III. — Théorie du procédé

On doit à M. de Ehrenwerthy professeur de métallurgie à l'Académie de LeoheUy une étude complète, théorique et expérimentale, de Vore process.

Contrairement à l'opinion généralement répandue avant les expériences nombreuses exécutées à Graiz (1881-1882)^ ce n'est pas directement qu'agit le minerai, mais par l'intermédiaire de la scorie.

Dès que le minerai est au contact du bain, il éprouve une réduction à peu près immédiate; la scorie surnageant le bain se charge de plus

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en plus d'oxyde de fer. Puis Toxyde de fer de la scorie réa^t sur le bain de métal et, tandis que le métal carburé est ainsi affiné, la plus grande partie du fer de la scorie passe dans le métal si l'allure est convenable.

Par suite, la couleur de la scorie devient graduellement plus claire et finit par passer au vert clair.

Mais, pour que ces réactions puissent s'effectuer complètement, il importe que la température soit très élevée. L'emploi de minerais en gros morceaux est à condamner, car ils absorbent en fondant une partie de la chaleur du bain.

Les minerais poreux, employés en petits morceaux se dissolvant rapidement dans la scorie sans provoquer de projections fâcheuses, sont ceux qui conviennent le mieux.

Au point de vue du rendement en fer du minerai, il n'est pas mauvais de l'introduire sous forme de briquettes agglomérées avec du charbon ; le charbon ayant pour but de recarburer le bain et de lui permettre de réduire une nouvelle quantité de minerai.

Enfin, il faut employer, ddLJisVoi^epi'OcesSy delà fonte contenant aussi peu que possible de matières scorifiables, c'est-à-dire de silicium et de manganèse ; la meilleure, à ce point de vue, serait une fonte blanche peu manganésée. Quant au minerai, il le faut riche avec un minimum de silice.

La grande quantité de scories qui se forme par le fait même du procédé employé constitue déjà un grand inconvénient, la chaleur pénètre difficilement dans le bain, par suite le temps pour faire une charge est plus long : d'où, prix de revient plus élevé; il importe donc d'en réduire la quantité. A cause du séjour prolongé des charges dans le four, ainsi que de la forte proportion d'oxyde de fer contenu dans les scories, le revêtement du four est assez fortement attaqué.

Il y a donc lieu d'employer, pour le revêtement des fours marchant à VoreprocesSy des matériaux de choix et beaucoup plus réfractaires que dans le procédé du scrap.

Ajoutons, en terminant, que la proportion de houille est naturellement plus forte avec le procédé au minerai qu'avec le procédé au scrap, puisque l'opération est plus longue.

En FrancCy le haut prix de la houille à gaz et la facilité relative de s'y procurer des scraps à un prix inférieur à celui delà fonte ont poussé les usines françaises à l'application du scrap process ; pour des motifs contraires, lepig and oreprocess a été en faveur en Angleterre.

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Article 3. — Emploi des loupes

Les barres, riblons de fer et d'acier du scrap process ou le minerai de Y ore process peuvent être remplacés par des loupes ou des éponges de fer.

C'est ce qu'on a appelé la troisième variante du procédé Martin-Siemens.

Les loupes peuvent être fournies par des fours à puddler à la main ou mécaniques : ces derniers donnent du métal en plus grande masse.

On introduit ces loupes dans le four Martin quand elles viennent d'être cinglées, ou après léger réchauffage si on les a laissé se refroidir.

Les éponges peuvent être fournies parla réduction directe sans fusion de minerais riches, dans les pays où le procédé direct dont nous n'avons pas encore parlé est appliqué.

Loupes et éponges agissent sur la fonte comme le fer en barres mêlé d'oxydeSjCar les pores de ces masses non cinglées renferment toujours beaucoup de scories.

La réaction est très énergique à cause de l'état de division des particules ferreuses.

Comme dans V ore process avec lequel il a beaucoup de points communs, le procédé des loupes ou éponges favorise la formation d'une grande quantité de scories. Or, cette scorie, qu'il faudrait pouvoir expulser à un moment donné, est le plus souvent visqueuse et s'écoule difficilement par suite d'une température insuffisante; dans ce cas, comme elle se sépare mal du métal lui-même, elle peut occasionner dans les lingots de graves accidents. Il faudra donc avoir des récupérateurs fournissant beaucoup de gaz riches en éléments combustibles pour disposer d'une température suffisante.

Article 4. — Marche en déphosphoration

L — Considérations générales (I) Vers 1880, lorsque le succès du procédé Thomas et Gilchristîui bien

(1) Consulter pour la déphosphoration sur sole,comme pour le procédé à V ore process, le mémoire si documente de M. l'ingénieur Pourcel, paru dans le Bulletin de la Société des Ingénieurs civils.

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assuré, on pensa généralement qu'il serait possible de faire pour le four Martin ce qui avait si bien réussi pour la cornue Bessemer. Les usines du Cremoty de Montluçon (SaintJacques), de FourchambauUj etc... construisirent des soles avec des matériaux basiques et entreprirent la méthode de travail en déphosphoration avec des succès divers.

Quoique créé pour déphosphorer, ce procédé n'exige pas des fontes de composition déterminée présentant entre leurs divers éléments constitutifs des relations peu variables, comme il le fallait au convertisseur basique. Dans ce dernier appareil, en effet, on devait assurer notamment une teneur convenable en phosphore pour que la combustion intermoléculaire de ce combustible donnât au bain la chaleur nécessaire à sa fluidité. Au four Martinj on sait que la source de chaleur est indépendante de rélaboration même de Tacier sur la sole du four.

Une fonte quelconque, pourvu qu'elle ne soit pas notablement sulfureuse ou siliceuse, riche ou non en phosphore, peut être affinée et épurée avantageusement au four basique.

Le soufre, en effet, ne s'élimine presque jamais complètement ; un excès de silicium donne des scories siliceuses qui ont une action corrosive énergique sur les revêtements basiques.

11 est vrai qu'on peut constituer au four Martin des revêtements dits neutres avec des matériaux difficilement attaquables ; on pourra, dans ce cas, y affiner des fontes riches ou non en silicium.

D'autre part, l'allure de cet appareil n'est pas plus rapide que celle du four acide, en sorte qu'avec un four de capacité moyenne il est possible d'approvisionner convenablement une aciérie.

Cet avantage n'existe pas pour le convertisseur basique qui doit, pour travailler économiquement, produire 8 à 15 coulées par 12 heures, tandis que le four basique n'en fait qu'une ou une et demie dans ce laps de temps. Ces considérations ont bien leur prix pour les usines qui n'ont pas un débouché suffisant pour écouler ou transformer, au fur et à mesure de sa production, la grande quantité de métal qu'élabore chaque jour la cornue Thomas. Aussi, voit-on se multiplier les fours basiques dans les usines de faible et de moyenne importance; les cornues Thomas étant employées par les grandes installations/

IL — Matériaux de revêtement.

On emploie pour la sole la magnésie^ la dolomie préalablement cal-

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cinée, broyée et mélangée avec du goudron. Certaines usines ont même pu employer des soles en chaux faites simplement en calcaire calciné, concassé et fortement damé.

Les différentes substances basiques énumérées sont employées le plus généralement sous forme de briques, quelquefois en pisé.

MM. Vallon et Réynaiiry eurent l'idée d'utiliser, il y a quelques années, pour la construction de la sole, le minerai de chrome ou fer chromé. Il a été établi par ces Ingénieurs que cette matière, telle que nous l'offre la nature, sans aucune préparation, résiste non seulement à l'action de la silice libre aux plus hautes températures de nos foyers métallurgiques, mais aussi à celle des silicates riches en silice que l'on produit dans les fours à garniture siliceuse ou silico-argileuse ; et, qu'en même temps elle n'est pas davantage attaquée, dans les mêmes conditions de température, par les bases énergiques telles que la chaux, la magnésie, etc.. ni par les scories basiques riches en oxydes métalliques ou terreux.

Ces remarquables propriétés justifient donc bien le titre de neutres qui a été donné aux revêtements faits en minerai de chrome éminemment aptes à résister aux réactions comme aux hautes températures développées dans la marche en déphosphoration.

Les fragments de minerai, de forme généralement irrégulière, sont agglomérés ensemble par un mortier obtenu en mouillant un mélange de minerai de chrome finement broyé avec de la chaux.

Le minerai résiste très bien aux actions corrosives ou du moins ne s'use d'une façon sensible qu'à la longue, mais le mortier qui garnit les joints est assez rapidement attaqué par une scorie fluide et même par le métal. Par conséquent, afin de conserver intact le plus longtemps possible le garnissage neutre, il est absolument indispensable, après l'avoir consolidé par une cuisson de 48 heures au rouge clair, de le recouvrir à chaud d'une couche de quelques centimètres de calcaire ordinaire ou dolomitique broyé, formé graduellement par mises de quelques millimètres. On opère absolument comme pour établir la sole en sable dans le procédé acide. Quand on voudra opérer le traitement acide sur sole neutre on se servira de sable siliceux au lieu d'un sable basique.

On ne peut songer à construire entièrement le four Martin en matériaux basiques ou neutres, car en dehors du prix de revient élevé d'une semblable construction, il y a impossibilité de faire la voûte avec des briques de dolomie notamment : leur forme irrégulière provenant du re-

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trait de la cuisson ne permet pas de faire un appareillage assez soigné.

Du reste, ces briques exposées d'un côté à une chaleur intense et de l'autre au contact de Tair se cassent vite ; elles n*ont pas l'élasticité de la brique de silice toujours un peu poreuse.

Les briques de magnésie peuvent être obtenues sous forme très régulière mais, par suite de leur faible conductibilité, elles se dilatent mal et se fondent en laissant tomber des voûtes de gros blocs, au point qu'en quelques jours une voûte en maçonnerie serait ruinée par cassure.

Dans la plupart des installations, les carneaux d'arrivée d'air et de gaz ainsi que la voûte sont en briques de silice, les piédroits qui supportent la voûte étant quelquefois en briques de magnésie ou de bauxite constituant comme une sorte de matière isolante non attaquée aux hautes températures, soit par la silice de la voûte, soit par la dolomie de la sole.

La hauxitôy substance assez abondante en Provence (les Baux près d! Arles) peut être employée en briques à la place de la magnésie.

C'est un hydrate d'alumine plus ou moins ferrugineux : son emploi pour la construction et le garnissage complet des fours à déphosphorer n'a pas réussi, car elle ne constitue pas une matière franchement basique, l'alumine jouant souvent dans les scories le rôle d'acide.

11 serait du plus grand intérêt de pouvoir construire la voûte en matériaux basiques ou neutres ; car, à la haute température réclamée en marche déphosphorante, souvent les briques de Dinas de qualité supérieure coulent. Pour obvier à l'inconvénient signalé plus haut au sujet de l'emploi de la magnésie, on a essayé (M. Lencauchez) d'incorporer à la magnésie une certaine quantité de fer chromé réduit en poudre avant le moulage en briques et la cuisson. A très haute température, le fer chromé se ramollit et devient presque plastique quoique restant toujours infusible. Cet état voisin de l'état pâteux retient bien la magnésie et s'oppose à ce qu'elle décrépite ou se disloque en gros blocs.

Nous ne savons si l'emploi de ces briques s'est généralisé, mais nous croyons qu'un grand progrès sera réalisé le jour où l'on pourra construire tout l'appareil du four en matériaux basiques ou neutres capables de résister aux plus hautes températures.

Les seuls revêtements basiques à proscrire sont ceux en oxyde de fer parce qu'ils donnent, avec les additions calcaires nécessaires à la bonne marche du procédé, des scories très fluides et très corrosives. Au contraire, les soles basiques ou neutres, de composition d'ailleurs quel-

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conque, tendent à se recharger par le dépôt à leur surface de scories très calcaires et très peu fusibles ; il faut les dégager pour les empêcher de monter outre mesure et non pas les réparer comme on le fait pour les soles siliceuses. Une corrosion de la sole indique l'insuffisance des additions calcaires faites en cours des opérations ; cette insuffisance est nuisible au point de vue de la bonne épuration du métal et doit à tous égards être évitée.