CO* + C = 2CO

Cette réaction est très vive à 800°. Elle commence à des températures variables avec la nature du combustible.

En résumé, les principales réactions qui peuvent se passer entre le minerai, le combustible et l'air chaud sont :

%. La réduction de l'oxyde par le carbone et l'oxyde de carbone ;

3. La réduction de l'acide carbonique par le fer et la production d'oxyde de carbone ;

Y. La décomposition de l'oxyde de carbone en présence des oxydes de fer et du fer réduit, en produisant du carbone et de l'acide carbonique ;

î. L'action du carbone sur l'acide carbonique, laquelle produit l'oxyde de carbone.

Suivons maintenant ce qui se passe à partir du moment où la charge est mise dans le haut-fourneau jusqu'à celui, où le fer et le laitier, produits de la charge, s'écoulent au bas du haut-fourneau.

A. Réactions se produisant dans la partie haute du haut-

fourneau. — Dans la zone au-dessous du gueulard, deux faits se produisent :

1° La décomposition de l'oxyde de carbone en carbone et acide carbonique ;

2° Le commencement de la réduction.

La première de ces réactions dégage une quantité de chaleur très importante (3.134 calories par kilogramme de carbone déposé), qui est utilisée à vaporiser l'humidité de la charge et quelquefois à la décomposition des carbonates du lit de fusion.

Dans la cuve môme, la réduction est d'autant plus importante que les charges descendent et que leur température est plus élevée. 11 y a réduction : 1° par l'oxyde de carbone; 2° par le combustible môme ; 3° par le carbone provenant de la décomposition de l'oxyde de carbone.

D'autre part, il y a décomposition de la castine (C03Ca) qui est l'un des composants ordinaires du lit de fusion.

Il se passe évidemment beaucoup d'autres réactions plus ou moins complexes, suivant la température, les charges, la vitesse de circulation des gaz, la nature du combustible. Cependant, parmi ces réactions, il en est plusieurs qu'il est impossible de passer sous silence. Il s'agit de la formation du laitier, d'une part, et de l'absorption du carbone par le fery d'autre part. Les laitiers, qui sont des mélanges de silicates et de sulfures de chaux, d'alumine, de magnésie, de fer, etc., se forment h une température ordinairement supérieure à celle de fusion. Leurs compositions se modifient constamment dans le haut-fourneau. Leur formation commence lorsque la silice et l'alumine se trouvent en contact avec une quantité de chaux assez importante pour former à la température où le mélange se trouve un composé fusible.

D'un autre côté, le fer, se trouvant en contact avec le charbon à une température assez élevée, en absorbe; il se cémente et, au fur et à mesure que sa teneur en carbone augmente, son point de fusion s'abaisse et descend bientôt à 1.100 ou 1.200°; alors le fer carburé fond, produisant des gouttelettes métalliques au milieu de la masse de laitier,

de chaux et de coke. Enfin il se forme en même temps des réactions secondaires sur lesquelles nous aurons à revenir dans le chapitre, v; nous faisons allusion à l'incorporation d'impuretés, notamment du manganèse, du silicium, du soufre et du phosphore.

On évite le soufre, qui est toujours abondant dans le coke et fréquent dans les minerais et la castine, en employant des dosages basiques; d'ailleurs, le manganèse agit lui-même comme désulfurant.

Le phosphore qui existe à l'état de phosphates divers dans les minerais, se forme par réduction de l'acide phosphoriqué par le carbure de fer; on évite sa concentration totale dans la fonte par une allure froide et en admettant de l'oxyde de fer FeO dans le laitier.

B. Réactions ayant lieu dans la partie basse du haut-four* xeac. — Celle partie constitue ce que Ton nomme justement la zone de combustion. A chaque tuyère, l'air chaud arrivant sur le charbon incandescent produit de l'acide carbonique; celui-ci, se trouvant un peu plus loin en contact avec le combustible, donne de l'oxyde de carbone.

Tandis que se produisent ces réactions, les laitiers continuent à se former, la carburation du fer et la fusion de la fonte s'achèvent.

Les matières s'écoulent ainsi dans le creuset, où elles se séparent par densité; mais la fonte, en passant dans les tuyères, perd par suite d'oxydation une partie du silicium.

Il nous est impossible de ne pas noter que les subdivisions généralement admises dans les réactions d'un haut-fourneau peuvent être très commodes au point de vue didactique, mais sont certainement incorrectes au point de vue industriel. La question des zones doit être laissée au second plan; elle ne peut exister que théoriquement.

des fontes. — Les produits obtenus dans cette première phase du procédé indirect, que l'on nomme fontes, sont classés en :

il. il

{i* Fontes de moulage; . ;

>2° Fontes d'affinage.

Les fontes de moulage renferment 3 à 4 0/0 de carbone dont 0*3 à 0,7 0/0 de graphite; de 0,7 à 3,5 0/0 de silicium; moins de 1,5 0/0 de manganèse ; environ 0,5 0/0 de phosphore.

On donne en général à ces fontes des numéros variant de 1 à 5 suivant le grain, la plus graphiteuse étant le numéro 1 ;

Les numéros 1 et 2 ne sont employés qu'en mélange;

Les numéros 3 sont moulés directement; ...

Les numéros 4 et 5 ont des grains très serrés et prennent la trempe superficielle.

* a Les fontes (Fa/finage sont celles destinées à la fabrication de Tàcier.

On distingue : 1° les fontes de puddlage. Leur composition est très variable. Elles peuvent contenir 4,5 0/0 de carbone (pour Taffinage au bas foyer). Tantôt ce sont des fontes grises renfermant 2 à 1 0/0 de silicium, tantôt des fontes traitées (Si 0/0 <C 1), tantôt enfin des fontes blanches où il n'y a pas de graphite et dont la teneur en carbone total est inférieure à 3 0/0.

Ces fontes ne doivent contenir que très peu de phosphore et de soufre.

2° Les fontes Martin, qui doivent être manganésées et un peu siliceuses; elles ne doivent pas renfermer de soufre. Elles peuvent être phosphoreuses dans le cas du Martin basique.

3° La fonte Bessemer acide, qui renferme 2 ou 3 0/0 de silicium, des quantités notables de manganèse, 2 à 6 0/0, et ne doit contenir ni soufre ni phosphore;

4° La fonte Bessemer basique ou Thomas qui renferme beaucoup de phosphore (2 à 2,75), peu de silicium (5,5) et une quantité notable de manganèse (1,50 à 1,75).

Deuxième phase : Affinage de la fonte. — Comme nous l'avons dit, les procédés employés pour l'affinage de la fonte peuvent être groupés en deux classes :

1° Oblention de l'alliage à l'état pâteux ;

2" Obtention de l'alliage à l'état liquide.

1° Obtention de l'alliage a l'état pâteux. — Elle peut se faire :

.4. Au bas foyer;

B. Par puddlage. •

L'affinage au bas foyer tend à disparaître, excepté dans quelques régi .-ris spéciales. Il comprend généralement deux parties ; '.'•.',

Le mazéage ou finagfi, qui est une période d'oxydation du silicium transformant la fonte grise en fonte blanche; L'affinage, qui a pour but la décarburation et la purification totale de la fonte blanche précédemment obtenue.

Fin. SO et 31. — Four à puddler (Coupe et plan).

Le puddlage est basé sur les réactions suivantes:

La fonte est introduite sous forme de blocs dans le four ïi puddler en même temps que les battitureset les scories riches en oxyde.

Le four à puddler n'est pas autre chose qu'un four à réverbère dont la sole est en fonte recouverte d'oxyde de fér et refroidie souvent par un courant (Pair ou d'eau,1.

Le chargement effectué, on poussé le feu de façon à faire fondre la matière.

I. A noter l'existence d'un four Bouvard utilisé au Creusot; il effectue un )>ras*ge mécanique et comporte dans lu sole même un couteau qui aide à la fonii.itinn delà loupe.

On note deux périodes distinctes :

La période de scoriGcation pendant laquelle la fonte s'affine cédant le silicium, le manganèse et le phosphore qu'elle contient à la scorie sous forme de silice, d'oxyde de manganèse et d'acide phosphorique ; la scorie qui nage devient plus fluide.

La période de décarburation pendant laquelle le carbone brûle en donnant de l'oxyde de carbone et de l'acide carbonique. Le bain bouillonne et des bulles de gaz se produisent: le carbone disparaissant, le métal devient de moins en moins fusible.

Le fer se fige bientôt en morceaux pâteux qui se soudent entre eux et forment une véritable éponge qui est divisée en plusieurs parties par l'ouvrier, chaque partie constituant une loupe que Ton cingle ensuite pour expulser la scorie.

2° Obtention du métal a l'état liquide. — 11 faut distinguer;

A. Le procédé Bessemer acide ou basique (dans ce dernier cas, il prend le nom de procédé Thomas) ;

B. Le procédé Martin acide ou basique ;