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Nous arrîTODS à la seconde opération de la métallurgie du fer. La première , que nous ▼enons de décrire, a produit la fonte : il s*agit maintenant de transformer cette fonle ou carbure de fer en fer métallique. Les Mémoires de M. Ébelmen et le Rapport de M. Cheneul nous fourniront encore cette partie de notre traTail.

L'affinage, c'est le nom qu'on donne k Topération dont nous nous occupons, consiste ainsi à séparer le fer des matières étrangères, carbone et silicium , avec lesquelles il se trouve eu combinaison (Jaosla fonte. Le procédé qu'on sait est fondé essentiellement sur la réaction cliimiqne qui se produit, à une haute température, entre la fonte tràs-di?isée et l'oxyde de fer. Dans ces circonstances, l'oxygène de Toxyde brûle le carbone et le silicium de la fonte; il en résulte, d'une part, un oxyde de carbone qui se d^^e; de l'autre, de Tacide silicique qui, en s'unissant avec une certaine proportion d'oxyde de fer, constitue les scories. L^oxydation du carbone et du silicium a lieu aussi en partie par Toxygène atmosphérique, dont l'action seconde celle de Toxyde de fer. Les deux éléments étrangers se trouvent ainsi séparés du fer roélallique , et le but de raffinage est rempli. Mais l'oxyde de fer, dont la présence est nécessaire ici , est produit , comme on va le voir, aux dépens de la fonte, c'est-à-dire par la combustion du fer qu^elIe contient, et de là un déchet inévitable dans la conversion de la fonte en fer métallique.

Le procédé d'affinage dont nous venons d'indiquer le principe est désigné sous le nom à*c^nage aux bas foyers; on l'appelle aussi affinage comtois , parce quMl est principalement en usage dans la Franche-Comté. Les appareils ddnt se compose une forge comtoise sont : 1^ le foyer, pourvu d'une macliine souCDante, où s'opère la réduction de la fonte ; 2* Le martinet, destiné au cinglage et à rétirage de la loupe. Le martinet et U soufflerie, mus d'ordinaire par des roues hydrauliques, n'ont pas besoin de description. Quant au foyer, c*est une cavité prismatique à base

a) Lotlieri batteax. naancét de fris et de bleuâtre. Ih sont méUngeo de débris de qairtz.

{•J Lollle'n eo partie pterreox, en partie vllreux, d'un grlft-Terdàtre.

(S) Mêmes canetéres que le précMeot Le foameaa (rodintde la tonte btaacbe.

rectangulaire horizontale, dont le fond et les parois sont formés de plaques de fonte. L'une des parois, appelée varme^ est traversée par une, quelquefois deux tuyères, qui amènent dans le foyer l'air atmosphérique lancé par la machine soufflante. La profondeur du fourneau ne dépasse pas 0",25, et les tuyères , peu plongeantes, laissent au-dessous d'elles un espace où le courant d*air ne pénètre point. L'orifice du creuset est à fleur d'une aire assez large et s'ouvre tous une hotte semblable à celle des fourneaux de forge. Des trous pratiqués à la partie antérieure du foyer permettent de faire écouler les scories.

Voici maintenant la description succincte de l'opération. Le creuset étant rempli de charbon Incandescent , on fait avancer sur le fourneau la gueuse à affiner : on la recouvre de sornes (scories riches) provenant de l'opération précédente, et, par-dessus, d'une nou velle couche de combustible ; puis on donne le vent

La fonte s'échauffe rapidement, entre en fusion, et tombe goutte à goutte à travers la masse de charbon jusqu'au fond du creuset. Elle passe ainsi sous le vent des tuyères, qui brûle en partie Je carbone et le siUcium qu'elle contient; en sorte que, par cette première phase du traitement, la fonte qui occupe le fond du foyer se trouve eu partie décarburée et mélangée d'ailleurs avec les scories riches qui se sont liquéfiées. Elle est alors à l'état pAteux (parce qu'en perdant le carbone, elle devient moins fusible) et disséminée en grumeaux dans le creuset. L'ouvrier la rassemble avec un ringard , en forme une loupe , et , |ors* que cette loupe a acqu is la grosseur convenable, il retire la portion restante de la gueuse, placée au-dessus du foyer, et arrête ainsi l'introduction de la fonte dans le creuset. Il a fait écouler d'ailleurs les scories pauvres qui ont pris naissance. L'opération consiste -maintenant à achever, sur la loupe qu'il a formée^ la décarburation déjà produite en partie. Pour cela, on ai;a/e la loupe , c'est-à-dire on la ramène au-dessus des charbons et près des tuyères. Là, elle se liquéfie de nouveau et repasse eu gouttelettes sous le vent , qui la décarbure encore. On répète cette opération jusqu'à ce que l'ouvrier juge , à la résistance de la masse métallique, que la conversion est achevée. Il soude alors avec un ringard les parties de fer disséminées dans le creuset, et cette dernière loupe est portée sous le marteau. Après le cinglage, elle est divisée en lopins, qu'on étire successivement, comme nous l'avons vu faire dans la méthode catalane. Ajoutons que les lopina, avant d'être étirés, sont récliauffés également dans le foyer d'affinage.

Telle est l'opération de raffinage. Examinons les réactions auxquelles elle donne

FER

naissance, a6n de dous rendre compte des circonstances de la transformatioD que subit la Tonte.

On peut , ayec M. Chevreal, partager en deux périodes le temps qui s'écoole depuis le moment où la fonte tombe dans le creuset jusqu'au moment ou elle en sort à l'état de loupe.

Pendant la première période , la fonte se trouve k l'état pAteux au fond du foyer, en contact avec du charbon et de l'oxyde de fer. C'est alors que les deux lopins provenant de la loupe préparée dans l'opération précédente sont chauffés dans le creuset. On peut évaluer à une heure environ la durée de cette première période, pendant laquelle on consomme les 77 du oombusUble employé à l'affinage complet.

Pendant la seconde période, la fonte est soulevée, afin de la deuorner , c^est-à-dire de la séparer des tontes ou scories qui se trouvent au fond de la forge. La fonte dessomée est présentée au vent de la tuyère ; elle subit ainsi une combustion partielle qui donne lieu à la formation de l'oxyde de fer et d'un soussilicale de fer. Elle retombe enfin au fond de la forge, où l'affinage s'achève; puis elle est réunie en masse et forme alors la loupe prête pour le cinglage. La durée de cette seconde période est de vingt-cinq à trente minutes, et la quantité de combustible qu'elle exige n'est que Ys du combustible total.

1ère période. Au moment où finit l'opération précédente, il n'y a plus dans la forge que du menu charbon. Les tuyères sont dégagées, et la gueuse d^à chaude, placée au contrevent , est couverte de débris de fer et de scories, auxquels on ajoute plus tard les débris qui se détachent de la loupe pendant le cinglage. On couvre le tout de combustible, on donne le Tent, et pendant toute cette période le creuset est constamment rempli de charbon. Les scories pauvres , comme nous l'avons dit, sont évacuées de temps en temps.

C'est alors que les lopins provenant de la loupe cinglée sont réchauffés dans le foyer. On les place successivement vis-à-vis des tuyères, et là ils sont exposés à la température du blanc-soudant , température nécessaire pour qu'on puisse les soumettre au martelage. C'est dans cette région du fourneau, commele montrent les expériences de M. Ébelmen, que se produit le maximum de chaleur.

Pendant le for^eage du fer, la fonte se désagrège, et tombe dans la région inférieure sur les sornes, essentiellement formées d'oxyde de fer et de silice : elle doit être en grumeaux , à I état pâteux.

En examinant les gaz puisés dans le voisinage de la fonte placée au contrevent, lorsque }fi premier et le second lopin provenant de

l'étirage de la loupe sont exposés au feu , M. Ébelmen les a trouvés composés d'acide carbonique en petite quantité , d'oxyde de carbone, d'hydrogène et d'azote. La fonte se trouve donc alors dans une atmosphère peu comburante : car il n'y a que l'adde carbonique qui puisse Poxyder, et il est en petite quantité. La décarburation s'opère' donc, pendant cette première période de i*affinage, par l'oxygèue des scories riclies ou de l'oxyde de fer ; et c'est alors , en effet, que les manipulations da forgeron consistent principalement à mettre les scories en contact avec la fonte.

V période. Durant la seconde période il n'y a plus dans la forge que la fonte et une petite quantité de charbon, qu'on remplace au fur et à mesure de la combustion.

'Le travail du forgeron dans cette phase de l'affinage se compose des opérations que nous avons déjà énumérées : c'est d'abord le dessornage , qui consiste à dégager la fonte, en partie affinée, des sornes ou scories riches ; puis vient le soulèvement de la masse métalliqueqnePon présente au vent des tuyères ; enfin la formation et Tavalage de la loupe. Les gaz recueillis par M. Ébelmen pendant ce travail , et à des époques différentes , montrent que l'oxygène atmosphérique, introduit dans le foyer, ne se porte pas tout entier sur le charbon , comme il arrivait durant la première période de l'affinage. Une portion de cet oxygène reste libre de toute combinaison^une autre portion se porte sur le fer et le carbone de la fonte, et passe à l'état d'oxyde de carbone et d'oxyde de fer. Ce dernier convertit les scories crues en silicate basique et, ultérieurement, décarbure les dernières parties de la foule : « Sans doute , dit M. Chevreul , l'oxydation de la couche extérieure de la fonte est l'obstacle qui empêclie le carbone du combustible de pénétrer dans l'intérieur de la masse ferreuse , pendant que l'oxyde de fer , contenu dans cette masse , achève l'affinage de la fonte , en réagissant sur le carbone. •

En résumant ce que nous Tenons de dire, on voit que dans la première période de l'affinage la fonte perd du carbone et du silidum au moyen de l'oxygène de l'oxyde de fer qui y est mêlé ou ajouté; que durant la seconde période il y a combustion, devant les tuyères, du carbone, du silicium et du fer en petite quantité, et que l'oxyde de fer ainsi formé , réagissant sur les dernières portions de fonte, achève la décarburation.

Il ne nous reste plus, pour compléter cette description , qu'à faire connaître la composition des scories produites par l'affinage. Ce sont essentiellement, nous l'avons déjà dit, des silicates de fer; ils ne renferment qu'une petite quantité de matières étrangères , comme on le voit par les analyses suivantes.

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FËR

SCORIES dVfFINAGE.

ConposUioD.

SUIce.

Protoxjde de fer

— denanganèse

Cbaox

Magnésie

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