans une enveloppe en briques et suspendues à un plancher de chargement ; une partie de la

PROCÉDÉ SIEMENS. Gt

flamme du four e'ùlevait autour de ces moufles et s'échappait à la partit! postérieure, de manière à les chauffer à la chaleur ronge. L'n tuyau eu fer, qui descendait dans l'axe de chaque moufle, permettait d'y injecter à la base un courant de gaz rédacteur venaut de la conduite générale, mais préalablement lavé dans une colonne à coke pour le débarrasser de toute trace d'acide sulfureux.

Voici comment ou procédait pour l'obtention de l'acier,

On introduisait par chaque moufle environ un demi-hectolitre de charbon de bois, afin de former une base pour le minerai qu'on charge par-dossus. On chargeait aussi par les portes latérales sur la sole, 500 Itilograrames de fonte, qui, après la fusion, formait un bain au-dessous des moufles. Le minerai de la partie inférieure desmoufles se trouvant chaulfé dans une atmosphère de gaz réducteurs , se réduisait partiellement en éponge de fer qui, arrivant au bain métallique, s'y dissolvait rapidement. On chargeait continuellement du miueraî nouveau par la partie supi^'Heure. La dissolution des éponges réduites s'opérait aussi rapidement que le permettait la réduction successive du minerai dans les moufles.

On essayait le métal des bains et on ajoutait, suivant les cas, de la fonte ou des agents oxydants, puis on opérait la coulée.

Comme on le voit, ce procédé était dés plus ingénieux, mais les résultats ne répondirent pas complètement aux espérances de l'inventeur, et dès l'année suivante il construisit à Landore un four rotatif pour la réduction du minerai de fer en éponge. Ce four était réuni à un foyer de fusion où les produits de la réduction étaient transformés en acier par fusion dans un bain de fonte

Ce fut le germe du nouveau procédé dont les modèles figuraient cette année à l'Hxposition universelle de Vienne. Seulement, au Heu des deux appareils distincts, essayés ;i Litudore, M. Siemens imagina, et c'est là le point caractéristique de la

e2 PROCÉDÉ SIBMKNS.

nouvelle invention, d'effectuer toute Topération dans le bat rotatif lui-môme.

L appareil (1), dont nous donnons le dessin complet planche 4, se compose d'une série de quatre générateurs de la construction habituelle, avec valves de renversement et producteurs de gaz ; le four rotatif est en fer et repose sor quatre rouleaux. Il est muni d un engrenage qui peut lui communiquer des vitesses variant de quatre à soixante réyolntions par heure.

I^ chambre a environ 2", 30 de diamètre et 2'*,75 de long et onI garnie d*un revêtement de bauxite d'environ 0*,20 d'épaisseur. Cette bauxite, minerai provenant de Baux, en France, uni formée principalement d'alumine et peut supporter les plus hautes températures requises pour la réduction dn fer, U)Ui en résistant parfaitement à l'action chimique. L'attention du docteur Siemens fut appelée sur la bauxite, il y a déjà quelques années, par un ingénieur français bien connu, M. Lechalt*llior (2). Une série d'expériences ayant pour but de formwdes loupoH vn employant des revêtements de différentes natures a moniré qut' 'J pour 100 d*argile suffisent pour lier la bauxite calriiiéo. Au mélange on ajoute 6 pour 100 de plombagine pulvériséo, ce qui rend la masse pratiquement infusible en réduisant lo poi\)\yde de fer contenu dans la bauxite à Tétat méUlliquo.

(juatul le revêtement est complet, l'intérieur des briques ost pri'servé de l'oxydation par des laitiers fluides que Ton i\jouto pour les relier et qui empêchent le contact de la flamme. Tn revêtement de bauxite de c^tte nature résiste à la chaleur ot ù ruction des laitiers liquides d'une façon remarquable, comme roxporience Ta prouvé en garnissant un four rotatif

I L<^ cfi;.:»< qui \o»i ^^lary^ $o»t fmfciialès an mémoire que le docteur E.«W. Sieac^cts 1 \u àtrùit'z^xùtni à TAcjkidoàîe* da fer ^ de Ficier d'Angielerre. (S H, LeiciiaieUîer «<i mivt le jiMir mfjM «à aoBS cwrigioBs les épreiTes de ce

PnOCÉDf. SIEMENS. (1,1

des (iSamplo Sloel Works » à Birmingham, partie avec delà bauxite, partie avec des briques de plombagine soigneusement choisies. Après deux Bemainea de travail , le revêtement de briques était réduit de O^iIS d'épaisseur à O-.OIS, tandis que le rcvtHement de bauxite avait encore une épaisseur de 0"', 1 25 et élaitresté parlailoment homogène. 11 est importantde noter que la bauxite, exposée à une haute température, se transforme en une masse solide d'émeri d'une telle dureté, que les outils d'acier peuvent à peine l'entamer, et que par conséquent elle résiste tout aussi bien aux actions mécaniques qu'aux actions caloriUques et chimiques. La bauxite employée pour ce revêtement présentait la composition suivante ;

Alumine 53,f)2 pour 100.

Peroïyile do fer 42,26 —

Silice 4,12 —

Sur le côté du four rotatif se trouve une ouverture pour décharger les scories dans la cave au-dessous, où elles sont reçues dans un récipient monté sur roues. Aux extrémités du cylindre rolatii', qui se termine en troncs de cône, sont deux laides orilices; l'un d'eux, communiquant avec les régénérateurs, sert pour l'introduction des gaz chauds et de l'air, aussi bien que pour le départ des produits de la combustion; l'autre, qui se trouve devant la plate-lopme de travail , est fermé par une porte suspendue à lit manière ordinaire. Quoique le passage pour l'introduction des gaz en combustion ne soit séparé que par une cloison verticale du conduit des gaz brûlés, la chambre est parfaitement chauffée, attendu qu'on s'est arrangé du manière que les gaz entrent dans la chambre avec une certaine vitesse qui les envoie frapper la porte, ce qui fait qu'ils ne reviennent à l'orifice desortie qu'après avoir entièrement traversé la chambre rotative.

Le travail du four rotatif est conduit comme suit : le minerai à fondre est broyé en morceaux ne dépassant pas le volume

eu PROCÉDÉ SIEMENS.

d'un pois ou d'une (eve; on y ajoute de la chaux ou un autre fondant en telle proportion, que la gangue du minerai et le fondant se combinent avec un peu de protoxyde de fer pour former une scorie fluide et basique. Une charge d'environ une tonne de minerai est introduite quand la chambre est parfaitement chauffée, et on donne alors un mouvement de rotation très-lent. Après quarante minutes environ, la charge de minerai et de fondant est portée au rouge brillant; on ajoute alors à la charge 250 à 300 kilogrammes de petit charbon d'une grosseur uniforme, la vitesse du four étant augmentée dans le but d'accélérer le mélange du charbon et du minerai. Une réaction rapide se produit alors; le peroxyde de fer, réduit à Tétat d'oxyde magnétique, commence à fondre, et au même instant du fer métallique est précipité par les morceaux de charbon, tandis que le fondant forme avec la gangue siliceuse du minerai une scorie fluide. .La rotation est alors plus lente et la masse, continuellement retournée, présente à chaque instant de nouvelles surfaces, tant au contact du revêtement échauffé qu'à celui de la flamme intérieure.

Pendant que cette réaction se produit, du gaz oxyde carbonique et des hydrocarbures se dégagent du mélange du minerai et du charbon, et la combustion de ces gaz est produite en n'introduisant que de l'air chaud des générateurs. L'introduction des gaz chauds est complètement ou presque complètement suspendue pendant ce temps. Quand la réduction du minerai de fer est aussi complètement obtenue, la chambre rotative est arrêtée dans une position convenable pour faire écouler les scories fluides, après quoi un mouvement rapide lui est communiqué pour réunir les différentes parties de fer, qui forment alors deux ou trois loupes. On les retire pour les cingler à la manière usuelle, la chambre est refermée et prête à recevoir une nouvelle charge de minerai. Le temps nécessaire pour traiter une charge dépasse rarement deux heures ; en supposant que chaque charge produise 500 kilo-

PROCEDE rilEMEN!^. (I

grammes de fer, l'appareil pourra produire environ a tonnes de Ter métailiquo par jour. Si l'on emploie de l'antlivacite ou du coke pour la réduction du minerai, ou doit les broyer plus finement que quand on emploie du charbon, le principe «'■tant que chaque partie de l'a.^'ent réducteur doit être brûlée pendant la pêrindc de l'action chimique. Si l'on emploie du bois, il doit) pour la môme raison, ôtre chargé en morceaux plus gros.

Si l'on ne veut pas obtenir du fer, mais bien de l'acier fondu, les loupefl doivent être transportées directement de la chambre rotative dans un bain d'un four à fusion de l'acier , sans les soumettre d'abord à l'action d'aucun marteau ni cingleur. Pourtant l'opération peut être faite entièrement dans la chambre rotative. Il snflit d'augmenter la charge de matières charbonneuses, afui que la loupe, après le cinglagc, soit de la nalure de l'acier puddlé, et contienne môme des particules de carbone emprisonnées mécaniquement.

Si. au contraire, après l'écoulement des scories, on introduit de 10 à 1 5 pour 100 de lerro-naanganèse ou de spiegeleïsen, et qu'on élève rapidement la tempéiature eu augmentant l'arrivée de l'air chaud et des gaz des régénérateurs, les loupes métalliques disparaîtront rapidement et l'on obtiendra un bain métallique que l'on peut couler dans des moules, puis marteler et laminer en forme de barres d'acier à la mauière ordinaire. Pour la production de l'acier fondu eur une large échelle, il fst pourtant plus économique de transporter les loupes dans un fer de fusion spécial. Uue série de fours rotatifs, travaillant en même temps qu'une série correspondante de fours de fusion, permet d'obtenir des charges do H à 8 tonnes d'acier fondu.

L'expérience a permis de constater que l'action de la chambre rotative était d'autant plus parfaite que le volume de ladite chambre était plus grand. Uu four d'expérience, construit à Birmingham, et qui ne pouvait traiter qu'une charge de 450 ki-

logrammes de minerai , n'a jamais donné d^aussi bons résultats que le four d'une tonne décrit ci-dessus. Comme aucun travail manuel -n'est exigé, il n'y a rien qui s'oppose à ce que Ton construise des fours de deux tonnes produisant 900 kilogrammes de métal blanc en trois loupes, la division en trois loupes étant obtenue au moyen de deux renflements annulaires du revêtement. Ces nervures sont installées de manière à pouvoir être réparées par la porte sans refroidir le four et sans toucher aux autres parties du revêtement; elles servent aussi pour empêcher la charge de glisser.

Le docteur Siemens a démontré que, théoriquement, une tonne de fer brut doit être produite au moyen d'une demitonne de charbon et une tonne d'acier fondu par 900 kilogrammes de charbon.

L'examen de ces tableaux fait bien ressortir les avantages considérables du nouveau procédé. Ainsi, par exemple, on voit qu'avec une forge catalane on dépense encore aujourd'hui 9000 kilogrammes de bois pour produire une tonne de fer, tandis que cette dépense est réduite à 2000 kilogrammes avec le four rotatif Siemens.

11 croit que, sauf les pertes de chaleur provenant du rayonnement de la combustion imparfaite et de la restitution incomplète de chaleur par les régénérateurs, le procédé actuel atteint ces minimums; et quoiqu'il n'ait pu encore constater rigoureusement les quantités de combustible consommées par les producteurs du gaz, il est convaincu qu'un appareil d'une tonne travaillant continuellement, ne consomme pas plus de i 250 kilogrammes de charbon par tonne de fer brut, ni plus de deux tonnes de charbon par tonne d acier fondu obtenue.

En regard de ces résultats, il montre les tableaux suivants, publiés par M. D.-B. Lewis Gordon, établissant la consommation de combustible par tonne de fer produite à différentes époques.

MbartlUa «■■■•»■•< p«ar pi«d«lre «■« loase ée fer fcml.

[a] Charbon d» boit, ancitn proeécU direct.

niSIORlTtON.