Objets réfractaires

Les propriétés du graphite le désignent tout particulièrement pour la fabrication des objets réfractaires tels que creusets, cornes, agita teurs, buses, ete. et c'est cette industrie surtout qui à donné son essor à l'exploitation du graphite telle que nous l'avons vu se développer dans

ces 25 dernières années.

A.—Creusets.

La plus grande partie de la variété cristalline est employée pour là fabrication des ereusets qui servent beaucoup pour la fonte du fer et di l'acier, On peut se faire une idée du développement des applications di cette variété quand on remarque qu'en IS7S, à Ceylan, on n'en exploi tait que 4320 tonnes, tandis que la produetion atteignait 25,200 fonnes en

1902, avec une valeur de $3,905,455.

Les premiers ereusets furent faits au commencement du XVèn siècle, près de Passau dans les villages de Obernzell et Hafnerzell: 0! les emplovait dans les laboratoires et aux monnaies pour Ta fonte des métaux précieux. Ferranto Temperato, en 1399, est le premier qui men tionne la confection de creusets en graphite à lamelles. Déjà Agricoli (1493-1550) vante les creusets en graphite pour leurs propriétés réfrac taires et on dit que les alchimistes les employaient dans leurs recherches de la pierre philosophale. Les ereusets de Passau, fabriqués par li Vereinigte Schmelztiegelwerke", la plus ancienne fabrique du mondi sont encore les plus réputés bien que dans le cours des trente dernières années, des manufactures de ereusets aient surgi dans toutes les parties du monde où le fer et l'acier sont fabriqués. Ces crensets de Passau ont 6 vendus pendant longtemps aux Etats-Unis jusqu'à ce que la ‘Josepl Dixon Crueible Co ait commencé à en fabriquer: les débuts de ect dernière remontent à 1827, époque à laquelle Joseph Dixon, le fondateur de cette importante maison, après de soigneuses recherches fit ses pr miers creusets, À l'exposition de Vienne, en IST3, on pouvait voir des creusets Dixon, quelques-uns de grandes dimensions, et en ISTS, un artiel parut dans le *Jahresbuch faer chemische Technologie”, dans leque! 0! Ù duits des eren

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sets était le village d'Obernzell, près de Passau en Bavière, P'Amérique joue aujourd'hui un rôle important dans la fabrication de cet article et

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Hit non Seulement meilleurs mais meilleur marché que ceux fabri. qués à cet endroit. La mine de graphite est à Ticonderoga, N° V. la fabrique de ereusets à Jersey City: l'une et l'autre übpartiennent à la “Joseph Dixon Crucible Company". On nv emploie que du graphite tin en lamelles que l'on broie dans des broveurs à boulets Spéciaux. Par suite du développement des fabriques de fer et d'acier, on à éta bi un grand nombre de fabriques de crensets depuis 1S70. tant aux Etats-Unis qu'en Europe, mais maintenant jes grandes fabriques font

elles-mêmes leurs creusets.

Pour la fabrication des creusets. it faut tenir compte dé plusieurs

facteurs importants, tels que la difficulté de combustion, la densité, la

stabilité et la résistance aux intluences mécaniques. Toutes ces qualités

doivent se trouver réunies dans un bon éreuset. Au premier abord, il semble facile de faire des creusets, mais il Y a tant de points à consi. dérer, surtout dans le choix des matières premières, qu'on peut dire que la fabrication de creusets avant des propriétés réfractaires données est un art.

D'après Jochum* la résistance d'un creuset dépend de ses propriétés chimiques et physiques. La matière première employée doit être suffisamment réfractaire, c'est-à-dire incombustible. Le fabricant doit donc connaître la résistance au feu des substances Qu'il emploie et par suite il lui faut connaître leur composition chimique, Dans une fabrique bien dirigée, les différentes opérations sont contrôlées par des essais au feu et par l'analyse chimique de toute substance non encore employée, L'expérience à montré que si cette Surveillance technique vient à faire dé. faut, les crensets fabriqués sont défectueux à beaucoup de points de vue dont les principaux sont la production de fissures et l'abaissement du degré de résistance au feu.

Au point de vue physique et mécanique, il faut que les matières premières soient combinées de manière à ce que le produit obtenu soit suffisamment dense et suffisimment solide. Il faut aussi qu'il offre une certaine résistance aux température ordinaires et quand on l'expose au feu. La dimension des grains dans le mélange, leur cohésion et leur homogénéité sont autant de points importants pour la fabrication de bons creusets.

Une des qualités Les plus importantes des creusets en graphite est leur eonduetibilité de la chaleur. Dans un creuset fermé, toute la chaleur nécessaire pour la fusion du métal vient à travers la paroi. La dif- 'érence entre la température moyenne dans le four et celle qui existe dans le creuset est considérable: ceci est dû à l'absorption de chaleur

À : à 4 1 FETE 33 par la parai du crenset, La substance ‘jt est preicrabie est done celle

* Conférence à la “Verein Deutscher Ingenieure’!, 1S94.

qui est la meilleure conduetrice puisqu'elle économise du temps et du combustible, Les ereusets de graphite sont sous ce rapport sapérienurs

tous les autres: le graphite luiaméme est un bon condueteur de la eh leur. Ceci explique pourquoi la charge en acier d'un creuset pour

fonte est aux Etats-Unis de 93 à 115 livres, tandis que les creusets ai wlais. en argile, recoivent rarement plus de 60 livres. De même, or charge un four 7 ous fois en 24 heures, quand on emploie des ereusets d graphite, tandis qu'avec les creusets d'argile on dépasse rarement quatr

charges pendant la méme période,

La conduetibilité des ereusets varie comme la quantité de graphit emplovée, La quantité de chaleur absorbée par le creuset varie comm l'épaisseur des parois. Plus on emploie de graphite plus le creuset es fragile, en admettant que les autres constituants du ereuset soient 1

proportions convenables. Le graphite n'ajoute rien à la résistanee d

creuset, mais augmente Sa durée et sa conduetibilités e'est même ln qui rend le creuset conducteur. Tels sont les principes sur lesquels pose la fabrication des erensets. On n'a Jamais essavé de déterminer nn

mériquement la conduetibilité du graphite à ereusets.

Les creusets sont composés d'argile, de sable et de graphite. La meilleure argile et la plus réfractaire ne peuvent résister que pen di temps à un métal fondu, surtout l'acier. Mais si on ajoute du graphite: l'argile, la masse résiste aussi longtemps que le graphite est en quantit suffisante, pourvu que la paroi du creuset puisse résister aux pressions qu'elle a à supporter et ne soit pas abimée de quelque manière. Le gra phite joue plusieurs rôles: il empéche toute oxydation des métaux qu comme oxydes et non comme métaux entre en combinaison avee les corps qui forment le erenset: le carbone du graphite tant qu'il est pro tégé contre la combustion, augmente linfusibilité de Pargile qui, elle méme est déjà très peu fusible. C'est pour la même raison qu'on ‘eur bonise "les ereusets d'argile ordinaire pour augmenter leur résistanée an feu, en les saturant de goudron et en les chauffant dans un four: dl carbone mis en liberté remplit les pores du creuset. Plus le earbone est difficile à brûler, plus la protection du creuset est efficaces est pou quoi on emploie le graphite qui est beaucoup plus incombustible que les formes plus communes du carbone. La conduetibilité du graphite pou la chaleur est un autre de ses avantages: le creuset peut Supporter des changements de température brusques sans en être affecté, tandis que le métal + fond beaucoup plus vite que dans les ereusets ordinaires. D: plus, les parois sont plus glissantes, ce qui facilite le coulage du nn tal Plus un graphite possède les qualités ci-dessus étudiées, plus les erensets qui en sont faits ont de valeur et c'est ce qui rend si important le ehoix

du graphite.

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M. W. F. Downs,* ingénieur des mines et directenregérant de lu

“Federal Graphite Company, de New-York. idlique un mode

d'apphi cation du graphite qui a pour résultat de donner

des propriétés spéeii les aux ereusets dans lesquels on l'emploi:

‘Le graphite joue encore un autre rôles il perinet au creuset de

résister aux changements brusques de température, C'est de cette uit lité que dépend la durée d'un creuset. La possibilité de passer soudain ment d'une température de 2,000 € à 100 € 04 versement et cola à plusieurs reprises ne peut être obtenue avec aucune autre subsianee J'ai chauffé un petit creuset Jusqu'à 1400 €, puis je l'ai plongé dans l'eau pour le éhauffer ensuite de nouveau et répéter jusqu'à 20 fois la méme opération, En faisant résonner le creuset en le frappant avec les doigts où avec une baguette, Je n'ai remarqué aucun changement dans le son rendu jusqu'à la douzième opération. A la vingtième il ne rendait presque auteur Son. En pratique, les conditions sont moins sévères, et on a vu des ereusets Soutenir SO et méme plus de 100 charges, bien que la durée moyenne d'un ereuset soit de 20 à 60 charges pour la fonte des alliages de euivre où des métaux analogues.

Onne sait pas comment le graphite conmunIque ces deux proprié tés spéciales à un mélange d'argile et de sable. Si on oxvde complète ment le graphite d'un creuset, eeluiei garde encore sa forme bien qu'il soit devenu poreux: en effet, la moitié ou plus de la substance qui le forme à disparu. Dans ces conditions, il ne peut garder lé métal fondu bien qu'il puisse résister à une forte chaleur: il se brise vite et se fend Sion le refroidit brusquement. La durée d'un creuset dépend non seulement de son aptitude à résister aux changements brusques de tempéri. ture et de ses propriétés réfractaires, mais encore des réactions qui ont

Ben dans le creuset. En ce qui concerne les opérations à faire dans un

creuset, il ne faut pas oublier en effet qu'on est toujours en présence

d'un agent réducteur, le carbone du graphite, dans la paroi. Les fabricants de creuse. tiennent compte Soigneusement du carbone que fournit la paroi. Un as intéressant de diminution de la durée d'un creuset dans des conduitions cependant pen sévères à été fourni par la réduetion d'oxyde d'étain. Cette réduction devait s'effectuer par l'addition de charbon de bois. Celui-ci étant en quantité insuffisante, l'oxyde d'étain absorba le graphite du creuset: oxyde d'étain restant. agissant comme fondant, fit fondre l'argile réfractaire et le sable si bien que le creuset disparut après quelques charges. L'addition de charbon de bois en excès, dans un cas de cette nature augmente la durée des creusets.

Le seul inconvénient qu'il v ait à employer le graphite, est la diminution de la cohésion de la masse quand on passe une certaine limite pour la teneur en graphite. [nv a pas de règle générale pour la proportion

‘ Iron Age, 24 mai 1900, p. 5.

du graphite et de l'argile et on doit déterminer celle-ci dans chaque cas

par une série d'essais et en vue du but qu'on se propose d'atteindre,

Les procédés de fabrication, bien que différents dans les détails sont les mêmes partout. L'argile doit être de la qualité la plus pure st la plus fine et le choix de cette matière a une grande importance, [Ex à des avgiles réfractaires dans tous les pays, mais éelles-er, tout en étant peut ètre excellentes pour les objets réfractaires ordinaires, ne peuvi être employées pour les ereustes. La meilleure argile jusqu'à présen vient de Stourbridue (Angleterre) et de Passau et de Klingenberg

Bavière). Cette dernière, par suite de sa grande pureté et de ses pro priétés réfractaires est employée non seulement en Allemagne en en Autriche, mais aussi en Angleterre et aux Etats-Unis. Cette argile vi du bleu elair au bleu foncé; elle à une consistance grasse et est tres plastique. Elle se gonfle a contaet de l'eau: au lavage les meilleures variétés donnent S£OS à So d'argile pure et de 1100 à 15.19 de sable igdrement ferrugineux. Une analyse chimique de deux argiles à creu sets faite par Le docteur Bischof de Wiesbaden (Allemagne) le 6 juillet

1903, a donné les résultats suivants:

| \rgile 1 \rgile 2 | |

Alumine .. 31.16 | 30.43 Silice 54.16% 55.76 Magnésie TE ü 27 Chaux Ne An sr ete PQ o,40 Oxyde de fer .. ,. .: +: | 1.88 3.41 | Alealis 0.97

Pyrite l'erte au feu

L'argile est d'abord séchée dans un four où on maintient la tempé-

rature à 129 C jusqu'à ce que toute humidité ait disparu. Elle est

alors brovée avec de petits pilons ou des meules puis tamisée afin d'en

lever les morceaux et les substances étrangères qui ont pu # être intro

duites pendant ces différentes manipulations. Si on emploie du graphit

en lamelles, il ne doit contenir aucun morceau . Les lamelles larges dot

vent être élimintes car elles diminuent la cohésion et la densité des eret

sets. Le graphite amorphe est employé par les fabriques d'acier qui

91 silice, 0,10 alumine 1.$0% silice, 0.12% alumine.

» sable avec

* 31.11 chimiquement combinée, 33.$1 chimiquement combinée,

3 sable avec

IL OTrESs Heures

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font elles-mémes leurs ereusets, mais comme on l'a déjà vu cette varicté n'est pas avantageuse,

On ajoute parfois du quartz où du sable pur en petites quautités pour diminuer le retrait de la masse: parfois aussi de la brique pulvé

risée pour empêcher les fissures des creusets.

Le mélange est ensuite légèrement additionné d'eau et laissé plu

sieurs jours pour qu'il s'imprègne:; on mélange alors la masse et on la travaille dans un malaxeur: où la découpe en morceaux qu'on moule en forme de boules où d'ellipsoïdes qu'on laisse pendant phusieurs semi nes dans une cave où dans tout autre endroit analogue. Lorsque ces morceaux commencent à montrer une couche sèche à leur surface, on les malaxe de nouveau de manière à avoir une pâte bien homogène,

La proportion des divers ingrédients qu'on emploie pour une bonne pâte à creuset est généralement gardée secrète pur les fabricants: de plus, comme les substances employées n'ont pas une composition consante, la même formule ne pourrait être applicable dans tous les eus. Une formule employée avee l'argile de Klingenberg, de In qualité déerite plus haut, et du graphite de Ceylan, est la suivante:

Argile réfractaire, 72.

Quartz 25, Graphite, 100,

Très souvent on exige des creusets très réfractaires et on met de 80 à 100 de graphite, mais bien des nsines en mettent beaucoup moins. D'après Ledebur,* les ereusets pour la fabrication de l'acier à outils en Basse Autriche, ne contiennent que de 30 à 60% de graphite: mais ce graphite est de la meilleure qualité de Ceylan et est spécialement préparé, Très souvent il est chimiquement purifié en le faisant bouillir avec de l'acide sulfurique et de l'acide nitrique (3:10) ce qui le fait gonflr. Après lavage, la poudre obtenue à une densité de 2,25 et ne se mêle pas à l'eau. Le quartz doit être à grains fins et très pur. Ni on désire un ereuset aussi peu combustible que possible on ajoute de l'argile très réfrac-

taire spécialement préparée dans ce but.

On donne aux ereusets leur forme en moulant le mélange réfractaire dans des moules en bois où en fer, parfois composé de deux pièces détachables et symétriques. On fait pénétrer dans la pâte un eône de bois ou de fer de dimensions telles que la paroi du ereuset ait l'épaisseur voulue. Cest la méthode employée aux grandes usines d'Achenrain dans li Trrol où l'on travaille le cuivre. La figure 33 représente les moules dont

on se sert.

* Thonindustrie Zeitung, 1895, No 3.