MINERAI BRANDON

(Etats-Unis).

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Fer

Manganèse

Traces.

Peroxyde de fer

Oxyde rouge de

manganèse. .

Alumine

Baryte

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Magnésie

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Ces minerais riches mais impurs, et pour cette cause délaissés jusqu’à ce jour, prennent aujourd’hui une certaine importance, deviennent plus intéressants pour certains districts dans lesquels de grands industriels n’ont pas craint de faire de nouvelles installations pour leur traitement par le procédé Thomas et Gilchrist.

D’autres régions, au contraire, ne possédant pas de minerais phosphoreux, et obligées dans la plupart des cas de traiter des minerais purs de la première categorie, n’ont qu’un intérêt secondaire en ce qui concerne le traitement économique de ces minerais.

Il serait nécessaire, pour donner une idée complète des nombreux minerais de fer exploités actuellement, de passer en revue les richesses minérales de chaque contrée où l’industrie du fer et de l’acier a acquis quelque développement : cette étude nous entraînerait hors du cadre dont nous disposons, et nous avons dû chercher dans les tableaux d’analyse ci-joints à indiquer les principales classes et variétés de minerais employés dans l’industrie.

Minerais de manganèse. — A côté des minerais de fer proprement dits, riches et pauvres, purs ou impurs, nous avons à mentionner les minerais de manganèse : la fabrication économique des alliagés de manganèse est, en effet, depuis les inventions Besoemer et Martin, une question de la

plus haute importance, puisque cet élément, le manganèse, est l’élément indispensable à la réussite des diverses opérations métallurgiques nouvelles. — En conséquence, les minerais de manganèse ont été fort recherchés, non seulement en France, mais encore en Allemagne, en Angle terre et aux Etats-Unis, pour l’obtention de produits manganésés riches; tant que l’industriel a eu à fabriquer par les procédés Bessemer et Martin du métal pur et dur pour rails, il a pu se contenter de fontes miroitantes ( Spiegel - Eisen ) à 10, 12, 18 et 20 % de manganèse, fabriquées sans difficulté par les usines rhénanes, carinthiennes, etc., avec les minerais spathiques. Les usines du pays de Siegen, en particulier, ont eu pendant longtemps le monopole de ces produits, jusqu’au moment où, le besoin d’avoir à sa disposition des alliages riches (à 30, 40, 00, 80 °/0 de manganèse) se faisant sentir, chaque région a travaillé les quest ions chimiques, et il y a eu véritable lutte pour l’obtention des produits extra manganésés.

Afin de produire ces alliages, spiegels et ferromanganèses à bas prix, on a été au loin chercher des minerais, pauvres en fer, riches en manganèse, peu siliceux et de préférence calcaires, et aux minerais allemands et autrichiens sont venus bientôt s’adjoindre les minerais d’Espagne, de Portugal, du Canada, contenant jusqu’à 55 % de

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I manganèse, et, dans ces derniers temps, les mi- 1 nerais de la Nouvelle-Zélande et du Caucase, | ayant des teneurs voisines de 50 à 58 %. (Voir I les articles minéralogiques.)

En France, où l’on ne connaissait guère que le ' I gisement de Romanèche (exploité pour la fabri- .■ I cation industrielle du chlore), de nouvelles re- , 1 cherches faites sur le pourtour du plateau ccn- | t al granitique ont amené la découverte d’amas , I considérables, au contact des calcaires et des I schistes anciens et qui sont actuellement en 'Il pleine exploitation dans le midi de la France.

I MlNEnAIS DE r.nnOME, TUNGSTÈNE, ETC. — Pour ;| terminer ce qui est relatif aux minerais emî ployés dans l’industrie de l’acier, nous devons I citer les l'ers titanes et tunsgtates, peu répandus | jusqu’à ce jour; les fers chromés de Grèce, de | Russie, de baltimore, etc., auxquels ont eu re- I cours quelques usines pour l’obtention directe | de produits chromés au creuset ou pour la fabri- *1 cation de véritables alliages, fabrication réalisée au haut fourneau par les usines de Terrenoire; | enfin nous ne pouvons passer sous silence les mii nerais de fer extrasiliceux, véritables minerais S de silicium, dans lesquels la silice (à l’état libre) !■ peut être réduite, grâce à une haute température j et à un lit de fusion approprié, et donner en préi sence de minerais de manganèse de véritables I alliages do fer, manganèse-silicium, utilisés pour | la fabrication des aciers coulés sans souillures.

Traitement des minerais. — Maintenant que nous avons indiqué la nature des minerais, nous ■ devons donner quelques chiffres relatifs à la I composition des fontes et des alliages obtenus au I haut fourneau à l’aide de ces minerais : nous || n’avons pas à étudier ici la théorie du haut four- I neau, ni les détails pratiques relatifs à la conduite 1 industrielle de cet appareil (voir à ce sujet l’ar- I ticle Fer, 1. 1, p I486). Mais nous devons appeler I l’attention sur les progrès apportés à la fabrication de la fonte depuis une dizaine d’années, grâce à l’emploi des appareils à air chaud, baj sés sur le principe de Siemens et réalisés par MM. Cowper et Th. Whitwell.

Les appareils à air chaud permettent d’amener H l’air aux tuyères à une température de 700 à 800"; de cette manière, on est arrivé à obtenir | dans la fabrication des fontes une économie considérable de combustible. A l’aide de ces appareils on a pu fabriquer industriellement les alliages I cités plus haut.

En traitant les minerais de richesse moyenne (40 à 50 %), on arrive facilement à 1000 kilogrammes de fonte par 1000 kilogrammes de coke consommé ; dans certaines usines même on est descendu à une consommation de IjOO kilogrammes seulement de coke par tonne de fonte grise Bessemer; ces chiffres, comparés à ceux obtenus avec les anciens appareils à air chaud (1200 à 1300 kilogrammes de coke par tonne de fonte) ou obtenus dans les fourneaux à vent froid (1800), montrent les progrès accomplis.

Théoriquement les appareils à air chaud basés sur le système de récupération de la chaleur, et imaginés par Siemens (voir Fours Martin), se composent île deux tours en briques croisées. Ces tours reçoivent alternativement les gaz sortant du haut fourneau et chauffant tout l’ensemble, et l’air froid venant de la machine soufilaute, lequel une fois chaud, est envoyé au haut fourneau. La pratique toutefois a montré qu’il était plus économique d’avoir trois tours (trois appareils) qui fonctionnent, deux au gaz et un au vent, disposition permettant du reste, à un moment donné la réparation de l’un des appareils.

Certaines usines ont préféré l’emploi de l’appareil Whitwell, qui offre, paraît-il, quelques avantages au point de vue de l’enlèvement des pous-

sières déposées par les gaz du haut fourneau ; d’autres ont eu recours aux appareils Cowper, dont le nettoyage, du reste, n’offre pas de réelles difficultés; d'autres enfin, comme le Creusot, ont combiné les deux systèmes. Quelques modifications ont été apportées à ces appareils par divers ingénieurs praticiens, et nous citerons en particulier celles dues à M. Levesque, qui est arrivé à réaliser une combinaison pratique des deux systèmes.

Grâce aux appareils à air chaud, on est arrivé, non seulement à consommer moins de combustible par tonne de fonte, mais en outre à augmenter considérablement la production des hauts fourneaux sans changer leur capacité; les anciens appareils étaient calculés, par exemple, pour certaines fontes grises, à raison de 4 à 5 mètres cubes de capacité par tonne de fonte produite en vingt quatre heures, taudis qu’actuellement on obtient très facilement une production de 45 à 50 tonnes de fonte grise Bessemer avec des fourneaux ne dépassant pas 100 mètres cubes de capacité.

Fontes. — Anciennement les fontes obtenues au haut fourneau étaient classées en quatre ou cinq numéros, suivant l’aspect de leur cassure ; cette classification ne pouvait, et ne peut encore aujourd’hui, être adoptée que pour des fontes obtenues avec les mêmes minerais, dans des conditions analogues, et s’applique en tout cas seulement aux fontes exclusivement composées de carbone et de fer, ou peu s’en faut; en effet, dès que le manganèse et le silicium interviennent, la nature du grain varie pour les fontes (aussi bien que pour les aciers), et l’ancienne classification en numéros 1, 2, 3, etc. ne peut pas être employée : il faut absolument avoir recours à l’analyse chimique ; enfin, nous devons rappeler ici que la nature du grain dépend essentiellement du mode de refroidissement : telle fonte grise, lorsqu’elle est coulée en sable, devient blanche sur une plus ou moins grande épaisseur lorsqu’elle est coulée en coquille, non seulement suivant l’épaisseur de la coquille, mais encore suivant la température à laquelle elle est coulée. (Voir la Bibliographie.)

Ces réserves une fois faites, on peut diviser les fontes de la manière suivante :

1° Les fontes grises, dans lesquelles la proportion de carbone alliée au fer est relativement faible, tandis qu’une notable quantité ' de cet élément est intercalée sous forme de paillettes de graphite, dans les interstices de cristaux plus ou moins gros constituant la masse métallique : leur cassure varie du noir brillant à grandes paillettes à un grain gris serré et uniforme qui représente pour les fontes le maximum de résistance; ce dernier aspect correspond au graphite amorphe.

Les fontes grises contiennent généralement une proportion de silicium variant de 2 à 3 °/o.

2° Les tontes blanches, au contraire, ne contiennent que peu et même point de silicium (1 °/0 au plus), pas de graphite et tout le carbone s’y trouve à l’état combiné ou dissous dans la masse entière; leur texture est compacte et cristalline, mais varie totalement avec la teneur en carbone. Quand celle-ci est faible, la texture est massive, sans fibres ni grains bien apparents; quand elle est plus forte et approche de 4 à 5 °/0, la texture devient fibreuse ou rayonnée; les fontes blanches manganésées peuvent être lamelleuses et même miroitantes, quand la teneur atteint ou dépasse 3 à 4 %, c’est-à-dire présente de véritables clivages ou facettes cristallines (qui semblent appartenir au système rhomboédrique, tandis que les cristaux de fer appartiennent au système cubique).

3° Les fontes intermédiaires, entre les fontes blanches et les fontes grises sont désignées sous le nom de fontes truitées, quand elles présentent des taches grises sur un fond blanc, ou des taches blanches sur un fond gris, et sous le nom de fontes rubannées, lorsque le gris et le blanc sont nettement séparés en zones bien tranchées: le refroidissement exerce une influence sur ces différents aspects, et c’est pourquoi, dans un classement de diverses fontes, on devra toujours observer, ou des gueusets coulés en sable, ou des barreaux coulés en coquille.

Aux deux extrémités de la série, fontes grises, truitées, rubannées et fontes blanches, existent les fontes noires, dans lesquelles la proportion de graphite atteint son maximum, et les fontes froides ou caverneuses, où la teneur en carbone combiné atteint son minimum, jusqu’à ce que l’on arrive aux métaux mixtes contenant 3 °/0, et plus souvent seulement 2 °/0 do carbone. Il faut en dernier lieu citer les fontes glacées, où la teneur du silicium dépasse celle du carbone et sur lesquelles nous reviendrons (V oyez ferro-silicium.)

L’obtention de ces diverses espèces de fonte au haut fourneau dépend de la température : une surchage en minerais pour un appareil donné donnera une fonte blanche, et une surcharge en coke une fonte grise, toutes choses égales d’ailleurs. Si les minerais employés sont purs, ces fontes seront pures ; mais si, au contraire, on a à traiter des minerais, castines ou combustibles contenant du soufre et du phosphore, les fontes fabriquées seront d’autant plus phosphoreuses qu’elles seront obtenues à plus haute température, quand il s’agit de fontes de même provenance. Presque la totalité du phosphore du minerai se retrouve dans la fonte qui en provient et aucun moyen pratique n’a encore

été trouvé pour éviter le passage du phosphore dans la fonte. Les fontes du Cleveland en Angleterre contiennent 1,25 à 1,75 °/„ de phosphore; les fontes blanches du Luxembourg en contiennent de 1,50 à 2 °/„ et celles d’Usede, en Hanovre, atteignent même 3 °/„.

Si les minerais ou les cokes sont sulfureux, on arrive au haut fourneau à éliminer le soufre, en employant une certaine dose de manganèse en présence d’un laitier aussi calcaire que possible. Dès lors, si l’on marche en allure froide, allure de fonte blanche, ne permettant pas d’avoir une forte proportion de base dans le laitier, on obtiendra des fontes plus sulfureuses que si l’on marche en allure chaude permettant, au contraire, d’avoir des laitiers extra calcaires et manganésés. Le remède pour se débarrasser du soufre contenu dans les minerais impurs est trouvé théoriquement : c’est pour l’industriel une question de prix de revient, tandis que, pour le phosphore, son élimination n’est possible au haut fourneau ni pratiquement ni même théoriquement.

La fonte blanche pour un même minerai est moins phosphoreuse que la grise. La fonte blanche est celle qui convient le mieux au four Martin. Elle devra être obtenue en allure chaude, en chargeant le lit de fusion de manière à éliminer le soufre.

Parmi les nombreuses variétés de fonte que l’on obtient actuellement au haut fourneau marchant au bois, au coke ou à l’anthracite, nous en avons choisi un certain nombre, employées plus spécialement à la fabrication de l’acier Bessemer, ou servant de base dans les opérations conduites au four Siemens Martin, soit pour métal dur, soit pour métal doux, soit pour acier coulé sans soufflures.

ANALYSES DE FONTES SERVANT DE BASE A LA FABRICATION DE L'ACIER PAR LES PROCÉDÉS BESSEMER ET MARTIN.

DÉSIGNATION

des

FONTES