partie en même temps que le phosphore, Tautre partie brûlant après
Comme combustible il est fort çênant, sa combustion entraînant un grand déchet, car avec lui se brûle toujours une grande quantité de fer, à moins qu'on ne force à la fin la proportion des additions manganésifères, auquel cas une grande partie du soufre peut passer à la scorie à Téial de sulfure de manganèse.
Il résulte des considérations ci-dessus que si Ton ne peut consentir à avoir du silicium dans la fonte à traiter, on aura du soufre en proportion plus ou moins grande il est vrai, selon la teneur du lit de fusion en ce métalloïde, indépendamment de celle des cendres du coke.
Dans le cas où la fonte aura du silicium, il faudra augmenter la proportion des additions calcaires au commencement de la charge ; dans le second cas, la présence du soufre obligera à augmenter les additions manganésifères à la fin de l'opération.
II. — Succession des combustions internioléculaires et formation des laitiers, ou affinage proprement dit.
La chaux préalablement chauffée à haute température ayant été introduite dans le convertisseur, on charge dans cet appareil la fonte prise au cubilot si Ton marche en deuxième fusion, ou au haut-fourneau si Ton marche en première fusion.
On relève le convertisseur en donnant le vent et l'affinage commence.
Nous considérerons 4 périodes correspondant à la combustion des métalloïdes : silicium, carbone, phosphore, soufre, nous réservant d'indiquer parallèlement dans quelles conditions s'effectue la combustion des deux métaux : manganèse et fer.
Il est clair que cette subdivision si catégorique est surtout utile au point de vue didactique ; en réalité, il n'y a pas de limite aussi nettement déterminée dans les diverses combustions intermoléculaires.
Avant que le silicium ne soit tout à fait brûlé, le manganèse commence à brûler, les autres éléments restant intacts, etc..
A. — Combustion du silicium, (Période des étincelles). — Cette première période est analogue à la période des étincelles du Ressemer acide ; elle est relativement paisible à cause de la formation d'oxydes de fer restant dans la cornue et donnant la chaleur au bain métallique.
270 IIÉTALLURGIB DU FBR
Le silicium brûle le premier et passe à l'état de silice, il ne sort que des étincelles blanches du bec de la cornue.
La silice formée se combine partiellement d'abord, selon toute apparence, à la base dont est constitué le revêtement ; et cela, malgré la présence de la chaux d'addition. Cette chaux, quoique fortement chauflFée, ne se trouve pas, en effet, à une température aussi élevée que la paroi même du convertisseur qu'on sait être portée à haute température avant la anse en train de toute opération d'affinage. Si l'on traite une fonte très siliceuse, la corrosion des parois est très rapide par la formation abondante de silicate de dbaux.
Or, pendant que s'effectue la comboslioa du silicium le manganèse (1) brûle en partie, le fer lui-même commence à brûler quoique en moins forte proportion : il y a par suite formation cToaq^des métalliques. Une autre partie de la silice se combinera donc à ces oxydes métalliques donnant des silicates de fer et de manganèse. Il pourra arriver,si la fonte à affiner est peu siliceuse, qu'il n'y ait qu'une formation à peine sensible de silicate de chaux par corrosion de la paroi, les silicates de fer et de Mn dominant d'abord, à cause de la grande proportion d'oxydes métalliques par rapport à celle de la silice.
Le bain récupère cependant une quantité de chaleur de plus en plus forte dans ces combustions successives ; il arrive un moment où la chaux d'addition est assez chaude pour réagir à son tour en s'unissant exclusivement à la silice, transformant ainsi les silicates métalliques formés en silicates de chaux venant majorer la quantité plus ou moins grande antérieurement engendrée par corrosion du garnissage.
L'oxydation du silicium est à peu près complète : avec une teneur initiale inférieure à 1 0/0, ce corps disparaît en moins de 2 ou 3 minutes, avec une teneur de l 14 en 5 ou 6 minutes, avec une teneur de 1,7 0/0 en 9 minutes.
Les nombreuses analyses d'acier déphosphoré à la cornue n'en révèlent que des traces ; l'absence de ce métalloïde, quand elle coïncide avec Wie faible teneur en carbone, est un des facteurs importants de la grande douceur du métal Thomas.
Les scories ou laitiers à la fin de cette période d'affinage ont généralement une couleur rouge ponceau.
(1) Au convertisseur basique, le manganèse est utile. Par son oxydation préalable il retarde celle du fer. Il favorise, le cas échéant, le départ du soufre lors de Vafter-bloir,
FABRICATION DBS FERS ET ACIBRS FONDUS
B. — r Combustion du carbone, (Période des flammes). — Il semble paradoxal, à priori, d'avoir placé Tétude de la combustion du phosphore après celle du carbone ; le phosphore étant plus oxydable que le carbone.
De fait, le phosphore s'oxyde avant. le carbone dès que la masse a été un peu échauffée et passe à l'état d'acide phosphorique qui se combinera avec la chaux. Que deviendra ce phosphate de chaux formé ?
Deux cas extrêmes peuvent se présenter : ou bien la fonte qu'on affine contient 1 0/0 ou plus de silicium ou elle en a moins.
a) — Fonte riche en silicium, c'est-à-dire à plus de i 0/0. — Dans
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Fig. 120. — Opération de Hoerde (Juin 1880), d'après Massenez.
ce cas, les silicates de chaux constituant le laitier sont tout d'abord fortement acides, ils possèdent au moins 25 à 30 0/0 de silice. Or, il est acquis que la stabilité d'un phosphate n'est assurée dans l'affinage qu'autant que le laitier contient moins de 25 à 30 0/0 de silice (Gruner).
Par suite, le laitier étant acide dès le début, la formation du phosphate de chaux ne pouvant se maintenir, le phosphore ne pourra s'éliminer. Ce phosphate de chaux ne deviendra stable que vers la fin de
MKTALLURGIE DU FER
la combustion du silicium ; le laitier aura pu devenir basique, la chaux ayant acquis une température assez élevée pour saturer intt^ gralement la silice formée.
La combustion du carbone commencera alors ; l'oxyde de carbone formé réduira presfjue entièrement la faible quantité du phosphate de chaux qui a eu à peine le temps de se constituer.
Le phosphore réapparaîtra à peu près complètement dans le métal.
jS) — Fonte pauvre eu silicium, c'est^-dire à moins de i 0, 0. — Dans ce cas, les silicates de chaux constituant le laitier deviennent
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Fig. 121. — Variations dans la composition de la scorie.
très rapidement basiques, Tacide phosphorique formé n'est pas déplaci^ par la silice de sa combinaison avec la chaux. Le phosphore peut donc s'éliminer en çrande partie en passant à là scorie. Pendant la décar-
FABRICATION DBS F'ERS fet ACIERS PONDUS 273
buration qui commencera avant que tout le phosphore soit brûlé, une certaine quantité de phosphate de chaux sera réduit par CO ; Texpé* rience fait voir qu*à la fin de a combustion du carbone, 18 à 20 0/0 d'acide pbosphorique ont échappé à la réduction.
La quantité de phosphore à brûler pour terminer l'affinage sera donc bien moins grande dans ce cas que dans le cas précédent. Cela posé, revenons à la combustion du carbone :
Comme au Bessemer acide, le carbone s'élimine en produits gazeux formés d'un mélange de CO et de CO^. La flamme blanche apparaît au col de la cornue ; un brassage énergique s'effectue au travers de la masse devenue plus fluide.
Quelquefois même on voit, projetées au-dessus de la cornue, des parcelles métalliques ou scoriacées. Comme le silicium, le carbone brûle à peu près complètement; au bout de 12 à 15 minutes de soufflage la teneur en carbone peut s'abaisser de 1 millième à 8 dix-millièmes selon la nuance de la fonte traitée, c'est-à-dire selon qu'elle contient de 3 0/0 à 2,5 0/0 de carbone environ.
On aperçoit au spectroscope 4 raies vert pâle correspondant au carbone. On admet que cette période est terminée quand 3 raies sur 4 ont disparu.
C. — Combustion du phosphore — (Sursoufflage ou after-blow). — Dès que le carbone est entièrement brûlé, le phosphore commence à disparaître à son tour.
La flamme très courte s'échauffe de plus en plus et devient d'un blanc intense.
Mais ici une remarque s'impose : n'y a-t-il pas lieu de s'étonner que l'on ne se soit pas débarrassé avant la décarburation des scories phosphatées formées antérieurement en cours d'opération ? Comme l'oxyde de carbone les réduit pendant la décarburation, il semble qu'on veuille bien retarder à plaisir le départ du phosphore.
La réponse est aisée : il faut remarquer en effet qu'avant la décarburation, période de l'opération où le décrassage paraît nécessaire, la température du convertisseur est relativement peu élevée puisqu'il y a peu de silicium dans la fonte et qu'une partie seulement du phosphore est brûlée.
Le bain n'a pas la fluidité voulue pour que la scorie se sépare nettement du métal en fusion en surnageant à sa surface ; on ne saurait donc songer à l'extraire entièrement de la cornue.
274 MÉTALLURGIE DU FBR
L'oxydation du phosphore est très rapide et pour une fonte à 0,50 0/0 de silicium et 2,50 0/0 de phosphore (ce qui constitue un minimum moxjen en silicium et un maximum moyen en phosphore), Ir teneur en phosphore passe à un millième dans une période comprise entre 3 et 4 minutes.
On conçoit du reste que Ténergie des réactions s'accroisse en raison même de l'élévation plus grande de la température au sein d'une masse de plus en plus fluide. Grâce à la combustion du phosphore le métal gagnera la fluidité que dans le Bessemer acide lui procurait la combus* tion du silicium.
Le manganèse, qui n'a cessé de brûler depuis le début de l'opération, achève sa combustion et est d'un secours très précieux pour protéger le fer dans les derniers instants du sursoufflage contre une oxydation trop rapide.
Quand on ne craint pas trop l'augmentation du prix de revient, on part de fontes assez manganésées pour bénéficier du rôle bienfaisant de ce métal dans l'affinage. Il est du reste facile de s'en rendre compte en prenant des éprouvettes d'essai pendant le cours du sursoufflage. Avec une fonte manganésée l'éprouvette se forgera bien et, à la cassure, décèlera le grain de l'acier; si la fonte n'a pas de manganèse, l'éprouvette {tout en iîidiquant V état plus ou inoins avancé de la déphosphoration de par les paillettes brillantes de phosphure de fer) se forgera mal et montrera un métal tout oxydé.
Des analyses nombreuses ont montré, en outre, que pendant la déphosphoration, le manganèse retourne au bain métallique et élimine une certaine quantité du soufre qu'il contient.
La proportion de manganèse recherchée oscille généralement entre 1 et 2 0/0 au grand maximum.
Il résulte des considérations présentées plus haut à propos de la combustion du silicium que la durée du sursoufflage sera en raison directe de la teneur de la fonte en ce métalloïde. A quel état le phosphore passe-t-il donc dans la scorie? Est-ce à Tétat de phosphate de chaux ou à l'état de phosphate de fer? i
La question longtemps débattue paraît aujourd'hui résolue. M. G. j
Hilgemtockyde Hœrde, s'occupant de recherches sur la composition des !
scories du convertisseur basique remarqua,en Avril! 883, une formation cristallisée remarquable dans quelques blocs de scories. Au lieu de ,
trouver à l'analyse la composition d'un phosphate connu, cet ingénieur i
FABRICATION DBS FERS BT AGIBRS FONDUS 275
reconnut une combinaison d'acide phosphorique et de chaux dans laquelle la proportion de chaux dépassait de près d'un tiers celle du phosphate tribasique. Une analyse plus rigoureuse permit de reconnaître un phosphate répondant à la formule 4CaO.PhO', soit un phosphate tétrabasique de chaux.
De là, la grande quantité de chaux qu'exige le procédé Thomas. En Mars. 1884 les docteurs von Groddecky conseiller des mines, et B. BrockmanJi de Clausthal confirment l'existence du phosphate tétrabasique.
En Juin 1886, confirmation nouvelle de ce fait était apportée à V Association des sidérurgistes allemands à Dusseldorf par M. Hilgenstock; il affirmait, en outre, que tous les phosphates de chaux du laitier Thomas répondaient à la formule du phosphate tétrabasique et que le laitier lui-même n'était qu'un mélange fondu de phosphate de chaux, de silicate de chaux et d'oxydes métalliques.
« Pour mener rapidement à bonne fin la déphosphoration d'une « fonte contenant 3 0/0 de Ph et de minimes quantités de silicium, il « faut environ 18 0/0 de chaux. Une réaction qui doit être aussi com- « plète et aussi rapide que la déphosphoration du fer dans le procédé « Thomas, exige toujours un excès de réactif. La formation du phos- « phate tricalcique nécessiterait, dans le cas de la fonte brute susdite, « un peu plus de 8 0/0 de chaux ; soit 9 0/0 en tenant compte de la silice. « En réalité, on ajoute le double de réactif pour assurer une bonne u marche des opérations. C'est là un excès qui peut ne pas paraître « fondé lorsque l'on estime la grande activité que l'agitation produite « par le vent soufflé imprime à la réaction, l'expérience a cependant « prouvé que cette forte addition de chaux est absolument indispen- « sable dans les conditions ordinaires, pour obtenir une fin rapide de « la déphosphoration. » {Hilgenstock)
Ce fait conduit à considérer comme très probable la formation d'un phosphate tétrabasique : il nous est impossible du reste d'entrer dans le détail d'autres preuves indirectes apportées également par M. Hilgenstock en faveur de son existence.
Ce qui néanmoins a lieu d'étonner, c'est le principe même de la formation d'un pareil corps.
Le phosphate tribasique seul était connu comme tel, conformément à la théorie que dans l'acide phosphgrique 3 atomes, d'hydrogène sont remplacés par 3 atomes d'un autre métal mono-atomique.
Ce côté théorique de la question n*est pas élucidé.
Il importe de remarquer que ce phosphate tétrabasique de chaux est le résultat final de l'élimination du phosphore.
En réalité le phosphore passerait d'abord dans l'affinage à l'état de phosphate tri ou tétrabasique de fer, l'acide phosphorique formé s'unissant d'abord au fer ; ce phosphate ferreux serait ensuite transformé en phosphate de chaux sous l'action de la chaux, base plus forte. La formation de ce phosphate ferreux s'explique par ce qu'on appelle l'action de masse ; les réactions étant en effet d'autant plus faciles quand un des réactifs est dans un certain excès par rapport à l'autre ou dans un état de dilution convenable. Or, c'est ce qui arrive pour l'oxyde de fer.
Quant à la durée du sursoufflage, elle dépend de la teneur de la fonte en phosphore et de sa teneur en silicium, ainsi qu'il résulte des considérations que nous avons déjà exposées plus haut, au début de cette étude, sur la combustion du phosphore. En général, elle ne dépasse pas 3 à 4 minutes.
Pendant cette période de sursoufflage, le spectroscope n'indique plus rien, parce que la flamme rentre dans le col de la cornue. Pour régler la fabrication, 'on prend de temps en temps des éprouvettes de métal et l'on continue, s'il y a lieu, le sursoufflage ou on l'arrête après examen de ces éprouvettes. Le phosphore est caractérisé dans les cassures par des paillettes blanches de métal, cristallines, ayant une longueur qui peut atteindre 2 ou 3 millimètres. En d'autres termes, la cassure au lieu d'être à grains arrondis a un aspect feuilleté à grains plus ou moins allongés et brillants. Le contremaître peut apprécier la teneur à un millième près, au-dessous de sept dix-millièmes la cassure n'offre plus rien de particulier pouvant déceler la présence du phosphore.
L'aspect de la cassure, d'après la grosseur du grain et la compacité générale du métal, indique aussi le degré de décarburation et permet de déterminer la quantité de spiegel ou de ferro-manganèse nécessaire pour la recarburation, suivant la dureté demandée.
D. — Combustion du soufre (ou over-after-blow). — Le soufre, on l'a dit, est très nuisible dans l'acier, un millième au maximum suffit à le rendre impropre au laminage.
L'acier crique au travail à chaud, en général.
L'expérience a prouvé qu'on pouvait se débarrasser d'une certaine proportion du soufre dans le convertisseur basique, surtout quand ce métal-
FABRICATION DBS FERS BT ACIERS FONDUS 277
loïde est primitivement en quantité notable et en présence d'une certaine quantité de mang^anèse, 1 à 1/2 0/0 par exemple. Nous avons vu que le sursoufflage serait, dans une certaine mesure, favorable à la désulfuration puisque le manganèse rentrerait alors de nouveau dans le bain.
Le soufre disparaît après le phosphore si on continue Faction du vent; cette période de continuation du soufflage (over-after-blow) n'est cependant pas sans inconvénient, car on brûle en même temps beaucoup trop de fer. Au Creusotf où le procédé basique est employé, le soufre descendrait de 0,20 0/0 dans la fonte, à 0,3 0/0 dans l'acier.
Les additions finales de manganèse, sous quelque forme qu'elles soient, paraissent dans bien des cas faire baisser la teneur en soufre.
D'après certains expérimentateurs le soufre disparu ne se retrouve pas intégralement dans la scorie, ce qui prouve qu'une partie s'est échappée de la cornue par volatilisation.
On ne sait pas exactement sous quelle forme disparaît ce corps, la période de sa combustion étant encore peu étudiée.
On préfère traiter, en effet, des fontes peu sulfureuses ou soumises déjà à l'un des procédés de désulfuration connus, vu l'oxydation trop grande du fer pendant Vover-after-blow. Cette oxydation est difficilement corrigée en entier par les additions finales, le métal étant presque toujours bulleux et assez médiocre.
Quand on procède à Vover-after-blow^ on s'arrange à rendre cette période aussi courte que possible pour ne pas trop brûler de fer.
L'opération proprement dite d'affinage est terminée; il faut procéder, après avoir décrassé le bain^ aux additions finales de spiegel ou de ferro-manganèse pour amener le métal au degré de désoxydation et de recarburation convenables avant de procéder à la coulée.
Nous avons vu au Bessemer acide quelles précautions on peut être amené à prendre dans cette opération.
Article 3. — Pratique de l'opération
/. — La cornue.
A. — Caractéristiques de la cornue basique. — Les dimensions de la cornue basique sont bien plus fortes que celles de la cornue employée
278 MÉTALLURGIE DU flR
dans le procédé acide. Son poids total, garnissage compris, peut atteindre 100 tonnes; on y affine de 12 à 15 totines d'acier.
Les cornues grand modèle présentent une hauteur totale de 5 à 6 mètres avec un diamètre maximum au ventre de 2™50.
Aux dimensions près, la forme générale de la cornue est la même que dans le Bessemer acide, sauf toutefois pour le bec qui, dans certains modèles, a subi une heureuse modification. On a rendu le col amovible comme l'est la boîte à vent de toutes les cornues (acides ou basiques). Dans le procédé acide on n'avait pas songé à introduire ce perfectionnement, caries projections sont peu considérables ; du reste, par quelques coups de pic on pouvait aisément détruire les engorgements produits.
Au Bessemer basique les scories sont fort abondantes à cause des additions calcaires, il a donc fallu prévoir le remplacement de pièces qui,obstruées et débouchées plus souvent, sont plus sujettes à se détériorer. De plus, et pour rendre Tobstruction moins facile, le col a été maintenu dans certaines cornues dans le prolongement de Taxe de la partie cylindrique au lieu d*étre incliné sur elle comme il arrive dans toutes les cornuesacides : Tadhérence des scories projetées est ainsi diminuée.
B. — Quelques mots d'historique sur le garnissage. — En 1875, Grutier examine dans le premier volume de son Traité de Métallurgie la question de l'emploi de la chaux et de la magnésie comme matière, réfractaires. Cet éminent professeur préconise Temploi deldidolomie (1) cuite à haute température, un revêtement de cette espèce permettra seul d'après lui de déphosphorer la fonte soumise à l'affinage. Dans le second volume du même Traité paru en 1878, la question de remploi de revêtements basiques pour déphosphorer la fonte dans la cornue Bessemer ou au four Siemens est encore développée.
Au meeting de VIron and steel tenu à Londres en Mars 1878, M. S.-G. Thomas annonce qu'il a éliminé le phosphore au convertisseur Bessemer. Les esprits sont si peu préparés, à cette découverte métallurgique si considérable en résultats pratiques que l'incrédulité est générale. A la même séance pourtant, M. Snelus se décide à déclarer que six ans auparavant quelques essais de déphosphoration prati-
(1) On sait que la dolomie ost ud carbonate de chaux, d'alumine et de magnésie
qués par lui, sur une petite échelle toutefois, ont été couronnés de succès.
Les discussions qui suivent prouvent que la méthode adoptée par cet habile expérimentateur est tout à fait rationnelle.
Au meeting de Ylron and Steel tenu à Paris en Septembre 1878, l'incrédulité est à peine vaincue. Seuls les essais publics du 4 avril 1879 aux Aciéries Bolchow et Vaughan par S.-G. Thomas et P. Gilchrist commencent à convaincre les industriels.
On ne saurait, malgré la hardiesse des essais de Snelus et la réus^ site de ceux de Thomas et Gilchist^ diminuer en rien le mérite de Gru^ ner qui, simple professeur, à une époque où les procédés mystérieux étaient encore plus en honneur qu'aujourd'hui dans les usines, avait pu indiquer par avancey d'une façon aussi précise, la voie dans laquelle les industriels devaient marcher pour réaliser la déphosphoration. Non content d'avoir posé les bases des principales théories métallurgiques dans de remarquables travaux, Gruner apportait à l'industrie, par sa connaissance approfondie des réactions si complexes de la chimie industrielle,le moyen d'augmenter sa richesse, en indiquant la marche à suivre pour exploiter de puissantes masses de minerai jusquerlà sans valeur.
G. — Variétés de garnissage. — Bien des matières furent essayées par Thomas et Gilchrist pour le garnissage de leur cornue.
Le calcaire^ le silicate de soude, Vargile réfractaire, etc., sont suocessivement employés sous forme de briques ou damés en pisé; ces matières ne résistent pas à l'usage.
La magnésie, dont l'emploi a été suggéré par Caron et d'autres, est à la fois trop coûteuse et, employée seule, trop tendre.
L'emploi des revêtements en oxyde de fer est impraticable à ces températures. La présence de l'oxyde de fer amène des perturbations violentes dans l'opération causées par la réduction des oxydes supérieurs du fer, soit par le carbone, soit parle fer métallique du bain. Ces perturbations se traduisent par des projections de métal et par un refroidissement notable de l'acier. Une telle garniture serait trop fondante ; selon toute apparence, elle disparaîtrait complètement avant la fin d'une seule coulée.
La dolomie impure est enfin signalée par les inventeurs comme donna.nt les meilleurs résultats. Ce carbonate de chaux, d'alumine et de
magnésie se fritte convenablement et résiste assez bien, après calcinationv aux agents atmosphériques. La dolomie ne doit pas être trop pure, sans quoi elle cuit mal. En broyant et gâchant avec de l'eau cette matière et en la moulant en briques cuites à très haute température, on a un produit assez imparfait, mais susceptible d'emploi. Le principal inconvénient de ces briques est que par la cuisson elles perdent 33 0/0 de leur volume et 45 0/0 de leur poids. Dans ces conditions, il est difficile d'obtenir des briques cuites, bien dures et non déformées. C'est à M. Rileyy chimiste anglais, que paraît due l'idée de substituer les huiles minérales à l'eau pour le gâchage des matériaux réfractaires. M. l'ingénieur Walrand, en 1880, employa cette méthode au Creusot en utilisant un pisé de dolomie cuite au four Siemens et agglomérée avec du goudron.
Cet usage est aujourd'hui généralisé.
Le revêtement intérieur est en pisé damé ou en briques superposées ; la fabrication est la même dans les deux cas à cela près que, dans le premier procédé, la pâte basique est refoulée contre la paroi au lieu d'être moulée en briques.
La dolomie qui paraît le mieux convenir contient :
Silice 7 0/0
Peroxyde de fer et d'alumine . 3,5 0/0
Chaux 30 0/0
Magnésie 17 0/0
Acide carbonique 42 0/0.
On trouve la dolomie sur les bords de la Meuse, dans l'Est de la France, en Alsace et dans le Grand-Duché. Les Alpes autrichiennes sont formées en grande partie de masses dolomitiques.
Nous donnerons comme exemple la fabrication du pisé :
La dolomie est tout d'abord calcinée dans des fours analogues aux fours à chaux; elle n'aurait pas, à l'état naturel, assez de résistance pour constituer un revêtement et, d'autre part, l'acide carbonique qui se dégagerait d'elle au contact du métal liquide refroidirait le bain de fonte et désagrégerait le revêtement.
Après la calcination, la dolomie présente une surface noire et brillante, indice d'une bonne cuisson. Après un triage soigneux, on la concasse dans des fours spéciaux. La poussière de dolomie est alors
FABRICATION DBS FBRS ET ACIBRS FONDUS 281
mélangée au goudron rendu liquide par un courant de vapeur, et soumise ensuite à Taction d'un malaxeur.
Le revêtement latéral de la cornue s'obtient en foulant le mélange dolomitique, au moyen de dames portées au rouge, autour d'un moule en bois représentant la capacité intérieure de l'appareil. Après le démontage du moule, la cornue est desséchée par un feu de coke.
La préparation des fonds se fait d'une façon analogue.
//. — Détails de V opération industrielle.
La fonte à affiner peut venir du haut-fourneau ou du cubilotcomme on Ta dit au Bessemer acide (1).
La composition de la fonte à traiter au convertisseur basique (appelée souvent fonte Thomas) a été étudiée plus haut à propos de la combustion intermoléculaire qui s'effectue dans la cornue.
Les teneurs des divers corps entrant dans sa composition varient dans les limites suivantes :
Silicium de0>30 à 0,40 0/0; maîiganèse de 1,50 à 2,50 0/0; phosphore de 2 à 2,25 0/0 ; soufre de 0,03 à 0,05 0/0.
Nous donnerons plus loin un aperçu sommaire sur la nature et le traitement des minerais fournissant ces fontes phosphoreuses.
A. — Additions calcaires. — Les additions calcaires se font sous forme de chaux pure portée au préalable à une température élevée, souvent même on retire directement la chaux du four de cuisson du calcaire pour la verser dans la cornue afin d'éviter des frais de réchauffage et l'emploi de chaux ayant absorbé l'humidité et l'acide carbonique de l'air (Walrand).
Au début de la fabrication on chargeait du calcaire brut; cette masse froide refroidissait le bain et par sa décomposition retirait à ce bain une certaine quantité de chaleur, l'acide carbonique produit causait souvent des projections dangereuses.
(i) Quand on veut avoir des fontes bien régulières, au cas où l'on a plusieurs hautsfourneaux ou cubilots, on se sert de mélangeurs. Ce sont de vastes récipients recevant la fonte liquide par les poches de fonderie venant des appareils de première ou de deuxième fusion; ils sont garnis intérieurement de matériaux réfractaires et sont susceptibles, en général, d'osciller autour d'un axe horizontal. L'emploi des mélangeurs est surtout utile dans l'opération Bessemer acide afin de régulariser la teneur des fontes en silicium, avant de les soumettre à l'affinage.
On charge généralement toute la chaux en une fois avant d'introduire la fonte dans la cornue ; le poids chargé varie de 15 à 22 0/0 du poids de la fonte, en raison même de la composition variable de celle-ci.
B. — Point (VarrêL — Le point d'arrêt est difficile à déterminer par le spectroscope, dans le procédé basique.
Dès que le carbone est brûlé, d'abondantes fumées de manganèse s'échappent de la cornue ; aussi faut-il prendre des éprouvettes d'essai de plus en plus rapprochées. Tandis que dans le procédé acide, l'éprouvette permet de voir si le métal est décarburé ; dans le procédé basique, elle permettra d'indiquer à quel degré il est déphosphore.
Tant qu'il reste du phosphore dans le métal on a un grain feuilleté, micacé, à teinte claire et à aspect lumineux ; de plus l'éprouvette casse au premier coup de pilon.
Si le grain e.st bien formé et s'il y a des traces de nerf avec teinte mate, le phojsphore a disparu ; l'éprouvette peut alors se plier à bloc sans rupture.
La déphosphoration ayant été jugée suffisante, on donne néanmoins le vent pendant près d'une minute pour liquéfier la scorie qui s'est figée près du bec pendant la prise d'essai et qui pourrait faciliter les engorgements. Cette scorie très calcaire a, en effet, un point de fusion très élevé.
La prise d'essai se fait, comme au Bessemer acide, en coulant un petit lingot de 5 à 6 cm. de diamètre qu'on transforme en galette aplatie au pilon, dès son démoulage, et qu'on trempe encorechaude à l'eau froide.
On la ploie ensuite au marteau et on examine Tangle de ployage maximum avant rupture et le grain du métal.
C. — Décrassage et addiliom finales. — Le soufflage étant terminé, il faut incliner la cornue et faire écouler les scories surnageant le bain. Sans celte précaution, quand on procédera à l'addition finale, l'oxyde de carbone résultant de la réaction de la fonte recarburante (spiegel ou ferro-manganèse) réagira sur les phosphates de la scorie et incorporera du phosphore dans le métal.
Mais il y a une autre raison qui a bien sa valeur au point de vue pratique.
La quantité de scorie formée au convertisseur basique est bien plus
grande que celle qui est formée au convertisseur acide ; tandis qu'au Bessemer acide la scorie surnage dans la poche de fonderie, préservant le métal contre l'action de Tair, on ne saurait songer à la récupérer au Bessemer basique à cause du volume énorme des poches de fonderie qu'elle nécessiterait.
L'addition finale se fait comme il a été déjà expliqué au Bessemer acide.
Les aciers durs sont particulièrement difficiles à obtenir dans le procédé basique, le métal est en effet complètement désilicié ; en outre, et quel que soit le soin que Ton ait pris de faire écouler la scorie il en reste toujours un peu (il est même nécessaire qiiil en soil ainsi pour préserver le bain mélallique d'un trop grand rayonnement) ; or le carbone de la fonte recarburante est perdu en partie car il y a toujours une légère action rephosphorante.
Quand on veut obtenir une certaine dureté, il y a un peu plus de chances de l'obtenir en versant le métal dans la poche de coulée où l'on aura, au préalable, placé la fonte d'addition.
Dans ce cas, la rephosphoration est très faible.
Tandis qu'il était difficile d'obtenir des aciers très doux au Bessemer acide à cause de l'introduction forcée du silicium dans le métal, on peut dire que le Bessemer basique, où Ton réalise l'élimination complète du silicium et du carbone {puisque sans crainte d'oxyder le fer on peut ari'iver à bràlertoutle carbone à cause du sursoufflage), permet d'obtenir les aciers extra-doux en recarburant uniquement par des ferromanganèses riches.
Puisque le métal Thomas ne contient presque pas de silicium, on y trouvera de nombreuses cloches ou ampoules remplies de gaz qu'on a appelées soufflures. C'est un fait acquis en métallurgie que la présence du silicium rend les aciers compacts. Le mode même d'élaboration du métal favorise cet état buUeux; aussi, pour permettre au dégagement gazeux de s'accomplir entièrement avant la coulée, voire même avant l'addition finale, a-t-on eu l'idée dans certaines aciéries de verser à ce moment le contenu de la cornue sur la sole chauffée d'un four Siemens où, sans rien perdre de sa chaleur, le métal peut rester une ou deux heures. Ce procédé, assez coûteux, en somme, est loin de s'être générahsé.
Article 4. — Minerais phosphoreux et laitiers basiques
Nous croyons utile de donner quelques indications générales sur les principaux g-isements de minerais phosphoreux et sur rutilisalîon des produits dans la cornue Thomas.
