II. — Bilan calorifique

Comparons la chaleur produite par la combustion des éléments de la fonte à la chaleur absorbée dans l'opération.

Admettons que le déchet par oxydation soit de 10 0/0, ce qui est le cas ordinaire des bonnes fontes au coke prises directement au hautfourneau.

Supposons de plus que ce déchet, par kilogramme de fonte affinée, provienne de la combustion des éléments suivants :

Si = 0*^02

Mn + Fe = 0'^04

Total = 0M0

A. — Calcul de la clialeur engendrée. — Admettons, pour fixer les idées, qu'un tiers du carbone soit transformé en CO* et deux tiers en CO ; on sait en effet, que la proportion de CO* va en diminuant en cours d'affinage, sauf cependant tout à fait à la fin.

*i de O^Oi ou 0^^013 de C transf. en CO* dégagera 8080 (0x0,0 13= 105 cal. 04

^deO'^OiouO'^OndeC — enCO - 2473 X 0,027=: 66 cal. 77

S y 0»'02 de êi — en SiO» — 7830 X 0,02 = 156 cal. 60 O'^04deFe+Mn — enFeOelMnO 1350(2)x 0,0t = 54 cal. 00

Total des calories engendrées. . . 382 cal. 41

B. — Calcul de la chaleur absorbée. — On ne peut calculer d'une façon approximative que celle qu'emportent les gaz de la combustion.

A cet effet, évaluons d'abord les quantités d'O absorbées par les éléments dont il vient d'être parlé :

0^013 de C transformé en CO* absorbe - X 0.013 =0»'035 0*^027 de C — en CO - ^ X 0,027 =0»^036

m2 de Si — en SiO» - '^ x 0,02 = 0*^023

mi de Fe+Mn - en FeO+MiiO ^ X O.Oi = O'^Ol l

D'où oxygène lolal ^ O'^lOo

(1) En admettant que le pouvoir calorifique de C = 8080.

(2) — — de Fc et de Mn soit le même.

FABRICATION DBS FERS ET ACIBRS PONDl'S 2&3

Cet oxygène total correspond à un poids d'azote de 3.33 x 0,103 = O^SSO.

Les gaz sortant du convertisseur se composent donc de :

Az 0''330

C02 . . . V X 0,013 Oi'OiS

CO . . . g X 0,017 0^063

sans parler de H dont- le poids est néjjçligeable, puisqu'en volume il n'y en a que 0,02.

D'après cela, par chaque degré centigrade, la chaleur emportée sera de:

Pour Az 0,0834 calories

Total par degré 0,1112 calories.

Or, on arrivera à un maximum fort exagéré en admettant que les gaz puissent prendre une température égale à celle du bain métallique qu'ils traversent.

A l'origine, la température du bain est de 1230 à 1300 degrés ; à la fin, d'après les expériences calorimétriques de Grumr elle est de 1300 à 1600^

Par suite, si Ton prend 1400^ comme température moyenne des gaz, on trouvera une limite supérieure à la réalité.

Or, cette limite est de 0,1112 X 1400= 136 calories. • La chaleur engendrée par la combustion intermoléculaire dans l'appareil est de 382 cal. 3 et les gaz en emportent au maximum 156. Il en reste 226,3 pour les pertes par rayonnement direct et pour celles qui ont lieu au travers des parois du convertisseur.

On conçoit donc que l'air froid, en traversant la fonte, Téchauffe au lieu de la refroidir, et qu'après affinage, c'est-à-dire après combustion des substances à éliminer, le produit soit à une température telle qu'on puisse le laisser reposer 15 à 20 minutes sans qu'il se fige avant la coulée.

Cette haute température se produit dès que la fonte renferme au delà de 2 0/0 de silicium.

Ces 2 0/0 de Si apportent au bain presque autant de chaleur que

2fl4 METALLURGIE DU FER

4 0/0 de C. Aussi èst-il difficile de traiter des fontes peu siliceuses : on a alors des projections et même des explosions au début de Topération à cause de Tétat pâteux du bain.

Il faut toutefois, pour que la chaleur soit récupérée par le bain, que la masse de fonte traitée ne soit pas trop faible par rapport à la surface des parois du convertisseur.

On a cherché par des artifices détournés (injection de poussières de charbon avec le vent, injection de vent chaud, etc..) à tirer parti de fontes peu siliciées, mais on a dû y renoncer et revenir au traitement des fontes siliceuses.

Nous retiendrons donc que le silicium est dans le Bessemer acide le combustible intermoléculaire le plus important, et qu'il y a lieu de nV traiter, par conséquent, que des fontes riches en Si.