IFFIPTAGE DE LA FONTE AU CHARBON DE BOIS
Cet affinage consiste à fondre une ou plusieurs fois le fer en gueuse, à faire agir l'oxygène sûr le carbone, c'est-à-dire à mettre en présence,
Ï tendant cette action , soit du carbone , soit de 'oxygène , selon que l'une ou l'autre de ces deux substances eit surabondante dans la fonte qu'on vent àffîner.
Affinage dit en une seule opération.
. Trois: sortes de fer cru sont susceptibles d'être affinées en une seule opération : i» la fonte truitéé ou grise , qui contient des proportions d*oxygène et de carbone telles qu'étant ajoutées à l'oxysène de l'aik* et au carbone du combustible employé dans là fusion, il puisse y avoir saturation suffisante et complète, et rien au-delà^ 2*» la fonte grise contenant du carbone en excès ^ 5<> la fonte blanche contenant de l'oxygène en excès. Là ttatbre de la fonte nécessite des variations que nous allons faire connaître dans la forme des fourneaux et dans les diverses manipulations.
Quelle que soii l'espèce de iPonte que l'on ait à affiner, il faut d'abord commencer par dispioser
le creuset, en couvrant les plaques , dans de certains cas , avec une couche de poussier de charbon que l'on bat fortement, et que l'on comprime le plus possible. On emplit ensuite le foyer de gros charbon que Ton allume , et Ton met en mouvement les machines soufflantes afin d'embraser le combustible, et ensuite pour entretenir la combustion.
Quand le feu est allume, on place sur le foyer la fonte que l'on veut liquéfier, et on entoure de charbon cette fonte. La fonte peut être i» ou sous forme de saumon ou gueuse, i^ ou sous celle de plaques de plusieurs pouces carres ctc surface, 5« ou sous celle de petits fragments: chacune de ces trois formes exige une disposition particulière.
Les saumons ou les gueuses sont mis sur des rouleaux j on les place parallèlement à la face du contre-vent; il faut les faire arriver du côté de la rustine; on les avance jusqu'à ce qu'ils soient au-dessus de la partie du foyer où la lerape'rature est la plus haute et la plus grande; là le fer ne tarde pas à fondre et à couler; il tombe goutte à goutte dans le creuset , en passant à travers les charbons.
Quant aux plaques, quand elles sont un peu grandes, on les place sur le contre-vent, et on les pousse jusque sur le point le plus ëchauffé; ces plaques se placent plusieurs l'une sur l'autre , afin qu'elles soient maintenues re'ciproquemcnt entre elles. Quand les plaques sont trop petites pour se soutenir seules , on les re'unit en un paquet , c'està-dire que l'on en forme une espèce de trousse que l'on serre fortement entre les mâchoires d'une grande tenaille; dans cette position on les approche peu à peu du feu pour les faire fondre^
Le fer en grains ou en petits fragments se jette sor le charbon, où il fond. Souvent il passe de» fragments à travers les intervalles vides que les charbons laissent entre eux, et ces fragment» tombent dans le creuset sans être fondus; mais en raison de leur peu de masse comparée à celle du bain du métal liquide, ils ne tardent pas à entrer aussi en fusion.
Les scories qui e'taient retenues dans la fonte s'«n séparent et viennent, à la surface du bain , former une couche de verre terreux qui est beaucoup plus légère que le métal en fusion.
Ces scories diffèrent du laitier des hauts four-* neaux en ce qu'elles retiennent toujours, une quantité de for considérable , qui va quelquefois jusqu'à 0.60 de leur masse. Selon la nature d&la fonte, on laisse les scories s'accumuler, on. les. relire ou on les fait écouler par l'ouverture à Jj^quelle on a donné le nom de chio, i •
Souvent la fonte étant liquéfiée dans le creuj^^t et recouverte d'une couche de scoricsplus ou moùks épaisse, on la laisse s'af&uer paisiblement pai*, le seul repos de la masse 5 d'autres fois on la trayàille continuellement, afin d'accélérer l'affinage: c'est ce qu'on appelle avaler Xia fonte.
Avaler, c'est assembler avec un ringard toutç« les parties de la fonte vers le milieu du creuse^ pour la soulever ensuite avec ce même ringajrd , et la porter devant la tuyère, afin de la mettre en contact avec l'oxygène; puis on la laisse retomber dans le creuset , pour exposer de nouvelles parties au courant de l'air ^ enfin on brassé 'en quelque sorte la fonte liquide pour l'oxider.
Pour liquéfier la fonte , il est nécessaire de l'ex-
eoser près de la tuyère à l'action de la chaleur, fne partie de l'air envoyé par les madûn^ i^"^
fiantes arrive jusqu'au fer , et l'oxide à la surface. Ce ine'tal fondu tombe goutte à goutte devant la tuyère, rencontre dans sa chute le jet d'air, et se combine de nouveau avec de l'oxygène : d'au îr résulte que ceme'lal liquide contient plus d'oxygène que n'en retenait primitivement la fpntc que l'on affine. Ainsi, pour établir une métliode d'affinage d'après la quantité d'oxygène unie aiji fer , on ne doit en faire l'évaluation que sur le métal fondu dans le creuset.
' Pendant l'affinage on est assez généralemen]t dans l'habitude de jeter de l'eau sur la masse des
y délaie de l'argile, pur^é jetée sur le charbon a pour objet de. l'empéfch|er"'de brûler eh dehors, et d'arrêter la fl&i^me et le calorique rayonnant qui s'élèvent *étt puTe liérte au-dessus du foyer, et de concentrer la clialeur dans l'intérieur. Quant à l'argile q[u''od délaie dans l'eau, elle produit deux effets "ffieil 'distincts : en même temps qu'elle concourt iyièç'le liquide à arrêter les jets de flamme et à coAcentrcr la chaleur dans l'intérieur, elle fournit des verres terreux propres à dissoudre l'oxidule.de fer surabondant. On aperçoit dès lors ^ùe l'emploi de l'argile peut diminuer la propor- Xiqn du fer obtenu dans l'affinage de la fonte.
' t^çffet utile de l'eaù jetée , comme nous venons de le dire, sur les charbons ardents, est en partie compensé par la dissipation inutile du calorique qui sert à vaporiser cette même eau 5 un aiitrc iiîcc^nvénient, c'est qu'en se décompossant sur lès'chài'bons ardents, elle en convertit une pôrliof^ en gaz ^carbonique. On a proposé comno^ç jaà/èft^dq /jiçnscryer W cbftleu^ du foyer, sajDi
avoir recours à Paffusion d'eau , Fusage d'une voiite qui recouvrirait le foyer, et qui obligerait le calok'ique rayonnant à se r^fle'chir dans Tinterieuk*. Cette voùle ëlait indiquée comme pouvanf rester fixe^ avec une ouverture latcf raie, pou rqu*on put jeter lé charbon dans le foyer; ou mobile, c'est-à-direseplaçant et se déplaçant facilement, afin de permettre lé travail intérieur du foyer. J'ignore si ce conseil a étë suivi dans aucune usin^.
L'a£Snage de la fonte en une seule opération se pratiique communément dans des renardières ou dans des affineries. On fait usage dos renardières lohque l'on affine la gueuse et que l'on chauffe le fer dans le même foyer : ce sont des ajfbieries que l'on emploie lorsque l'on purifie sëpa rénient la gueuse dans un fourneau , tandis qub l'on chauffe le fer qui en provient dans un 'autre fourneau , auquel on donne le nom de chaufferie,
«Les fourneaux dans lesquels oii affine la yô/i/d* trùiiée, c'est-à-dire celle oà se trouvent, après la fusion , des proportions d'oxygène et de carbone telles qu'il peut y avoir saturation mutuelle , ont une largueur et une profondeur moyennes^ Leur dimension dépend ordinairement de la qdaintité de fonte que l'on veut affiner' à la fois. Les faccsde la rustine et du contre-vent sont verticales] le fond est horizontal; la tuyère est toujours élevée de 8 à 9 poiices au-dessus du fond, et son inclinaison est telle que le jet d'air est dirigé à 4 pduces environ au-dessus de l'angle formé par les plaques du foml et du contre-vent.
Ou couvre les plaques du creuset d'une légère couche dépoussière de charbon, fortement comprimée et battue ; on emplit le foyer de gro» charbon; on allume, et oh approche la fontç, qui
ne tarde pas à couler et a s'acctimiiler dans le creuset.
Si la fonte produit seule une quantité <le scories assez considérable pour couvrir le bain et le préserver de l'action du vent , on l'aban-^ donne à elle-même. Si elle ne produit pas assez de scories, on en ajoute, qu'il faut toujours choisir parmi celles qui sont riches, fondantes, et qui ne contiennent rien de ce qui pourrait nuire à la qualité du fer , tel que soufre , phosphore , etc. .
La fonte liquide , réunie au fond du creuset , s'y affine par le repos de masse. Le carbone se propage dans tout Tmtéricur, et s'y combine avec l'oxygène. La réunion des deux substances donne naissance à un gaz qui se volatise en soulevant les ^çories et en produisant une sorte.de bouillon-' neraent. Quelquefois , les scories étant trop abondantes , et n'étant pas assez fluides , se soulèvent en masse , et se portent jusque dans la tuyère, et l'obstruent en s' écoulant par cette voie. 11 convient, dans ce cas, de donner issue à ces scoriessuperflues par le chio , et de n'ajouter que des scories très fluides et très fondantes. Il faut en* core, dans ce cas, entretenir la température du foyer à un degré tel que les scories se maintiennent dans un état de grande fluidité.
La fusibilité et la liquidité de la fonte diminuent à mesure qu'elle s'affine, c'est-à-dire que l'oxygène et le carbone s'en dégagent. La fonte se réunit en masse pâteuse au fond du creuset. C'est à cet instant qu'il faut l'en retirer pour la soumettre à la compression.
L'on sent que le degré de température du foyer
doit être tel que la fonte ne devienne pas pâteuse
ayant d'être suffisamment affinée , et qu'elle ne
<tf aon plos.lrop fluide, même après êlrf
arrivée au terme d*affiaage convenable pour tu compression. Quand on s'aperçoit de cette surchauffe , on refroidit un peu la fonte en faisant arriver sous la plaque de fond du creuset un courant d'eau fraicne.
C'est par la me'thode que nous venons dfe décrire que l'on aiHne, en Suède, le fer connu «ous le nom dejèrosmund, l'une des meilleures qualités que l'on tire de ce pays. Swedemborg dit que, pour obtenir cette qualitë de fer, « on emplit « le foyer de charbon et de poussière de char-»^ «e bon , ou bien , comme quelques uns le prati- « quent, de charbon pild et de fer dur; ou, si « l'on n'a point de fer en masse , on l'emplit de <r menus morceaux. On place la masse avec la- « quelle on 'doit faire du Jer osmund contre la « première paroi, c'est-à-dire contre le contre- « vent; on met le feu aux charbons; on fait mou- «- voir les soufflets, qui animent le feu, lequel, pé- « nëtrant le fer de toute part , le fait suer et dis- « soudre. Les gouttes qui tombent au fond du « foyer se coagulent ; et comme le feu n'y est «pas si ardent, elles se durcissent. Cette coagu- « lation , formant une masse dans le foyer , a « donné lieu aux ouvriers d'appeler cette masse « ioppe. Quand ils croient que cette masse est « stimsamment coagule'e, on la sonde avec le « crochet. Si elle a bien re'ussi, on la resserre « avec des ringards, et on la tire avec des téc Mailles. »
Tiëmann , de son c6te , a prétendu que le fc; forge auquel on donne le nom de fer osmun> est un produit de la fonte que l'on retire , e gl*eihaille, des scories, des laitiers des hauts four nebux; que le foyer dans lequel on les travail Mt irai 'Simple; que ce n'est quelquefois qû'i
eafoncemeiit rond dans leqael on bat et Ton corn* prime de la poossière de charbon mouillée.; que l'on place cette grenaille sur le charbon. Oo en met jusqu'à 5o livres. Elle fond , coule danp le creuset, où elle est couverte de scories fluides- , et où elle s'afline seule par le repos ,de masse. Lorsque le fer est affine , on arrête le ycnt^^^^ lait coaler les scories, on de'couvre la loupe y et on la sort du fourneau.
Le même Tie'mann a encore décrit une autre méthode d'affinage du fer cru et impur, qu.^il dit être pratiquée dans Télectorat de Brandebourg* U a- donné à cette méthode le nom à^osmund marchoise , pour la distinguer de celle q^'il appelle osmund suédoise.
La fonte que Ton traite de cette- manière, ajoute Tiémann, est blanche. Le creuset, qui es( de grandeur moyenne, a 7 pouces de profondeur au<>de8sous de la tuyère. La gueuse est' placée obliquement sur le contre^ vent. Le- fer se fond , s'accumule dans le creuset, où il est recouvert de scories. L'affineur ramasse avec un ringard toutes les parties séparées ; il plonge ensuite dans la fonte une barre de fer fixée A un manche de bois. Une partie de la fonte raffinée s'attache à cette barre ^ il la tourne et la promène daps le fer liquide }us* qu'à ce qu'il s'y soit attaché une masse do 20 livres environ. Alors il sort ce lopin, et le porte sous les machines comprimantes pour le cingler) puis il recommence à former un nouveau lopin à l'extrémité d'une autre barre.
La consommation du charbon pour affiner le
fer osmund est de i5 à 20 parties pour 10 de fer.
- Pour l'affinage de la/onie grise, c'est-à-dire de
celle qui contient du carbone en excè&^.il est.inr
'î. d'avoir dc3 fourneaux plu^jiargpes et
(87) moins profonds que ceux dans lesquels on afine la fonte truitëc. En outre , la tuyère doit être beaucoup plus inclinée. Toutes ces conditions ont éyidemment pour objet de procurer un plus grand accès de l'oxygène atmosphérique, afin de brûler l'excès de charbon.
Eau. effet , lorsque la tuyère est très inclinée , la
fieuse n'éprouve qu'une moindre température.
Ile est par conséquent plus long-temps a fondre, et ellfs s'oxide. davantage par l'air qui la touche lorsqu'elle est rouge. Les gouttes , en tombant , spnt 4'aiillcurs plus facilement rencontrées par le vent , ce qui contribue encore à l'oxidation ; enfin, l'ouverture du creuset étant plus grande, l'air s'étend sur une plus grande surface , tandis que les scories qui, dans ce cas, ont une plus petite épaissciur, dérobent moins le métal à l'action oxi«oante de l'air. Dans cette différence des dimen^ sipnf dfi creuset , tout concourt, comme on l'aperçoit, à brûler le charbon en excès contenu aans la fonte gf ise.
Plus. la. fonte est carburée et plus petites doivent être les masses ou loupes d'affinage. On doit en sentir la raison.
Le mode d'affinage que nous venons de décrire, quoique moins pratiqué en France qu'en beaucoup d'autres lieux , a reçu. le nom de méthodû française ou xi la wallonne. Elle est assez généralement en usage dans les Pays-Bas, particulièrement du côté de Liège. On obtient de cette manièrv* des loupes dont le poids varie de 80 à 200 livres.
Les loupes de 80 livres peuvent être fondues , avalées et affinées en 5o minutes; le temps de travail est ordinairement 4S minutes : les loupes pins fortes exigent un plus long temps.
La consommation du charbon est assez ordi-
nairement de 12 à 20 parties par 10 parties de £ affiné.
La fonte blanche , c'est - à - dire celle qa étant fondue , contient un excès d'oxygène , de être affinée dans des fourneaux plus étroits, plus profonds que ceux en usage pour la fpti truitee : la tuyère est ici plus élevée au-dessi du fond du creuset) sa pente est aussi moins' coi sidérable.
Par une moindre inclinaison de la tuyère, gueuse est exposée à une plus haute températur elle fond plus vite , s'oxidc moins à la surfaci les gouttes de fonte en tombant rencontrent i air moins dense; elles en sont moins attaqpéc Comme le creuset est plus étroit , le fer offire ui moindre surface à l'action du vent, et celui-c d'ailleurs , à cause de la faible inclinaison de tuyère, y arrive plus difficilement. Les scorie ne s' étendant que sur une petite surface , ontu couche d'une plus forte épaisseur, et par là el préservent mieux le fer de l'action de l'air.
Pour enlever l'oxidulc qui reste dans le ba
de fonte blanche, on est attentif à faire cou]
les scories très liquides qui le recouvrent ; qu<
quefois on ajoute à ces scories d'autres scor
très pauvres; on peut même jeter sur les cha
bons du sable , du gravier de rivière. Quelquefc
1 ce qui convient bien, c'est de l'argile délayée da
jî de l'eau; il est même encore mieux de compo!
î un mélange fusible de silice , de chaux et d'al
mine; ces terres, en contact avec l'oxidule, W
traînent dans leur fusion. On doit brasser
•cories et la fonte avec ce mélange pour mul
plier les surfaces en contact.
Dans l'affinage de la fonte blanche , la tuyi / eit élevée de 9 a 11 pouces au-dessus du fond
(89) creuset; on la place horizontalement , ou du mpînselle n'a qu'une très faible inclinaison.
Le brassage, c'est-à-dire l'opération d'avaler la fonte, a pour la grise un tout autre objet que <(ans le cas d'affinage de la blanche : aussi le mode est-il différent dans le travail de la fonte grise. On sort le métal du bain de scories, et on le ramène continuellement devant la tuyère pour brûlerie carbone, tandis que, pour la fonte Dlanche , le brassage se fait par dessous les scof^ies, et en donnant le moins possible d'accès à l'air. On n'a d'autre but ici que de mélanger le charbon et les matières terreuses avec la fonte, ponr désoxider le plus possible le fer au moyen du charbon , et lui enlever , au moyen de% substances terreuses vitrescibles,roxidule quele charbon n'a pas suffi à décomposer.
Le travail d'affinage de la fonte blanche dure plus ou moins long-temps; il faut faire écouler les scories un plus ou moins grand nombre de fois , pour y en substituer de plus pauvres en otidule. Tout cela varie avec la nature particulière de la fonte, et selon qu'elle est plus ou moins chargée d'oxygène. Cette variété dans les fontes rend compte du plus ou moins dé déchet qn'on éprouve dans l'affinage.
En général la fonte grise donne plus de déchet que la blanche pour être convertie en fer malléable.
COMMENT Olf PEUT JUGER DE l'afFINAOX
