EMPLOI DE L’AIR CHAUD ET DES GAZ RÉDUCTEURS

DE l’air chaud.

72. On ne doit pas terminer ce chapitre sans parler de l’emploi de l’air chaud pour activer la combustion dans les fourneaux , quoique ce procédé ne soit encore suivi en France que dans un petit nombre d’usines, et, en quelque sorte, comme essai.

Cette découverte , la plus importante dont la métallurgie du fer se soit enrichie depuis long-temps , est due à M. Neilson, directeur d’établissemens industriels àGlascow. Les premiers essais eurent lieu en 1829 , aux forges de la Clyde , appartenant à M. Dunlop. L’air ne fut d’abord chauffé quejusqu’à300°de Fahrenheit ( 1A9° centigrades ), et il fit obtenir dans la marche du fourneau , ainsi que dans les produits, une amélioration sensible. Ensuite, en faisant usage de tuyères rafraîchies par l’eau , on put porter la température de l’air jusqu’à GOO et môme 700° de Fahrenheit (316 et 371° centigrades); à ce dernier terme, la houille crue fut substituée au coke , et l’on eut les résultats suivans ; production doublée et consommation de houille réduite de 8 cà 3 tonnes , pour chaque tonne de fonte.

Après un pareil succès, le procédé de M. Neilson se répandit promptement dans toute l’Écossc , en procurant

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aux divers élablissemens qui l’adoptèrent des bénéiices plus ou moins marqués. Mais il eut plus de peine à pénétrer en Angleterre , et même il ne put s’établir dans le pays de Galles, où l’on prétend que ses avantages ne sont pas assez importons pour couvrir la rétribution exigée par l’inventeur. En effet, c’est en Écosse que ce procédé pouvait faire obtenir les résultats les plus importans, parce qu’on y fait usage d’une houille compacte , donnant un coke très dur et peu boursouiffé , qui , pour brûler avec toute l’activité nécessaire , a besoin du contact de l’air chaud ; de plus , l’Écosse ne fournit pas de fer en barres , et toute la fonte qu’elle produit est exportée ou employée en objets moulés ; en Angleterre, au contraire, où l’on fabrique le fer, on croit que, si l’air chaud rend la fonte plus grise et plus douce, en même temps il nuit à sa ténacité et à celle du fer qui en provient.

73. Pour se rendre compte des avantages de l’air chaud, il suffit de considérer l’énorme volume d’air qui est lancé dans un hautfourneau. Cet air devant être porté jusqu’à 1,000® Fahrenheit (538° centigrades) avantde pouvoir servir à la combustion , absorbe , lorsqu’il arrive froid , une grande quantité de calorique, précisément dans la région du fourneau qui doit être le plus fortement chauffée. Pour entretenir dans cette région la chaleur nécessaire, on est obligé d’introduire dans les charges un surcroît de combustible plus considérable que ce qui serait employé pour chauffer l’air dans un appareil séparé , parce que dans le fourneau ce surcroît est en partie consumé avant d’arrivel* au point où la température a besoin d’être élevée. Souvent même il arrive qu’en cherchant à chauffer l’ouvrage au degré convenable , on active trop la combustion vers le

PROCÉDÉS DE FABHICATIOX

gueulard, ce que les ouvriers appellent mettre le feu aux charges : alors le combustible s’épuise dans le haut du fourneau , tandis que la chaleur manque dans le bas ; jles matières entrent trop tôt en fusion , il peut se former des engorgemens, et le fourneau est mis en danger. On conçoit maintenant les bons effets de l’air chaud : il diminue la consommation du combustible, et l’économie qui en résulte est d’autaut plus sensible que , pour le chauiïer dans un appareil séparé, on peut faire servir le combustible défectueux qui ne serait pas propre à un autre usage : il rend la conduite du fourneau plus facile , parce qu’il ne donne pas lieu de craindre les accidens dont on vient de parler ; il fait obtenir la fonte grise plus facilement, en développant dans le fourneau une chaleur qui augmente suivant une progression rapide à partir du gueulard, et qui est très intense dans l’ouvrage , conditions essentielles pour la production de cette espèce de fonte: ainsi il procure en même temps diminution de la dépense , simplification du travail , et amélioration des produits.

Toutefois, on doit faire remarquer que ce dernier avantage ne se montre avec toute sa valeur que dans le cas où la fonte est destinée au moulage. En effet, la haute température de l’ouvrage , dans un fourneau à air chaud , doit nécessairement favoriser la réduction de la silice , et quelques portions de silicium jieuvent être absorbées par le fer. C’est sans doute par cette cause que , toutes choses égalesd’ailleurs, les fon tesobtenues avec l’ air chaud donnent de moins bons fers que les fontes fabriquées à l’air froid. M. Karsten avaitdéjàobservé, bien avant qu’il ne fût question d’employer l’air chaud, que les fontes très grises et très douces , qui sont particulièrement recherchées pour servir au moulage après une seconde fusion, et qu’on n’ob-

tient qu’à la plus haute température, contenaient beaucoup de silicium et donnaient, pour cette raison, du fer de moins bonne qualité que celui qu’il était possible d’extraire des mêmes minerais , en rendant les fontes moins grises.

74. Les appareils qui servent à chauffer l’air présentent dans leur construction beaucoup de variations ; celui qui est représenté planche III, fig. 11, 12, parait un des mieux entendus. Il est renfermé dans un fourneau pourvu d’une grille et établi dans l’embrasure de tuyère ; il se compose de deux gros tuyaux en fonte horizontaux et parallèles, qui communiquent entre eux par un certain nombre de petits tuyaux courbes également en fonte. Chacun des deux gros tuyaux n’est ouvert qu’à l’une de ses extrémités ; l’un reçoit l’air comprimé que fournit la machine souillante ; l’autre laisse passer cet air , après qu’il a été chauffé , dans le porte-vent qui le conduit au fourneau. On donne à tous ces tuyaux une très forte épaisseur.

Dans l’emploi de l’air chaud, on remarque que son effet est d’autant plus puissant qu’il est élevé à une plus haute température ; mais à cet égard on est borné par la nature des appareils, qui se disloquent lorsque la chaleur est poussée au point de leur faire éprouver une dilatation trop ' forte.

UES GAZ nàuVCTEORS.

76. On désigne ainsi une certaine quantité de gaz carboné et d’acide carbonique qui sont lancés dans le fourneau avec l’air chaud, pour favoriser la réduction du minerai. L’inventeur de ce procédé est M. Cabrol, ancien officier d’artillerie, élève de l’école polytechnique, qui en exploite le brevet en France, et qui successivement y a in-

troduit diverses améliorations. Voici en quoi il consiste essentiellement :

Dans l’embr-TSure de tuyère (pl. III, fig. 13, 14), on construit avec des plaques de fonte une chambre hermétiquement fermée, assez grande pour qu’un ouvrier puisse s’y tenir avec un certain approvisionnement de combustible , et communiquant avec la conduite d’air , dont elle forme un prolongement. Dans cette chambre on établit un petit fourneau, recouvert par une voûte, pourvu d’un cendrier et d’une grille , sur laquelle ou brûle le charbon ou le coke qui doit servir à échaufl’er l’air et à le décomposer en partie pour former les gaz réducteurs. Le foyer, fermé par une porte à double battant , offre à travers le cendrier un libre accès à l’air comprimé que fournit la machine souillante. Vis-.n-vis la porte, et dans le foyer, est une ouverture qui communique avec le porte-vent de la tuyère : c’est par cette ouverture que se précipitent, avec la flamme, l’acide carbonique, les gaz carbonés et l’air non décomposé, qui, en traversant le foyer, ont acquis un degré de température qui peut être porté jusqu’à 530“ centigrades.

L’ouvrier qui se tient dans la chambre, et qui est chargé de conduire le feu , respire l’air comprimé que fournit la machine souillante. Mais l’expérience a prouvé qu’il ne pouvait en résulter pour lui aucun danger, même lorsque la pression de cet air est de 300 à ÛOO grammespar centimètre carré, ce qui surpasse la plus forte pression qu’il soit nécessaire de lui donner, même pour les hauts fourneaux chauffés avec le coke compact ; d’ailleurs , il n’est pas obligé de rester constamment dans la chambre. Pour empêcher qu’il ne se perde une trop grande quantité d’air chaque fois qu’il entre ou qu’il sort, et que, par suite, le jet lancé dans le fourneau n’éprouve des variations sensi-

Digiti.

DANS LES FOHGES-

blés, on ménage entre la chambre et l’extérieur un petit compartiment par lequel cet homme doit passer. Lorsqu’il veut sortir, il commence par établir l’équilibre de pression dansla chambre et le compartiment, en ouvrant un ventilateur ou soupape tournante qui met l’une et l’autre en communication ; il passe alors dans le compartiment, et il en referme la porte du côté de la chambre , ainsi que la soupape ; il établit de même l’équilibre entre le compartiment et l’extérieur, et il sort ensuite : il procède d’une manière analogue lorsqu’il veut rentrer. On a soin de faire le compartiment aussi petit que possible , et la quantité d’air qui se perd par les entrées et les sorties, même quand elles se répéteraient trente fois par jour, est insignifiante par rapport à la masse de ce iluide qui doit être fournie à un fourneau.

76. Le traitement des mines de fer par les gar réducteurs est encore h son début, et dans les essais qui en ont été faits il n’a pas toujours produit des résultats également satisfaisans; il a bien réussi dans le;s usines d’Alaix et dans celles de Decazeville. Dans ce dernier établissement, M. Cabrol a eu l’idée de faire agir simultanément plusieurs tuyères, les unes fournissant de l’air froid et non décomposé, pour tempérer l’action des gaz réducteurs fournis par les autres Avec cette modification, il a obtenu une économie de combustible au moins égale à celle que l’air chaud peut procurer, et la production ordinaire des fourneaux a été plus que doublée. D’après cette expérience, on doit présumer que ce nouveau procédé est destiné à des succès plus complets que ceux qu’il a eus jusqu’à présent.

Les gaz carbonés jouent un rcMe important dans le travail des hauts fourneaux. Leux (jui se produisent dans la

région inférieure rencontrent, en s'élevant, du fer métal* lique qui les décompose ; une partie de ce fer s’oxidc de nouveau, et une autre se carbure. Le procédé de M. Cabrol, qui consiste à projeter ces gaz dans le fourneau, quoique en petite quantité , se distingue du soufflage à air chaud par un caractère essentiel ; il en diffère également par la nature des produits qu’il fait obtenir.

L’action des gaz réducteurs parait plus énergique encore que celle de l’air chaud. Portés & un degré de température plus élevé que celui que l’on peut atteindre dans les appareils qui servent échauffer l’air suivant la méthode Neilson, et pouvant céder au fer le carbone qu’ils contiennent, ils concentrent dans un espace très resserré les deux opérations finales du travail des hauts fourneaux , la carburation et la fusion; ils les accomplissent rapidement près de la tuyère ; et, malgré l’intensité de la chaleur développée, ils font obtenir de la fonte blanche, parce que les matières n’y sont exposées que pendant un temps trop Court pour qu’il se forme de la fonte grise.

D’après ce qui précède, il parait que l’emploi de l’air chaud convient mieux pour la fonte destinée au moulage, et celui des gaz réducteurs pour la fonte de foi^e ; c’est ce qui explique pourquoi ce dernier procédé n'a pas été favorablement accueilli en 1825 dans l’Ëcosse, où tous les fourneaux travaillent pour le moulage, et marchent é l’air chaud.

Jusqu’à présent, on n’a pas remarqué que les gaz réducteurs fissent contracter au fer aucune qualité nuisible ; l’inventeur prétend même qu’ils doivent l’améliorer : cet avantage, s’il est réel, tient à ce que la réduction du minerai est opérée avec une si grande rapidité, que la silice n’a pas le temps de se décomposer.