PRÉPARATION DU FERROMANGANÈSE AU HAUT FOURNEAU

Cependant le haut fourneau n“ 2 de l’usine ayant été mis hors feu, en février 1875, l’ordre fut donné de tout préparer pour [qu’à son prochain allumage on y fît l’essai de la fabrication du ferromanganèse, en employant un minerai à gangue calcaire provenant d’une mine de Toscane.

Ce devait être un essai de fabrication de courte durée, car, d’une part, le stock de minerai manganésifère dont on disposait ne dépassait pas 700 tonnes, et d’autre part, le fourneau n“ 1 devant être réparé dans le courant de l’été, on avait hâte de faire produire de la fonte Bessemer au haut fourneau n» 2. Ces circonstances, jointes à la crainte d’un risque trop grand à courir, firent que l’on n’osa pas construire la sole et le creuset entièrement en briques et pisé de graphite, qui ne fut mis à exécution que Tannée suivante, en 1876. On ne fit donc faire avec ces matériaux qu’un simple revêtement intérieur mesurant 25 centimètres environ dans sa plus grande épaisseur. Pour la mise en feu, toute la partie en graphite fut préservée par une couche de terre réfractaire simplement damée.

Voici en quelques lignes le compte rendu de cet essai.

Marche da haii» foiirnean. — Le haut fourneau n“ 2, allumé le H avril 1875, donne de la fonte Bessemer le 15 avril dans la journée. 11 est muni de trois tuyères; le vent est donné par trois busillons de 120 millimètres de diamètre à une température de 600“ C. et à 14 centimètres de pression. Dans ces conditions, en marche normale, ce haut fourneau produit de 45 à 45 tonnes de fonte Bessemer par vingt-quatre heures avec une consommation, par tonne de fonte, de 950 kilogrammes d’un coke à 15 “/„ de cendres.

Le minerai dont on dispose permet de faire du ferromanganèse à 60 “/„ de manganèse environ, si toutefois Ton arrive à une utilisation de 60 “/„ de manganèse entré dans la charge. Pour tâcher d'obtenir ce résultat en tenant compte de la difficulté de réduction de l’oxyde de manganèse, on diminue la vitesse de descente des charges presque de moitié et ou double la consommation de coke par tonne de fonte.

Les trois busillons ont un diamètre de 80 millimètres, la pression du vent est conservée à 14 centimètres, et la température est maintenue à 600“ au moins, si Ton ne peut toutefois Télever davantage.

Le 16 avril, à neuf heures et demie du matin, on introduit la première charge du dosage, destiné à donner du ferromanganèse à 50 “/o; le lendemain, 17 avril, une première coulée, faite à trois heures du matin, donne de la fonte grise; la seconde coulée, à neuf heures un quart, donne un spiegel à 21 “/„ de manganèse; la troisième coulée, à quatre heures après midi, donne du ferromanganèse à 42 “/(,; la quatrième coulée enfin, faite à minuit, donne du ferromanganèse à 48 “/„. Le 18 avril, à huit heures du matin, c’est du ferromanganèse à 50 “/„ de manganèse que Ton coule.

Le gaz est devenu très abondant au gueulard; il a pris une teinte foncée, il

26 ENCYCLOPÉDIE CHIMIQDE.

est épais et presque incombustible. On ne l’utilise plus aux appareils Cowper ; seul le gaz du haut fourneau n» 1, en allure Bessemer, sert au chauffage du vent dont la température se maintient aux environs de 600“ G. Le laitier est vitreux à la surface, à cassure cireuse et de couleur vert foncé ; sans doute le revêtement de terre réfractaire destiné à préserver la garniture en graphite du creuset a dû fournir un excès de silice, en commençant à fondre quand est arrivé aux tuyères le dosage pour ferromanganèse.

Du 18 au 22 avril, la teneur en manganèse de la fonte varie peu : de 50 à 51 %. Le laitier est devenu un peu moins foncé et sa cassure un peu moins pierreuse. Le 22 avril, le dosage, destiné à donner du 60 “/o, commence à arriver aux tuyères. Le laitier est un peu plus clair, aussi fluide à la coulée que le précédent, mais d’aspect plus pierreux. La coulée de quatre heures de l’après-midi donne du 55 “/o t celle de minuit également. Le 23 avril, la coulée de huit heures du matin donne du 57 “/o d® manganèse ; celle de quatre heures de l’après-midi du 60 “/o > celle de minuit du 64,80. Le laitier est d’un vert très peu foncé, un peu court. La proportion de chaux a été augmentée dans ce dosage, comme on te verra plus loin, et l’utilisation du manganèse a été supérieure à 60 "/,.

Mais le stock de minerai manganésifère étant épuisé, on remet au fourneau, dans l’après-midi, le dosage pour fonte Bessemer. Le 24 avril, à huit heures du matin, on coule du ferromanganè.se à 62,5 % ; à la coulée de quatre heures du soir, c’est encore du 55 % > à dix heures du soir, du 40 % ; enfin le lendemain matin, à quatre heures, on coule du spiegel riche à 27 “/o- La production moyenne par vingt-quatre heures a oscillé entre 11 et 12 tonnes, tandis qùe la consommation de coke par tonne de fonte a été de 1700 à 1900 kilogrammes.

Anaij'se des gaz. — Pendant qu’on passait le dosage pour ferromanganèse à 60 7o> l’analyse des gaz faite à l’appareil Orsat dans la journée du 23 avril donne :

Oxyde de carbone = 5,50

Acide carbonique =30,00

Dans la matinée du 24 avril, quinze à dix-huit heures après avoir introduit la charge Bessemer, le gaz ne renferme encore qu’une faible proportion d’oxyde de carbone :

Oxyde de carbone = 15,50

Acide carbonique = 16,50

Dans la soirée cependant le gaz brûle au gueulard, quoique encore épais et teinté en vert :

Oxyde de carbone = 19,00

Acide carbonique = 7,50.

En allure Bessemer, le gaz renferme généralement :

Oxyde de carbone =27 à 29 pour 100.

Acide carbonique = 8 à 10 —

Celte composition des gaz est variable avec la nature des minerais et la proportion des fondants. Dans le cas particulier mentionné ici, le minerai de manganèse employé était un minerai de dépôt renfermant beaucoup d’eau et d’acide carbonique. Il entrait également dans le dosage du feldspath et du sulfate de baryte, qui mélangeaient aux gaz des alcalis volatilisés et de l’acide sulfureux.

Quand on dispose d’un minerai riche, même d’un minerai de bioxyde fournissant une grande proportion d’oxygène qui brûle l’oxyde de carbone aux régions supérieures du haut fourneau, mais qui permet de composer un dosage où le rendement en laitier ne dépasse pas le rendement en fonte, les gaz qui se dégagent du gueulard renferment encore 15 % au moins d’oxyde de carbone et peuvent être brûlés avantageusement sous les chaudières, sinon employés aux appareils Gowper à cause des poussières qu’ils entraînent.

Composition des laitiers. — Dans CCS essais il y a eu perte de manganèse et de chaux par volatilisation, ou plutôt par simple entraînement par le courant gazeux. iSéanmoins, comme il y a eu du ferromanganèse produit à une teneur voisine de 65 "/o. l’utilisation a été supérieure à 60 %. Or, comme le laitier malgré sa composition chimique intermédiaire entre le sous-silicate et le protosilicate, a présenté une fluidité parfaite à sa sortie du creuset, il est évident qu’on peut, sans altérer les proportions de l'oxygéne de l’acide à celui des bases, diminuer notablement la quantité de protoxyde de manganèse qu’il renferme par l’adjonction au dosage de bases alcalino-terreuses. Ce raisonnement nous conduisit dans les essais subséquents, qui eurent lie’u en septembre 1875 et en janvier et février 1876, à fixer la dose de la baryte à moitié de celle de la silice introduite, et à augmenter peu à peu la proportion de chaux, jusqu’à ce que le laitier devînt fusant. Enfin quand, en avril 1876, on put commencer une fabrication de longue haleine dans un fourneau préparé, et grâce à un approvisionnement assuré de minerais de manganèse, on s’arrêta pour la composition des dosages, à celle formule pratique :

Chaux = 2 fois silice Silice =2 fois baryte.

En employant la dolomie comme castine, on additionnait la magnésie avec la chaux. L’expérience a consacré cette formule ; en allure pour ferromanganèse à 82 “/oj elle a permis d’obtenir régulièrement à Terrenoire, ainsi qu’à Tamaris, sous la direction de M. Escalle, des utilisations de 72 à 75 "/o- Nous dirons plus loin quelques mots de ces fabrications.

Une question nous avait été posée par M. Grüner, en 1876, quand nous lui Urnes part de l’emploi que nous faisions du sulfate de baryte, dans les dosages pour ferromanganèse riche : « Que devient le soufre ? avait-il demandé ; s’il ne sulfure pas la fonte, à quel état passe-t-il dans le laitier? »

Le soufre du sulfate de baryte ne sulfure pas la fonte de manganèse ; une faible proportion s’en va dans les gaz à l’état d’acide sulfureux, l’autre passe dans le laitier, partie à l’état de sulfure de calcium et partie à l’état de sulfure de manganèse, sans qu’on retrouve traces de sulfure de baryum.

28 ENCYCLOPÉDIE CIIIMIQÜE.

Pour finir l’iiistorique de nos essais, nous ajouterons que le 2 février 1876, après une campagne d’un mois en spiegel à 20 % et avant de fabriquer du 40 7o fiui était demandé, nous avons essayé de passer pendant vingt-quatre heures un dosage pour produire du 74 "/o avec une utilisation supposée de 60 7o- Le 4 février, on eut de la fonte à 75 % : le 5 février, une coulée à 74 "/o et les autres à 71 “/o? au total, près de 14 tonnes dans les vingt-quatre heures.

Le laitier avait été ainsi composé :

Silice. 18,20

Chaux. 57,50

Baryte. 9,25

Alumine. . . . ,. 4,55

Protoxyde de manganèse. 50,50

La consommation de coke s’était élevée à 2600 kilogrammes.

Ce fut enfin au mois d’avril 1876 qu’on entra, à Terrenoire, en fabrication suivie de ferromanganèse, avec le haut fourneau n“ 5, pourvu d’appareils Cowper. Après avoir produit du 25 avril au 25 mai, suivant les demandes, des teneurs variant entre 42 et 65 “/o. nous avons voulu produire du 82 % ; mais nous n’y sommes pas parvenus ; les minerais dont nous disposions étaient trop pauvres, le mélange le plus riche qu’ils pussent donner atteignait à peine une teneur moyenne de 35,60 % de manganèse.

Cependant, en passant 34 charges par vingt-quatre heures, au lieu de 52 au moins en allure Bessemer, avec du vent soufflé à 12 centimètres de pression et à 750“ C., le fourneau donna régulièrement, du 21 juin au 4 juillet, du 72, du 75 et du 77 à l’aison de 12 tonnes en moyenne par vingt-quatre heures. L’utilisation du manganèse varia de 64 à 70 “/„ ; elle fut un jour de 72 la consommation de combustible s’éleva à 2700 kilogrammes par tonne de fonte et ne fut pas inférieure à 2400 kilogrammes. La charge comportait 1200 kilogrammes de minerais variés dont la teneur moyenne était de 37 “/o y compris 250 kilogrammes d’un minerai en poudre provenant de chlorures de manganèse régénérés, lequel, introduit à l’état de boue dans le dosage, était entraîné en majeure partie par le courant gazeux.

Le laitier calculé contenait :

Silice. .

Chaux..

Alumine

Baryte.

abstraction faite de l’oxyde de manganèse.

L’analyse du laitier correspondant à une coulée de 75 “/o donna les résultats suivants :

117 kilogr.

Silice.

Chaux.

Magnésie.

Alumine.

Baryte.

Protoxyde de fer. . . .

Protoxyde de manganèse.

Soufre.

14,97 ou Mn= 11,60 1,70

Ces résultats, à cause de la pauvreté du lit de fusion, parurent très satisfaisants, et à partir de ce moment nous ne doutions plus de pouvoir produire, avec des minerais suffisamment riches, c’est-à-dire renfermant au moins 45 7o de manganèse, des ferroinanganèses à 82 et plus de manganèse, à raison de 10 tonnes au moins pour vingt-quatre lieures et avec 2700 kilogrammes de coke à 15 % de cendres.

En résumé, dans le mois de juin 1876, le haut fourneau produisit en ferromanganèses à teneurs élevées :

72 tonnes à 62 pour 100.

Il produisit en outre des teneurs variant de 42 à 57 %•

La campagne fut terminée fin septembre. La fabrication de la fonte de manganèse était désormais un fait industriel acquis.

Avec des minerais à une teneur inférieure à 40 “/o de manganèse, le seul inconvénient, constaté dans la fabrication des ferromanganèses à 72 et 77 % est que le creuset se garnissait et que la sole montait après quelques semaines de marche. Cet inconvénient, qui est à redouter surtout quand on fabrique'des fontes riches en silicium et manganèse, n’existe plus même avec une production de 82 à 85 "/oj du moment que le lit de fusion est riche, c'est-à-dire que le rendement en scorie ne dépasse pas le rendement en fonte.

A Terrenoire, on ne disposa qu’en 1878 de minerais riches à teneur en manganèse dépassant 45 % et atteignant même 54 "/o- Cependant au mois d’août de l’année précédente on avait passé trente charges d’un dosage dans lequel entrait un minerai de Romanèche à 44 “/o de manganèse et qui avait été calculé pour donner un alliage à 81 % avec une utilisation de 60 “/o et une consommation de 5 tonnes de coke par tonne de fonte. On eut une coulée de 5800 kilogrammes d’alliage à 81 % intercalée entre une coulée de 79 et une de 77 “/o- Les stocks de minerais ne permettaient pas alors la fabrication d'un alliage aussi riche, mais il n’y avait aucun doute à avoir sur la possibilité de l’obtenir en se plaçant dans de bonnes conditions.

En effet, en juin 1878. avec un mélange de minerais à teneur moyenne de 50 “/o de manganèse, on fit pendant trois jours quelques tonnes de 83 à 83 "/o en utilisant plus de 70 % du manganèse entré dans le dosage, tandis que la consommation du coke n’atteignit pas tout à fait 3 tonnes par tonne de fonte.

Mais ce ne fut qu’au mois de décembre de la même année qu'on put, grâce à un approvisionnement de bons minerais, commencer une fabrication suivie d'alliages à 82 "/o- Ayant à solder une commande de 500 tonnes de cet alliage, on en fabriqua sans intermittence, et avec la plus grande régularité dans l'allure, 533 tonnes environ, depuis le 12 décembre jusqu’au 15 janvier inclus, c'est-à-dire pendant trente-trois jours. La production moyenne fut donc, en chiffres ronds, de 10 700 kilogrammes par vingt-quatre heures, tandis que la moyenne des charges passées pendant le même temps fut de trente-quatre.

Voici du reste le relevé des notes de fabrication :

On souffle à deux tuyères seulement, les deux latérales, avec des busillons de 90 millimètres de diamètre. La pression du vent est maintenue à 12 centimètres aux tuyères, sa température varie de 680 à 713°.

Le dosage pour 82 % est introduit au fourneau le 9 décembre à six heures du soir. Le dosage précédent donnait du 47 % moyenne. Le 12 décembre, à six heures du matin, la fonte coulée renferme 81 "/o de manganèse, et le 15 décembre, 84 "/o- Du 12 au 15 janvier il n’y a eu que trois coulées, à 80,50 7o de manganèse, les autres ont eu une teneur de 81 à 84,50.

Les minerais traités sont de provenance de Huelva et d’Almeria (Espagne).

LIT DE FDSIOS POUR FERROM.VNGAHÈSE A 82 %

Minerai de Iluelva.. . .

— d’Almeria....

— de Tafna. . . .

Castine.

Sulfate de barj te.. . .

Fe Mn

28 352x0,75 = 264 Mn

28 Fe 25 G Si

980 rendement par charge = 513 kilogr.

Le rendement calculé avec une utilisation de 73 7(, du manganèse entré donne 515 kilogrammes de ferromanganèse à 83,50 de manganèse. La teneur a varié, mais le poids moyen rendu s’approche de 513 kilogrammes. Le poids du coke par charge étant de 850 kilogrammes, la consommation moyenne a donc été de 2700 kilogrammes.

Le laitier correspondant à une coulée de 85 a donné à l’analyse :

Silice.

Chaux.

Magnésie.

Baryte.

Alumine.

Protoxyde de fer. . . .

Protoxyde de manganèse.

Soufre.

traces

7,56Mn=5,80

Deux variétés de ferromanganèse présentaient la composition suivante :

Manganèse.

Fer.

Carbone.

Silicium.

non dosé

Phosphore.

(Pourcel, Génie civil des 2, 9 et 23 mai 1885.)

Voici une autre analyse de ferromanganèse obtenu au haut fourneau à l’usine de Saint-Louis près de Marseille :

Manganèse. 84,960

Fer. 8,550

Carbone. 5,700

Silicium. 0,660

Soufre. 0,035

Phosphore. 0,005

Cette usine de Saint-Louis avait fabriqué jusqu’à l’année 1878 plus de 100 000 kilogrammes de ferromanganèse livrés aux aciéries françaises. Elle s’occupait d’ailleurs depuis plus de vingt années de cette fabrication des fontes manganésées et c’est par étapes successives et en suivant en quelque sorte les demandes de l’industrie qu’elle était arrivée à produire des ferromanganèses titrant jusqu’à 87,4 % de manganèse. Lorsqu’on a cherché à dépasser cette limite, on n’a plus obtenu de produits capables de se conserver pratiquement sans altération à l’air. (Jordan. Sur la fabrication des fontes de manganèse et sur la volatilité du manganèse. Comptes rendus de l'Académie des sciences, t. LXXXYl, p. 1374.)

Voiatuité du manganèse. —La fabrication dcs ferromanganèses a conduit les

52 ENCYCLOPÉDIE CHIMIODE.

ingénieurs de l’usine de Saint-Louis à la constatation d’un fait qui n’avait pas encore été signalé : la volatilité relativement considérable du manganèse aux températures des foyers métallurgiques. Voici ce que rapporte M. Jordan à ce sujet :

« En cherchant à établir le bilan comparatif des quantités de chaleur produites ou introduites dans le haut fourneau et des quantités de chaleur dépensées par les différentes réactions chimiques, perdues par les parois ou entraînées par les produits fondus ou gazeux de l’appareil, de manière à se rendre compte de l’utilisation réelle du combustible consommé dans la fabrication, les ingénieurs de Saint-Louis trouvaient toujours une consommation ou plutôt un déficit de calories inexplicable, alors que dans la fabrication des fontes de fer ordinaire cette anomalie n’existe pas. 11 est vrai que les capacités calorifiques de la fonte et des laitiers fluides n’ont pas été spécialement déterminées à Saint-Louis et que les chiffres adoptés pouvaient n’être pas absolument exacts. 11 est vrai encore que la quantité de chaleur absorbée par la réduction des oxydes de manganèse n’est pas non plus connue exactement et qu’il faut se servir de chiffres déterminés par induction. Mais le déficit en calories que l’on trouvait était trop considérable pour qu’il pût avoir pour cause une simple erreur d’appréciation; d’autre part, il est beaucoup plus grand dans la fabrication des fontes très riches en manganèse que dans celles des fontes moins riches. Aussi on a été conduit à se demander s’il n’y avait pas en jeu une cause encore inaperçue d’absorption de chaleur, un changement d’état par exemple.

D’autre part, en cherchant à élablir aussi le bilan comparatif de la quantité de manganèse introduite dans les charges du haut fourneau, quantité facile à déterminer, et des quantités de manganèse contenues dans la fonte, dans les laitiers et même dans les poussières du gueulard, on constatait qu’une portion importante (souvent jusqu’à 10 "/o ^n allure chaude) de ce métal avait disparu sans qu’on pût la retrouver.

Ces deux faits ont amené les ingénieurs de l’usine à penser qu’il y avait une perte de manganèse par volatilisation.

Certains faits constatés de longue date militaient du reste en faveur de cette présomption :

1“ En recueillant dans les conduites du gaz à diverses distances du gueulard les poussières entraînées et en les analysant, on voit que la teneur en zinc et en fer diminue à mesure qu’on s’éloigne du gueulard, celle en manganèse se maintenant. A une distance un peu grande du gueulard, on trouve ces poussières riches en manganèse à un état impalpable, analogue à celui qui caractérise l’oxyde de zinc provenant de zinc brûlé.

2“ Les fumées du gueulard, blanches au moment de leur sortie du haut fourneau, deviennent roussâires quand elles sont brûlées, ce qui permet de penser qu’elles contiennent le manganèse en vapeur au moment de leur sortie.

5® En observant la coulée d’une fonte très manganésée (20 à 25 7o manganèse par exemple) fabriquée en allure chaude, on voit sortir avec la

fonte du trou de coulée des fumées abondantes de couleur roussâtre ; ces fumées forment un léger dépôt sur les surfaces environnantes. En les analysant, on y trouve une proportion notable d’oxyde de manganèse, mélangé aux oxydes de corps entraînés par les gaz qui s’échappent de la fonte tels que le silicium, le calcium, etc. Ces fumées roussâtrcs sont semblables à celles qui s’échappent du convertisseur Bessemer à un certain moment du travail des fontes manganésées.

4" Les gueusets de fonte très manganésée sont, après leur refroidissement, souvent recouverts d’une couche d’oxyde rouge de manganèse.

5" Dans le travail au haut fourneau avec tuyère de sortie des laitiers, il se dégage quelquefois des gaz par cette tuyère et l’on trouve dans les canaux que ces gaz se frayent à travers le laitier des dépôts pulvérulents d’oxyde rouge de manganèse, dépôts qui semblent montrer que du manganèse volatilisé est sorti avec les gaz incandescents et s’est oxydé au fur et à mesure que l’air extérieur a pu intervenir.

Diverses observations faites sur les flammes et les fumées qui s’échappent du convertisseur Bessemer disposaient aussi à croire à la volatilisation du manganèse dans cet appareil.

Des expériences directes faites au laboratoire de Saint-Louis par les ingénieurs de cette usine ont permis de constater ce qu’il en est réellement :

1“ On a inti’oduit dans un creuset soigneusement brasqué 200 grammes de ferromanganèse contenant 84,9 7o de manganèse ; on les a mis en fusion et on les a maintenus pendant 2 heures 30 minutes à la plus haute température possible à obtenir dans un four à vent. Au bout de ce temps le culot avait perdu 9 grammes et ne contenait plus que 84,2 “/o de manganèse : la perte correspondait au manganèse disparu. On a trouvé le creuset tout pénétré par du manganèse oxydé provenant du métal qui devait avoir passé à l’état do vapeur à travers la brasque.

2“ On a placé l’un dans l’autre deux creusets de graphite de dimension différente en les séparant par une couche de brasque et l’on a brasqué encore soigneusement le creuset extérieur. On y a introduit 232 grammes de ferromanganèse à 84,9 “/o et l’on a chauffé pendant 4 heures 50 minutes dans un four à vent. Après refroidissement le culot pesait 243 grammes, soit encore 9 grammes de moins, et il ne contenait plus que 84,4 7o de manganèse. Le calcul donnait donc pour le manganèse disparu

252 X 0,849 — 245 X 0,844= 8 gr. 82 soit sensiblement 9 grammes (Jordan, vide supra).

ROCH.VGE DES FONTES MAXC.VNÉSÉES

Les fontes manganésées présentent dans leur coulée au sortir du haut fourneau des particularités qui les distinguent immédiatement des fontes de fer.

En effet, tandis que les fontes ordinaires lancent des étincelles et ne dégagent que par intermittence quelques bulles gazeuses pendant le refroidissement du métal, les fontes raanganésées préparées avec des minerais purs émettent, depuis leur sortie du haut fourneau jusqu’au moment de leur solidification, une si grande quantité de gaz combustible qu'une nappe gazeuse brûle d’une manière continue au-dessus du métal liquide.

Pendant la solidification le dégagement se fait par jets nombreux.

La nappe gazeuse et les jets brûlent comme du gaz hydrogène: ils ne présentent nullement l’aspect des flammes qui contiennent de l’oxyde de carbone.

MM. Troost et Haulefeuille dans leurs importantes recherches sur les fontes manganésées ont reproduit en petit ces phénomènes dans des conditions où ils sont facilement observables ; dans un four à réverbère en chaux, disposé comme pour la fusion du platine, et dont la sole est portée préalablement au rouge vif par la flamme du chalumeau à gaz d’éclairage et à oxygène, on introduit fragment par fragment 200 grammes environ de splegelcisen, en maintenant la flamme réductrice. Quand la fusion complète a été obtenue et que le métal est très chaud, on ajoute 100 grammes de spiegeleisen ; la matière ainsi ajoutée fond avec rapidité sans s’affiner sensiblement. Si l’on découvre alors le bain quî est très chaud et très fluide, il parait aussi brillant que de l’argent ; il est parcouru par une flamme légère à peine lumineuse qu’on aperçoit très bien en plaçant l’œil dans le plan du four. De temps en temps le bain émet quelques bulles de gaz qui* rident la surface et dont la flamme 7ie se distingue pas de celle de la nappe gazeuse qui brûle d’une manière continue à quelques millimètres au-dessus du métal .liquide. Au moment de la solidification on observe un véritable rochage avec dégagement abondant de gaz hydrogène. Le même bain après un affinage assez prolongé, pour lui faire perdre par oxydation la majeure partie de son manganèse, présente des phénomènes tout différents et qui se rapprochent de ceux que l’on observe dans la coulée des fontes ordinaires. Pendant le refroidissement du métal liquide, on ne voit pas de nappe gazeuse incandescente, on n’observe que quelques jets de gaz, qui se produisent surtout au moment de la solidification, et ces jets brûlent avec la flamme bleue de l’oxyde de carbone.

La fonte manganésée retient encore après sa solidification une quantité de gaz hydrogène bien supérieure à celle que conserve la fonte ordinaire. Ainsi, en chauffant dans le vide à 800“ environ 500 grammes de chacune de ces deux fontes, on a obtenu les résultats suivants :

Fonte au bois. Spiegeleisen.

Acide carbonique.

Oxyde de carbone.

Hydrogène..

Azote..

(Sur les fontes manganésifères par MM. Troost et Flautefeuille. Comptes rendus de l'Academie des sciences, t. LXXX, p. 909.)

SIOISSAS. — LE MAXGAÜÈSE ET SES COMPOSÉS. 55

rôle du manganèse en métallurgie.

, Nous avons vu précédemment combien étaient grandes les quantités de ferromanganése employées en sidérurgie. Son emploi dans les aciéries n'a fait qu’augmenter depuis une vingtaine d’années. Bien que le rôle du manganèse ne soit pas encore complètement élucidé, ses principales réactions ont été nettement établies par MM. Troostet Hautefeuille et voici les résultats indiqués par ces deux savants : « Les nombreuses expériences calorimétriques consignées dans ce mémoire et tes précédents pourraient faire penser que le manganèse Temployé dans le traitement des fers impurs se combine aux matières étrangères et que ce sont ces combinaisons dissoutes ou disséminées dans la masse métallique qui rendent plus faciles sa purification, en communiquant aux éléments à éliminer l’oxydabilité propre aux composés correspondants du manganèse. Il en est souvent ainsi ; mais le manganèse joue aussi un rôle plus simple et plus facile à assigner, celui de réducteur.de l’oxyde de fer. En effet, dans plusieurs opérations métallurgiques, l’élimination du soufre ou du phosphore exige, pour être poussée assez loin, une oxydation prolongée qui fournit un métal intimement mélangé d’oxyde de fer. L’addition d’un ferromanganése composé toujours très riche en carbone ainsi que nous l’avons établi, restitue au métal le cai’bone qu’il doit contenir et réduit avec dégagement de chaleur l’oxyde de fer à la fois par son carbone et son manganèse. L’oxyde de manganèse formé et disséminé dans le métal ne présente pas le même inconvénient que l’oxyde de fer, car il passe presque immédiatement dans la scorie en entraînant encore des impuretés. Ainsi, soit que le manganèse existe dans le métal avant sa purification, soit qu’on l’ait ajouté après un affinage prolongé, le rôle important qu’il joue dans la métallurgie du fer est dû : 1“ à la formation de composés qui se produisent avec un dégagement de chaleur plus grand que celui qui répond aux composés correspondants du fer; 2° à la scorification facile de ces composés, car ils jouissent de la propriété de s’oxyder en dégageant plus de chaleur que ceux qui contiennent la même proportion de fer, surtout lorsque ces composés se trouvent, comme c’est le cas en métallurgie, en présence d’un très grand excès de métal. » (Sur un borure de manganèse et sur le rôle du manganèse dans la métallurgie du fer, par .MM. Troost et Hautefeuille. ■ Comptes rendus de l'Académie des sciences, t. .XXXI, p. 1263.)

INFLUENCE DU MANGftNÉSE DANS LA FABRICATION DE L’ACIER

D’une façon générale on peut dire que les alliages de fer et de manganèse sont employés dans la métallurgie de l’acier pour donner aux produits du convertisseur Ressemer et du four Martin Siemens :

1» La bonne qualité à chaud qui en permet le laminage et le forgeage;

2“ La dureté et, en général, les propriétés que réclame l’usage spécial auquel est destinée la coulée.

36 ESCYCLOPÉDIE CllIJIIQDE.

Quel est le rôle du manganèse et comment agit-il?

Nous rappellerons d’abord que tout acier qui, après avoir été convenablement chauffé, se crique pendant le travail normal, est dit rouverin.

Ce défaut peut se manifester à partir d’une certaine température ou seulement et d’une façon transitoire, dans un intervalle de températures quelquefois très étroit. On l’attribue à la présence du cuivre, de l’arsenic, du soufre ou de l’oxyde de fer en proportions trop fortes dans l’acier. 11 peut donc exister et il existe en réalité, plusieurs sortes d’état rouverin; mais la question n’a été que très insuffisamment étudiée.

En pratique, les minerais cuprifères et arsénifères étant proscrits de la fabrication des fontes pour aciers, nous n’aurons que le soufre et l’o.xyde de fer à combattre et dans ce cas l’addition de ferromanganèse rend de très grands services.

1" L’affinité du manganèse pour le soufre est beaucoup plus grande que celle du fer.

MnS précipité est formé avec production de 22*^“’,6 FeS — — H, 9

C’est donc le sulfure de manganèse qui doit se former quand on traite, en allure cliaude, des minerais manganésés.

Les données de la thermochimie expliquent également que le sulfure de manganèse formé passe au laitier, pai’ double décomposition avec la chaux, tandis que le sulfure de fer reste mélangé au métal.

Le manganèse a donc une inlluence très efficace sur la production de fontes peu sulfureuses; or ces fontes sont les seules que l’on puisse traiter pour acier par les procédés Dessemer et Martin, car la désulfuration est très incomplète sur garniture basique et insignifiante sur garniture siliceuse.

Quand, cependant, à la suite d’un refroidissement, les fontes et ensuite les aciers contiennent une proportion de soufre un peu forte, on peut, dans une mesure assez restreinte d’ailleurs, corriger ce défaut par l’addition d’une quantité convenable de manganèse; le soufre n’est pas sensiblement éliminé dans ce cas ; mais, grâce au manganèse, le laminage est encore possible sans accidents ; c’est là un fait d’expérience dont on n’a pas encore d’explication satisfaisante.

2“ Examinons maintenant l’action du manganèse sur l’oxyde de fer.

Dans tous les procédés d’affinage de la fonte, à mesure que les éléments les plus combustibles ou, en d’autres termes, les éléments qui dégagent, en brûlant dans l’oxygène, les plus grandes quantités de chaleur, sont éliminés du bain métallique par les combustions intermoléculaires, il se forme normalement des quantités croissantes d’oxydes de fer. La plus grande partie de ces oxydes passe à la scorie, mais une fraction reste mélangée au métal et le rend rouverin. On n’est pas absolument fixé sur le degré d’oxydation de cette dernière ; on serait porté à croire que le protoxyde seul peut subsister en présence du fer en excès.

Cependant les données thermiques que M. Bcrlhclot a publiées sur les cha-

leurs de formation de l’oxyde magnétique anliydre et du protoxyde hydraté montrent que la réaction

Fe=0‘ -i- Fe = 4FeÜ

est loin d’être certaine. D’autre part, une récente expérience de M. Wertli semble bien prouver que c’est l’oxyde magnétique ou du moins un oxyde salin plus oxygéné que le protoxyde qui reste dans l’acier; et l’on comprend beaucoup mieux en effet la persistance dans le bain métallique de ce dernier oxyde non salifiable plutôt que celle du protoxyde. Ce dernier devrait former, comme le fait le protoxyde de manganèse une scorie fluide avec les plus faibles quantités de silice (procédé acide) ou d’acide phosphorique (procédé basique).

Le rôle essentiel des alliages de fer et de manganèse que l’on ajoute, à la fin de chaque opération, au convertisseur ou au four Martin est donc de décomposer Fe'0‘

Fe'0‘ -t- 4Mn = 4MnO + Fe"

réaction conforme aux lois de la thermochimie et qui est expérimentalement démontrée :

Par la non-combustion du fer tant que le bain contient une proportion suffisante de manganèse.

Par ce fait que le manganèse ajouté sous forme de spiegel (ou do ferromanganèse) ne passe pas complètement au métal, mais qu’une fraction plus ou moins importante se retrouve dans la scorie. Le passage du protoxyde de manganèse du métal à la scorie se fait d’ailleurs par l’intermédiaire de la silice des garnitures du four et par celle que l’alliage lui-même fournit.