II. — Les fontes au point d3 vue de leur emploi

On distingue dans les fontes ordinaires au point de vue de leur emploi : les fontes de moulage et les fontes d'affinage.

1° Fontes de moulage. — Les fontes de moulage doivent avoir trois

lE HAUT-POURNKAC 105

qualités principales : i^ la fluidité qui leur permet de bien remplir tous les recoins du moule et de reproduire toutes les formes ; 2* la ténacité lorsqu'il s'agit de pièces de machine destinées à supporter des efforts ; 3'' la douceur qui permet de les travailler aux divers outils ou machines-outils.

La fonte grise seule satisfait à ces conditions ; le graphite ne devra pas y être trop abondant, car il la rendrait trop douce.

Les meilleures fontes pour les cas ordinaires sont les fontes grises à grain serré ayant de 1,3 0/0 à 2 0/0 desilicium; elles sont moins fluides mais plus résistantes que lorsque la teneur en silicium est trop forte* Au delà de 3 0/0 de silicium la fonte est moins résistante ; quand on recherchera surtout la ténacité dans le moulage, il faudra revenir aux fontes truitées.

Le phosphore augmente beaucoup la fluidité ; mais il diminue la ténacité. II n'en faudra pas plus de quelques millièmes dans les moulages résistants.

Il sera un auxiliaire précieux dans les fontes d'ornements où l'on recherche la délicatesse du moulage.

L'arsenic donnera des propriétés analogues.

Quant à l'aluminium, son action sera étudiée concurremment avec celle du silicium à propos des fontes spéciales.

Les fontes de moulage sont divisées en 5 ou 6 classes numérotées suivant l'aspect du grain.

Les fonderies de l*"** fusion sont celles qui prennent la fonte directement au haut- fourneau pour la verser encore liquide dans les moules; c'est le procédé le plus économique, mais il faut pour cela que le fourneau ail une allure bien re'gulière et que les fabrications en cours s'accommodent toutes de la même'^qualité de fonte.

Dans la plupart des cas on marche en 2^ fusion, c'est-à-dire qu'on refond la fonte obtenue au haut-fourneau dans des appareils spéciaux : cubilots, fours à réverbère ou creusets.

L'étude complète de ces appareils sera faite dans la seconde partie de ce traité, soit au « Travail des métaux ». Nous nous bornerons pour le moment à quelques notions sommaires :

a) Les cubilots sont des fourneaux du genre « fours à cuve » construits en briques réfractaires. Les anciens cubilots étaient cylindriques : pour que la température soit plus régulière, il vaut mieux rétrécir l'ouvrage. Une des formes les plus employées maintenant consiste à for-

106 MÉTALLUROIB DU FER

mer Touvra^e d'un cylindre étroit surmonté par une cuve cylindrique plus lar^e ayant 1"20 à 1"»30 de diamètre, quelquefois même l™oO et jusqu'à 2™.

Pour pouvoir emmagasiner plus de fonte, on élargit le creuset audessous de la région des tuyères. La hauteur totale varie de 4 à 6 mètres.

Les tuyères sont disposées tout autour de Fouvra^e et lancent de Tair /généralement froid. L'usaçe de l'air chaud employé plusieurs fois avec des températures de 200 à 403® n'est pas entré dans la pratique courante des fonderies. Souvent l'ouvrage est entouré d'ime boîte à vent en tôle où arrive l'air de la michine soufflante avant de passer dans les tuyères. L'air se chauffe donc un peu, tout en rafraîchissant les parois.

Les cubilots offrant peu de résistance au passage des gaz sont soufflés par des ventilateurs. La pression en hauteur de mercure peut être de 2 à 3 centimètres.

Le combustible employé est le coke.

La fonte passée au cubilot doit être un peu plus noire que celle qu'on emploierait en l^^ fusion, à cause de sa tendance à blanchir par suite de l'atmosphère oxydante de l'appareil.

Il faut ajouter un fondant nécessaire pour faire passer au laitier les cendres du combustible.

La proportion de castine doit être de cinq fois à peu près le poids des cendres du coke, soit 5 à 6 0/0 de celui de la fonte.

Parfois on ajoute du spath fluor pour rendre les laitiers plus fluides quand ils sont très calcaires.

b) Les fours à réverbère sont des fours dans lesquels le combustible brûlé sur une grille est indépendant de l'aire sur laquelle repose la matière à fondre ; leur description sera donnée ultérieurement à propos du puddlaçe. La fusion au réverbère est beaucoup plus coûteuse : la chaleur est moins bien utilisée. L'atmosphère toujours oxydante provoque un déchet plus fort par oxydation. En revanche, la fonte est soustraite au contact nuisible des cendres et du soufre du coke ; elle subit un commencement d'affinage qui lui donne plus de ténacité. Ce procédé ne s'emploie que pour les moulages qui doivent être résistants; pour les canons, les cylindres de laminoirs, etc...

c) Les creusets sont des récipients faits en terre réfractaire mélangée de graphite et fermés par un couvercle. On les chauffe en les plaçant sur l'aire d'un four à laboratoire chauffé à la houille ou sur celle d'un

LE HAUT-FOUBNEAIT 107

four chauffé par la combustion des gaz venant d'un gazogène, etc.

Cette fusion est la plus coûteuse, mais elle ne modifie nullement la qualité de la fonte qui est chauffée tout à fail à Tabri de l'air.

On ne l'emploie que pour les petites pièces où il faut une fonte bien fluide.

Quant aux fontes destinées à être trempées, elles doivent contenir assez de silicium pour que la partie non trempée reste grise ; mais elles doivent en renfermer le moins possible, car plus la teneur en silicium est élevée, plus il faut un refroidissement brusque pour empêcher la séparation du graphite: il se produit alors des tensions excessives pouvant occasionner des ruptures. Ces fontes ont en moyenne 3,5 0/0 de carbone et de 0,7 0/0 à i 0/0 de silicium.

II faudra du manganèse pour augmenter la dureté de la trempe, mais pas en forte proportion, sinon la surface se prend en aiguilles ou en lamelles n*adhérant pas au centre de la pièce : La trempe est alors exagérée. On admet de 8 à 10 millièmes de manganèse pour avoir une bonne trempe donnant un grain serré.

2° Fontes (ïaffinage. — Nous serons très bref sur les fontes d'affina;^e; leur composition est, du reste, fort variée.

Il est préférable d'en reporter l'étude à Texposé des procédés d'élaboration des fers et des aciers ; chaque procédé exigeant en principe des fontes qui lui sont propres et dont la composition est soumise à des règles délermînies, au moins pour certains éléments.

En général, elles devront être exemptes de soufre quel que soit le procédé employé.

Dans certains procédés, elles devront être aussi pures que possible, l'élimination du phosphore n'étant pas réalisable dans les appareils employés; dans d'autres, au contraire, elles devront être riches en phosphore, ce métalloïde jouant un rôle spécial et utile dans l'affinage, tout en s'éliminant.

Souvent, le silicium sera nuisible comme relardant l'affinage ou empêchant l'élimination de certains corps ; sa présence sera, au contraire, indispensable pour donner, par sa combustion, une quantité de chaleur nécessaire au métal élaboré.

Article 2. — Les fontes spéciales L'emploi des fontes spéciales s'impose au métallurgiste dans la fa-

108 MI£TALLURG1E DU FBR

bricatioii des aciers, soit pour déterminer dans le bain en fusion une réaction utile^ soit pour donner au métal des propriétés résultant de l'apport du corps qui y prédomine {chrome^ via7igauèse, silicium^ etc..)

Il serait d'un extrême intérêt d'exposer parallèlement l'histoire de l'emploi de ces fontes dans Télaboration des aciers et celle de leur fabrication, soit au haut-fourneau principalement, soit dans les autres appareils métallurgiques {four à manche^ creuset^ etc..)

La nécessité d'une exposition didactique ne nous le permet pas, nous devrons nous occuper tout d'abord de leur fabrication, renvoyant pour leur rôle chimique à l'étude des procédés généraux de production des aciers.

Le mémoire déjà cité de M. Ferd. Gautier sur les alliages ferrométalliques contient Fétude complète de presque toutes ces fontes au point de vue de leur constitution et de leur emploi en sidérurgie : nous lui avons emprunté un grand nombre des renseignements qui suivent.

L — Le ferro-mmiganèse {Fe-Mn),

A. '-^ Difinilion des ferro-manganèse. — Dès que la proportion de Mn atteint ou dépasse 4 à 5 0/0 ; la fonte, qui, pour des teneurs inférieures de ce métal, était simplement dite plus ou moins manganésée, prend le nom de spiegeleisen (ou même spiegel) jusqu'à une teneur en Mn allant de 20 à 25 0/0 environ et celui de ferro-manganèse à partir de 20 0/0 à 25 0/0 jusqu'à 80 ou 85 0/0 de ce métal.

Il est difficile d'obtenir au haut-fourneau du Fe-Mn à teneur en Mn supérieure à 85 0/0. Il n'y a, du reste, aucun intérêt à en obtenir, car l'échelle des fontes manganésées est assez étendue pour donner satisfaction à tous les besoins de la pratique. En outre, la conservation d'une pareille fonte est à peu près impossible à l'air humide, à cause de la grande oxydabilité du métal.

1® Spiegeleisen. — Les spiegeleisen sont à grandes facettes ou lamelles brillantes. Les facettes sont plus ou moins irisées selon que les gueusets cassés à chaud l'ont été dans un air sec ou humide ; cette irisation provient d'une oxydation superficielle dont la coloration est due au phénomène optique des lames minces. Les spiegels ne présentent ces larges facettes que lorsque la teneur en manganèse tombe audessous de 10 0/0, au delà ces facettes diminuent de plus en plus pour faire place à une texture plus ou moins aiguillée.

LE HAUT-POURNEAf 109

Ces fonles appelées aussi miroitantes ou spéculaires (spiegel : miroir) furent obtenues d'abord au pays de Siégen (Prusse) avec les minerais spalhiques de la région,

2" Ferro-manganèse. — Au fur et à mesure que la teneur en Mn augmente, la largeur des facettes diminue et la texture devient plus ou moins grenue; la couleur du Fe-Mn est d'un blanc argentin et la tendance à ririsation est loin d'être aussi grande que pour les spiegels. Les ferro-manganèses riches refroidis lentement présentent à la cassure des gueusets un creux de retrait tapissé d'aiguilles.

M. Mallard a étudié les formes cristallines du Fe-Mn à différentes teneurs. Il a constaté que le spiegel à 11 0/0 de Mn cristallisait dans le système d'un prisme de 112^33 ; cette forme se maintient jusqu'à la teneur de 52 à 55 0/0 de Mn. Au delà de ces limites, il y a un changement brusque, la structure de lamelleuse devient bacillaire et cylin- (Iroïde et le système passe au prisme rhombique voisin de 120°.

Il existe un point de démarcation entre le spiegel et le ferro-manganèse nettement accusé par un fait plus palpable que ne saurait l'être aucun indice fourni par la cristallisation. A ^4 0/0 le spiegel réduit en poudre s attache encore à Vaimant, tandis qu'à la teneur de S5 à '26 0/0 de Mn^Vainiant ne T attire plus.

B. — Teneur en carbone ou en autres corps des Fe^Mn. — La teneur de ces fontes en carbone est un facteur essentiel à considérer dans le rôle chimique qui leur revient.

• Le C y est entièrement combiné, en admettant toutefois qu'il n'y ait pas dans la fonte une proportion de Si supérieure à 5 0/0; auquel cas, malgré l'énergie avec laquelle le Mn facilite la combinaison du C avec Fe, la proportion de C combiné s'abaisse notablement.

Ce qu'il importe de retenir, ce n'est pas tant l'état sous lequel on rencontre le C dans le Fe-Mn que la proportion centésimale de ce corps

On peut retenir que la teneur en C atteint 6 0/0 en moyenne; et quoiqu'elle oscille entre 4 et 7 0/0 au maximum selon la teneur en Mn et l'allure du haut-fourneau qui a produit les Fe-Mn, on peut la considérer comme sensiblement constante et Tadraettre comme telle dans les considérations générales ayant trait au rôle chimique de ces fonles. La variation de 4 à 7 est en effet d'un ordre extrêmement petit par rapport à la variation de la teneur en Mn.

ilO

Quant aux autres corps, nous admettrons que leurs proporlmns ne dépassent pas celles qu'on rencontre dans les fontes ordinaires, sinon on aurait affaire à une autre fonte spéciale : Fe-Mn-Si (ferro-man-çanèsesilicium) si la proportion de silicium atteignait ou dépassait 8 0/J pour aller jusqu'à 12 0/0 et même plus de silicium.

Avant d'aborder la fabrication de ces fontes, il importe de dire quelques mots des propriétés des principaux composés manganèses qu'on rencontre dans cette métallurgie particulière.

C. — Des principaux composés manganèses. — Nous n'examinerons, bien entendu, que Mn ou les composés que nous rencontrerons dans l'étude de la réduction de ses minerais au haut-fourneau, soit :

MnOS Mn^OS MnO.

!• Le manganèse. — Le manganèse est un métal analogue au fer, mais il en diffère notablement par certaines propriétés.

Scheele découvrant le chlore ne put isoler Mn de l'oxyde de Mn qu'il traitaitfl771). LeD' GaAw, en 1774, fut plus heureux et produisit le premier du Mn métallique. Ma7*shall Healh put le préparer de façon à pouvoir l'utiliser industriellement en 1839 ; nous en reparlerons dans l'étude des procédés de fabrication.

Il n'existe cependant pas de procédé vraiment industriel de production de Mn métallique ; mais celui du Fe-Mn suffit largement aux besoins d'utilisation de ce corps.

Le Mn a une grande affinité pour l'oxygène et c'est là une des propriétés caractéristiques mises à profit dans la métallurgie de l'acier.

Nous retiendrons donc que le manganèse est un réducteur puissant.

2" Le peroxyde de manganèse. — Le peroxyde de manganèse MnO' domine presque toujours dans les minerais où il est souvent associé à une certaine quantité de MnO.

Par le grillage à une chaleur inférieure au rouge, il se décompose suivant la réaction bien connue :

3MnO* = Mn''0^ + 20 (préparation de Toxygènej.

3^ Loxijde rouge. — L'oxyde rouge Mn^O* est le produit final du grillage de tous les oxydes de manganèse. C'est à Télat d'oxyde rouge que s'effectue une bonne partie du déchet en manganèse dans la fabrication industrielle des ferro-manganèses,ainsi que nous le verrons plus loin.

4** Le protoxyde MnO. — Le protoxyde MnO est le terme final de l'action réductrice exercée par H ou GO sur tous les autres oxydes de manganèse.

On verra que ce n'est qu'au contact du carbone et dans des conditions spéciales que MnO peut être réduit.

L'affinité de cette base pour la silice est telle qu'on ne peut song^erà la réduire complètement en sa présence.

D. — Principes généraux de fabrication. — Un grand nombre de minerais de fer contient du manganèse. Quelques minerais de fer sont particulièrement riches en manganèse ; le minerai spathique du pays de SiegeUy par exemple. D'autres minerais contiennent, au contraire, peu de fer et beaucoup de manganèse ; on peut à bon droit les appeler minerais de manganèse.

Pour introduire du manganèse dans le lit de fusion du haut-fourneau, on compose les charges soit avec du minerai de fer manganèse, soit en mélangeant des minerais de fer plus ou moins riches en manganèse avec des minerais de manganèse.

C'est à l'état de MnO' mélangé avec un peu de MnO qu'on rencontre le plus souvent le manganèse dans les minerais.

Suivons la réduction de MnO^ dans la colonne descendante des charges :

a) MnO^ devient Mn^O\ — MnO' est, on le sait, très aisément décomposable à chaleur modérée. A quelques mètres au-dessous du gueulard la transformation en Mn^O^ s'effectue.

Or, la réaction : 3MnO* = Mn'0* + 20, s'accomplit avec dégagement d'O; cet se porte sur le coke en présence et le brûle en partie. D'où, formation près du gueulard d'une couche incandescente de coke.

b) La formation de Mn^O^ est coûteuse, — Et, en effet, en se réduisant plus bas dans sa marche descendante, Mn^O^ concourt à la formation de CO*; comme nous le verrons. Or, cet acide carbonique rencontrant la couché de coke incandescent se transforme en CO suivant la réaction : C0*-|-C=:2G0. Il y a, par suite, perte inutile de combustible.

Pour éviter cette formation d'un foyer nuisible, M. Ferd. Gautier propose le grillage préalable du minerai par un procédé peu coûteux, en utilisant une partie des gaz du gueulard par exemple. 11 ne semble pas que les usines aient recours d'une façon courante à ce procédé.

c) Mn^O* devient MnO> — En continuant sa marche, Mn^O-* rencontre

112 IIKTALLUROIR DU FER

forcément CO dans les régions chaudes du haut-fourneau et alors il se transforme en MnO d'après la réaction :

Mn^OH CO=3MnO+CO«.

C'est cet acide carbonique formé ainsi qui se transformera plus haut en CO occasionnant la perte de combustible que nous avons sijjnalée.

d) MnO ne se réduit qu'au contact du carbone. — Tandis que sous Faction des gaz réducteurs, MnO* se transforme en MnO sans produire du manganèse métallique, les oxydes de fer, au contraire, peuvent être réduits complètement en donnant du fer métallique.

La réduction finale de MnO en Mn métallique ne se fait qu'au contact du carbone, il est même à présumer que la présence du fer métallique la favorise.

Produit au niveau des tuyères et protégé contre l'action oxydante par le laitier qui l'enveloppe et probablement aussi par la présence du fer carburé, il tombe dans le creuset en même temps que celui-ci.

Dans ses Essais par la voie sècliCj Berthier dit :

« Le fer, par Taffinité qu'il a pour le manganèse, facilite la réduction des oxydes de ce métal au contact du carbone ».

Nous avons dit plus haut combien était grande Taffinité de MnO pour SiO^.

Il n*en est pas de même du protoxyde de fer que la chaux déplace aisément de ses combinaisons silicatées.

Quand le lit de fusion est riche en manganèse, on ne peut, d'après M. Gautier, obtenir pratiquement des laitiers ayant moins de 8 à fO de manganèse métal en présence de 28 à 30 de silice, c'est-à-dire en nombres ronds: 1 de manganèse métal pour 3 de silice.

On aura donc toujours dans cette fabrication une première perle

minima en manganèse qui vaudra j; si S est la quantité de silice du lit de fusion.

Nous disons minima^ car si la température du haut-fourneau vient à baisser, une moins grande quantité de MnO pourra être réduite par le carbone en présence du fer carburé et le laitier s'enrichira de plus en plus en protoxyde de manganèse.

Il y aura donc deux moyens de combattre la perte de manganèse par passage au laitier de MnO :

a) Rechercher les minerais les moins siliceux, et pour cela dans

Tachât des minerais de manç^anèse on est souvent conduit à fixer une pénalité par chaque unité 0/ au-dessus d'une certaine moyenne pratique déterminée ; mais il y a cependant une teneur minima au delà de laquelle on ne peut descendre, sinon les laitiers sont difficilement fusibles.

b) Réaliser des laitiers ultra-basiques et pour cela, employer comme fondant surtout la chaux ; mais on ne peut l'employer seule, car les laitiers seraient très réfractaires. La dose de chaux doit être maintenue dans les limites de 40 à 45 0/0. Nous savons que forcément MnO y entrera pour 8 à 10 0/0; on ajoutera de l'alumine et de la magnésie pour parfaire le reste. La baryte pourra môme être utilisée pour donner de la fluidité au laitier.

La silice pourra alors se combiner en majeure partie à ces bases et laisser libre pour la réduction une certaine quantité de MnO.

Il ne suffit pas d'empêcher MnO c'e passer au laitier par sa réaction avec la silice, il faut aussi pouvoir le réduire: or, pour cela, il faut une très haute température. Si cette condition ne se trouve pas réalisée, on aura beau surcharger en manganèse le lit de fusion, on atteindra bientôt une teneur limite de manganèse dans la fonte qu'on ne pourra dépasser, quelle que soit la richesse croissante du lit de fusion.

Et ce qui fait qu'on n'a pu réaliser qu'après de nombreux essais une fabrication courante de ferro-manganèse riche, c'est qu'on n'a pas tenu compte de la grande quantité de chaleur nécessaire à la réduction de l'oxyde de manganèse.

Plus la teneur recherchée en manganèse était grande, plus forte devait être la proportion du poids de combustible par rapport à celui de la charge.

Pour faire une tonne de manganèse métallique (c'est-à-dire pour couler une quantité de Fe-Mn telle qu'elle corresponde à une tonne de Mn) il faut trois tonnes de coke, tandis qu'il faut une tonne de coke pour faire une tonne de fonte ordinaire avec des minerais riches.

Il y a longtemps qu'on a constaté que les cheminées des hauts-fourneaux marchant en ferro-manganèse laissent échapper des fumées roussâtres. Ces fumées tiennent en suspension des poussières de Mn^O\ On l'explique comme il suit:

Les gaz sortant du gueulard sont, comme on sait, brtilés sous les chaudières des machines soufflantes et dans les appareils à air chaud ; or, si les gaz ainsi brûlés renferment, lors de leur évacuation par la

cheminée, des poussières de Mn^O*, ce ne peut être que parce que ces jçaz renfermaient à leur sortie du haut-fourneau avant leur combustion : soit des poussières de Mn métallique, soit du protoxyde deMn à Tétai très divisé.

Ces fumées manganésifères provenant de Tentrahiement de Mn ou de MnO éliminent en moyenne 10 0/0 delà quantité de manganèse du lit de fusion.

E. — Historique de la fabrication. — Le cadre restreint de notre étude ne nous permet pas de nous étendre sur ce côté si intéressant de la question. Nous devrons nous borner à un exposé rapide.

Après les essais de Marshall Heath, en 1839, apparaissent les fontes spéculaires du pays de Siegen (Prusse). Ces spies^eleisen contenaient de 5 à 12 0/0 de manganèse.

En 1856, Robert Mushet utilise le premier ces fontes spéculaires comme réactif dans un procédé industriel de fabrication d'acier (acier Bessemer).

La nécessité d'avoir des alliages métalliques plus riches en Mn se fait bientôt sentir; Bessemer produit au creuset un ferro-manganèse à 60 0/0 par mélange intime de grenailles de fonte, d'oxyde de manganèse, de verre pilé et de charbon de bois en poudre.

Le chimiste Henderson, de Glasgow, et plus tard la compagnie de Terre-Noire (Loire), employèrent une sole en carbone de four Siemens et réduisirent à l'aide du charbon par des procédés que nous ne décrirons pas un mélange d'oxyde de fer et d'un carbonate artificiel de manganèse provenant du traitement des résidus manganésifères de la fabrication du chlore.

On était arrivé, en 1874, à produire du ferro-manganèse à une teneur maxima en manganèse de 50 0/0 ; mais à un prix fort élevé.

A l'Exposition universelle de Vienne, en 1873, on remarquait du ferro-manganèse obtenu dans les hauts-fourneaux de Suède à 20 0/0 de Mn ; on y remarquait également du ferro-Mn obtenu aux hauts-fourneaux de Jauerburg(Carniole, Haute Vallée de la Save) à 33 0/0 deMn.

On atteignait plus tard à ces mêmes hauts-fourneaux une teneur de 40 0.

II semblait démontré qu'il fallait attribuer à la haute température due à l'excès du coke, l'enrichissement de plus en plus grand de la fonte en manganèse ; chose qu'on paraissait ij^norer dans le pays de

LE HAUT-FOURXEAU H5

Siegen puisqu'on ne parvenait pas à enrichir les spiei^els en manganèse, malgré la surcharge du lit de fusion en minerai de manganèse. — Ces ferro-manganèses riches obtenus au haut-fourneau revenaient bien moins cher que ceux obtenus à l'aide du creuset ou de la sole en carbone d'Henderson.

En France, on commença, dès 1874, des essais de fabrication deFe- Mn au haut-fourneau.

M. Forey, directeur des hauts-fourneaux de Monlluçon, réalisa le premier du spiegel riche à 26 0/0 de Mn.

Au milieu de 1873, M. Pourcel abandonnant à Terre-Noire la fabrication Henderson, obtint au haut-fourneau du Fe-Mn à 63 0/0, 73 ci 80 0/0.

Dans cette même année M. Jordan à Saint-Louis (près Marseille) entreprenait la même fabrication.

Les progrès furent extrêmement rapides.

En Allemagne la fabrication commença dès 1877.

Les usines s'occupant actuellement de cette fabrication encore onéreuse, à cause de l'excessive consommation de combustible, sont en nombre assez limité ; elles suffisent du reste largement à la consommation bien répandue, il est vrai, du ferro-manganèse, mais d*un tonnage relativement restreint, puisque cette fonte ne sert que comme véhicule du manganèse pour réagir sur les aciers en élaboration ou pour leur donner par son incorporation des propriétés caractéristiques.

//. — Le Fevro-Èilicium. (Fe-Si)

A. — Délinition des ferro-silicium. — Le ferro-silicium ei^t une fonte très riche en silicium dont la teneur est, en général, voisine de 10 0, elle peut aller exceptionnellement à 13 0/ 0.

La texture des ferro-silicium ressemble beaucoup à celle des fontes grises chargées de graphite; leur couleur de même.

B. — Principes généraux de fabrication. — Avec un lit de fusion convenable tous les minerais peuvent servir à cette fabrication, si on se conforme toutefois aux prescriptions fondamentales que nous énumérerons plus loin. Exception, cependant, est faite pourles minerais trop calcaires dont l'excès de chaux retiendrait trop aisément la silice dans le laitier et en empêcherait la réduction.

116 aiktalia'ugik du fkh

Les iniaerais à silice libre sont très aisés à traiter par la raison que la séparation de SiO^ d'avec les bases avec lesquelles elle est ordinairement associée est déjà faite ; mais ce serait une erreur de croire qu'il en faille un grand excès, car le laitier serait trop fusible.

Les minerais alumineux sont faciles à traiter, car l'alumine diminuera dans le laitier la proportion des bases fortes qui retiendraient trop la silice; il se formera avec la chaux un aluminate de chaux laissant SiO' Hbre en partie pour être aisément réduite sous la double affinité du carbone et du fer.

On peut ajouter au lit de fusion ordinaire du haut-fourneau le silicium non plus sous forme de silice libre, mais sous forme de silicates de fer artificiels.

Ces silicates de fer artificiels compris sous le nom de générique de scories constituent un déchet des opérations de fabrication de fer ou d'acier, soit au puddlage, soit au four Martin, soit au liessemer.

Nous les avons signalés comme utilisables dans l'énumération des divers minerais de fer.

La fabrication du ferro-silicium par réduction du silicate de fer artificiel en présence d'une faible quantité de chaux et d'une notable proportion d'alumine est d'une pratique courante en Angleterre.

En allure ordinaire, ces produits donnent des fontes blanches parce que la réduction n'est pas complète. Il reste alors de l'oxyde de fer dans le laitier qui retient la majeure partie de la silice; celle-ci n'étant pas réduite, il y a peu de silicium dansla fonte, par suite pas de graphite.

En allure chaude et avec un laitier réfractaire, il y a réduction de l'oxyde de fer et alors la silice se trouvant à l'état naissant vers le bas du fourneau se réduit facilement, surtout si le laitier est alumineux et pas trop calcaire.

Le ferro-silicium contient souvent du manganèse ; les silicates de fer artificiels employés sont, en effet, toujours plus ou moins manganèses. Pour les usages courants, il ne doit pas en contenir plus de 2 0/0 ; une plus grande quantité, pour son emploi en fonderie notamment, irait à rencontre de ce que l'on recherche par l'addition du ferro-silicium.

De plus, un peu de manganèse est même utile, car l'élimination du soufre à l'état de sulfure de manganèse est facilitée. Or, avec un lit de fusion peu calcaire, on sait que cette élimination est difficile.

Nous venons de voir qu'il faut des laitiers alumineux puisque l'alumine, base très faible, ne retient pas énergiquement la silice et s'oppose moins

que la chaux à la réduction du silicium. Or, ces laitiers alumineux ont peu de fluidité; il sera par suite utile d'ajouter au lit de fusion quelques bases les rendant plus fluides : baryte et magnésie surtout. Le lit de fusion n'en restera pas moins réfractairc et ces bases, ajoutées en petite quantité, n'agiront sur la fluidité du laitier que quand il sera formé.

11 faudra donc marcher en allure chaude, soit avec de l'air aussi chaud que possible et une dose de coke de deux tonnes au moins par tonne d'alliage ; on pourra même aller à trois tonnes.

En résumé, marcher en allure très chaude et constituer des laitiers réfractai res et pas trop basiques c'est-à-dire sans excès de CaO afin d'isoler SiO«.

Le laitier est entraîné sous Taclion du vent venant des tuyères.

Il en résulte, comme dans l'industrie du Fe-Mn, des encombrements dans les conduites, appareils à air chaud, etc.. Ces poussières exigent des nettoyages plus fréquents, nuisent à la conductibilité calorifique des briques des appareils, produisent des engorgements, etc..

C. — Historique de la fabrication. — En 1872, M. Valton entreprend aux aciéries de Terre-Noire les premiers essais de fabrication du Fe-Si; ces essais se bornent à des recherches au creuset. Il parvient en employant l'oxyde de fer ou la fonte, SiO' et le charbon, à avoir un Fe-Si à 10 et 12 0/0 de Si.

En 1873, M. Pourcel, successeur de M. Valton à l'aciérie de Terre- Noire, entreprit au haut-fourneau la fabrication industrielle du Fe-Si en vue d'obtenir une fonte devant lui servir de réactif pour obtenir des aciers sans soufflures, c'est-à-dire des aciers compacts, sans interposition de bulles de gaz après la coulée. Il y réussit assez rapidement.

Originaire de France, la fabrication des ferro-silicium, localisée à l'usine de Saint-Louis du Rhône (près Marseille), se fait surtout en Afigleterre.

Cela tient à la grande quantité de coke nécessaire à cette industrie ; quatre à cinq usines suffisent actuellement à la consommation en Fe-Si du monde entier.