II. —Cubilot Rollet

M. Rollet (1), Ingénieur aux aciéries de Saint-Chamond (Loire) en 1882, présenta à cette époque, au Congrès d'Alais, une note relative à remploi du cubilot comme appareil épurateur des fontes. Ce procédé, appliqué d'abord aux usines de Givors, ne tarda pas à se répandre dans les usines de France et de l'étranger.

Cette méthode d'épuration, d'application difficile, ne pouvant être appliquée que par des Ingénieurs expérimentés, n'a pas eu certainement dans le monde métallurgique un retentissement comparable à celui des grandes inventions relatives à la déphosphoration dans les appareils affineurs proprement dits, mais elle a rendu les plus grands sei-vices aux usines qui cherchent surtout à fabriquer des métaux de premier choix. On se propose, en effet, dans cet appareil, d'éliminer le soufre et le phosphore des fontes de manière à obtenir des produits équivalents aux fontes de Suède ou aux anciennes fontes au bois.

Ces fontes seront traitées directement au four Martin ou soumises au puddlage, donnant des fers (fers Rollet) de qualité remarquable pouvant subir la cémentation (ce procédé sera bientôt décrit) ou bien être ajoutés à la fonte d'entrée du four Martin comme matière d'addition.

Nous ne savons pas si les usines à grande fabrication ont jamais songé à transvaser ces fontes directement du cubilot au four Martin ; il est clair qu'on diminuerait considérablement les frais de transformation en opérant ainsi.

(1) Chimiste et Ingénieur métallurgiste du plus grand mérite, M. Rollet est mort il y a quelques années, à la suite des fatigues supportées dans le rude climat do la Russie où il allait vulgariser son procédé dans les nouvelles usines de ce pays.

Les fontes que Ton veut obtenir à un grand état de pureté doiTenl être traitées dans le cubilot, savoir :

- La coup« li z V reprén le voit, six is autres sont Lvant enlevée i coupe passe in médian de 1 voit figurés ite et de laî- ) le déversei-ci. On voit par lequel la que avec son

Fig. 169. — Cubilot Rollet. — Figure schématique. — Coupe suivant tv passant

par trois tuyères.

0, ouverture du gueulard. — P, plateforme de chargement. — V, conduite de vent chaud.

Une première fois par oxydation pour y être déphosphorées;

Une seconde fois dans une atmosphère neutre ou réductrice pour y être désulfurées.

A. — Description de V appareil. — Cet appareil épurateur est un cubilot à revêtement basique^ il est à peu près cylindrique mais un peu

Fig. 170. — Coupe transvepsale pissant par un rang de tuyères.

Fig. 171. — Coupe par x y représentant le four réservoir.

Fig. 172. — Schéma des accrochages.

plus large dans le bas(l™10)que dans le haut; sa hauteur est de 5™50. II est muni de trois rangs de tuyères qui se succèdent de 55 en 55 cm. au-dessus Tune de l'autre, le premier rang étant à 60 cm. au-dessus de la sole. Le vent lancé par les neuf tuyères est à 500 ou 600° et à une pression qui varie entre 3 elocm. de mercure. Le cubilot ne comporte pas de creuset, les matières fondues qui tombent sur sa sole sont évacuées après leur arrivée et d'une façon continue par deux déversoirs,

368 MéTALLUROlE DU FER

Tun pour la fonte, l'autre pour les laitiers. La fonte coule dans un four à réverbère chauffé par une grille latérale, elle s'y rassemble et s'y conserve chaude : c'est de là qu'on l'extraira pour la couler sur Taire. Une tuyère spéciale déverse les laitiers à l'extérieur.

Certaines usines ont modifié, souvent avantageusement, le dispositif ci-dessus concernant les déversoirs de fonte et de laitiers ; nous ne saurions en donner le détail. On peut imaginer aisément un mode convenable pour la récupération de la fonte produite, soit par déversement continu dans un récipient voisin, soit par remplissage d'un creuset suffisamment profond adapté à la partie inférieure du cubilot.

Le revêtement intérieur est constitué par des briques de magnésie ; il est donc basique. En cours de marche, cette matière ne tarde pas à être détruite ; c'est alors l'enveloppe en tôle du cubilot qui, énergiquement refroidie par un ruissellement d'eau continu, détermine la formation de garnissages métalliques (basiques, puisque ce sont des oxydes de fer) jouant le même rôle que le revêtement primitif.

L'étude théorique complète de la marche si difficile de cet appareil, ainsi qu'on va s'en rendre compte par notre aperçu général, n'a jamais été publiée, à notre connaissance du moins. Nous devons à M. Boivin, alors qu'il dirigeait à Firminy (Loire) les services du hautfourneau et du puddlage, quelques précieux renseignements.

B. — Marche en déphosphoration. — Les agents employés sont : l'air chaud et le minerai. L'oxygène de ce minerai pur (minerai de Mokta, à 58 0/0 de fer et 1,8 0/0 de manganèse) brûle successivement les divers éléments de la fonte.

Une telle marche oxydante avec un excès de minerai ne peut être soutenue pendant longtemps, à cause du danger constant d'arriver à produire des coups ferreux dans le cubilot. La fonte est, en effet, soumise ainsi à un véritable mazéage et se transforme en une sorte d'acier sauvage très carburé (3 à 3,5 0/0 de carbone) n'ayant presque plus d'autres éléments étrangers.

Un pareil métal, à point de fusion relativement élevé par rapport à celui de la fonte, a tendance à se solidifier, donnant naissance à des accrochages sur lesquels viennent s'appuyer les matières du lit de fusion. Le chargement peut donc être arrêté dans sa descente et obstruer le cubilot.

En cours de marche, on remédiera à ce grave inconvénient en faisant

tourner les tuyères d'un certain angle de façon à ne plus les avoir sur trois génératrices verticales, mais sur des portions d'hélices parallèles. La figure (172) ci-dessus indique commentl'action des tuyères ainsi disposées détruit les accrochages qui s'organisent dans la paroi quand les tuyères sont placées sur les génératrices verticales.

On peut donc se rendre compte combien la marche du cubilot sera difficile à conduire pour déphosphorer ; il semble, par suite, qu'on n'ait pas pratiquement intérêt à se servir de cet appareil pour ce genre d'épuration. Comme il est facile d'y réaliser la désulfuration presque absolue, ne serait-il pas rationnel de s'en servir dans ce but, en coulant ensuite cette fonte exempte de soufre sur la sole basique d'un appareil affineur où se pratiquerait l'élimination du phosphore? Ajoutons cependant que la marche oxydante est parfaitement réalisable, maiselle exige d'une façon absolue que l'Ingénieur qui la dirige la surveille constamment, prêt à parer aux coups ferreux quand ils sont sur le point de se produire en agissant, soit sur les tuyères, soit sur la composition même du lit de fusion.

Voici, pour mémoire, un exemple de chargement du cubilot pour y opérer la déphosphoration :

Silicium . . 0,370 0/0

„,.,,. . ) Manganèse, . 0,500 — , ^^^ . .,

tonte a déphosphorer { ^^ ^ . ,, ^^^ ) 260 kilos.

J Phosphore. . 0,070 — ^

( Soufre ... 0. ISO —

Castine 30 kilos.

Spath fluor (destiné à donner aux laitiers une plus

grande fluidité) 15 —

Minerai pur de fer (à 60 0/0 de fer environ). ... 40 —

Vieux laitiers (servant de fondant) 10 —

Coke (à 6 0/0 de cendres) .50 —

Quant aux résultats obtenus, on trouve que la fonte est amenée

après son passage au cubilot aux teneurs ci-dessous :

Silicium. .... 0,00 0/0

Manganèse. . . . 0,00 —

Phosphore .... 0,01 —

Soufre 0,03 —

Le laitier, couleur café au lait et légèrement fusant, a environ la composition suivante :

Silice 12 à 13

Fluorure de calcium . . 15 à 17 —

Chaux 48 à 50 —

Magnésie 3à4 —

Alumine 3 à 4 —

Oxyde de fer 1 à 2 —

Oxyde de manganèse . . 2 à 3 —

Soufre 2,5 à 3 —

Acide phosphorique . . . 0,2 à 0,5 —

Le phosphore est éliminé à l'état de phosphate quadribasique de chaux; quant à la composition même du laitier, elle est fort complexe.

C. — Marche en désulfuration. — Cette marche est facile, point n'est besoin de modifier la position des tuyères car l'allure réalisée est beaucoup plus neutre, même réductrice.

On marche sans addition de minerai; par suite, pas d'oxydation générale^ Le soufre s'élimine à l'état d'acide sulfureux et surtout à celui de sulfure métallique (sulfure de calcium principalement), grâce à la castine du lit de fusion.

La charge aura, par exemple, la composition de la fonte obtenue après l'opération précédente de déphosphoration :

400 kil.

Silicium. . 0,00

^ , , , . , , , Manganèse . 0,00

Fonte dephosphoree < ,>. . ^ ai

^ ^ ^ Phosphore . 0,01

Soufre . . 0,03 et même plus'

On y ajoutera pour parfaire le lit de fusion:

Castine 35 kilos

Spath fluor. . 20 —

Vieux laitiei*s 10 —

CoAe (à 6 0/0 de cendres) ... 50 —

Le soufre est réduit à une teneur que l'analyse ne décèle plus; quant au laitier, il a à peu près la même composition que dans la marche déphosphorante, à cela près qu'il est un peu plus riche en soufre.

D. — Déphosphoration et désulfuration simultanées. — Cette marche sera évidemment la plus difficile, puisque les conditions d'élimination du soufre et du phosphore sont contradictoires.

Très rarement employée aujourd'hui, elle était seule en usage autrefois lors des premiers essais du cubilot Rollet.

Par des variations appropriées dans la composition du lit de fusion, l'ingénieur devait chercher à se rendre maître de l'allure ; nous avons déjà dit quelle était la difficulté de cette opération, à cause du peu de fluidité de fontes rapidement désiliciées.

Dans une fonte à épurer contenant 0,249 0/0 de soufre et 0,945 0/0 de phosphore ; on a trouvé, après passage au cubilot, les teneurs suivantes en soufre et en phosphore :

S= 0,018 0/0 Ph = 0,07 0/0.

Quant aux laitiers; leur composition varie, en général^ dans les limites suivantes :

SiO»

MnO

FeO

Fe20»

GaO

MgO

S des sulfures

Ph08

CaFl

Del6à 50 0/0

De 1.10 à 1,50 0/0

De 2.5 0/0 à 1 0/0

De 0,40 à 0.30 0/0

Néant

De 55 k 58 0/0

De 1 &2 0/0

De 1,5 à 2 0/0

De 0,5 à 0.8 0/0

De 11 à 14 0/0