MATIÈRES EMPLOYÉES

779. Fontes convenables. Propension aciérieuse, composition, caractères physiques, etc. — Jusqu'à ce jour on n'a pu traiter avec avantage que des fontes au coke ou au charbon de bois provenant de minerais dits aciéreux, et les produits sont d'autant meilleurs que les fontes jouissent de cette propriété à un plus haut degré. A cet égard, on distingue principalement les fontes de Suède, si renommées pour les aciers qu'elles donnent par les procédés ordinaires. Les fontes qu'on emploie dans presque toutes les usines anglaises et dans plusieurs usines du continent proviennent des hématites rouges du Cumberland et du North-Lancashire (Voir au Supplément du Tr. de la fab. de la Fonte, art. Allures diverses des hauts fourneaux). Elles ont la propension de

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donner du fer à fins grains et un bon acier dans le four à puddler.

L'emploi du charbon de bois n'est pas de rigueur pour obtenir des fontes traitables et donnant de bons produits. 11 n'y a pas jusqu'au Spiegelfloss de Siegen usité pour l'addition finale dans le convertisseur anglais qui ne se fabrique dans des hauts fourneaux au coke.

En réalité, une fonte aciérieuse n'est qu'une fonte contenant beaucoup de carbone combiné, peu sulfureuse, peu phosphoreuse et contenant du manganèse. Ce dernier facilite le départ du silicium et relarde la décarburation. Une fonte qui remplit ces conditions convient pour la fabrication de l'acier d'après les anciens procédés, mais le nouveau procédé exige, en outre, la présence d'une quantité notable de silicium, qui développe la chaleur nécessaire.

La fonte devant contenir beaucoup de silicium, elle ne peut être blanche. Toutes les tentatives faites jusqu'à ce jour pour traiter des fontes entièrement blanches, même de la meilleure qualité, telles que les fontes miroitantes de Siegen, par exemple, ont échoué. A peine arrivées dans la cornue, ces fontes entrent en ébuUition ; elles manquent de fluidité, sont froides et donnent lieu à de violentes et nombreuses projections, dès le début du travail ; il en résulte un grand déchet et l'on n'obtient qu'un acier sec et mauvais, à quelque degré qu'on ait chauffé préalablement le fourneau.

Les fontes noires ou surchargées de graphite ne conviennent pas non plus : le peu de carbone combiné qu'elles contiennent les fait devenir trop épaisses durant la première période du travail ; celui-ci traîne en longueur, les tuyères s'engorgent de graphite au point de refuser le vent, le défaut de chaleur fait que la décarburation par les scories s'opère mal, on trouve un grand déchet et le fourneau subit une forte usure, principalement aux tuyères.

On considère comme le meilleur fer cru à employer la fonte grise peu graphiteuse qui convient aussi le mieux pour objets coulés. En Angleterre, on emploie une fonte grise, molle, ordinairement le n" 3 ou 2,5 de l'échelle anglaise, dans laquelle le n" \ désigne la fonte noire ou toutà-fait graphiteuse et le n° 4, la fonte à fins grains voisine de la fonte mêlée. Il faut, en outre, que la fonte renferme une certaine quantité de silicium ou mieux, à la fois, du silicium et du manganèse en proportions convenables. Ces fontes, au lieu de se décarburer dès leur arrivée dans le convertisseur, comme le font les fontes blanches, et de donner lieu par ce moyen à un dégagement de gaz, qui abaisse la température, commencent, au contraire, par subir en premier lieu un mazéage qui élimine seulement le silicium et le manganèse avec production de corps liquides et augmentation de la chaleur. Pour que l'opération réussisse,

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il faut que la première période, colle de la scorification ou du mazéagc, soit relativement longue.

Scion Schmidiiamer, on pourrait en quelque sorte combattre les effets nuisibles dus aux fontes noires par l'emploi d'un vent plus fort. Quant aux foates blanches, pour les approprier au procédé Bessemer, on a proposé les moyens suivants, savoir : 1° l'air cbaud, 2° une insufflation de charbon en poudre, 5" une addition de plomb; mais aucun de ces moyens ne parait pratiquable (Ding., t. 178 et le Techiiologiste, août 1867).

La production d'une fonte riche en carbone (3 ou 4- pour 100) et en silicium exige, dans le haut fourneau, un surcroît de combustible, évalué à 20 pour 100, du moins lorsqu'on travaille au charbon de bois; mais rien ne s'oppose à l'emploi de l'air, même très-chaud, pour diminuer la consommation de charbon.

En Suède, on introduit le métal directement du haut fourneau dans le convertisseur, soit par des rigoles, soit au moyen de poches. Dans la plupart des usines des autres pays, toutes les fontes sont refondues.

780. Influence des corps étrangers. — ■ La fonte ayant souvent une composition très-complexe (voir le Supplément au Traité de la fabrication de la fonte, article Théorie des états métalliques du fer), celle des fers et des aciers qu'elle donne n'est pas non plus aussi simple qu'on la suppose généralement. Or, tout corps étranger doit communiquer des propriétés particulières au métal, et les changements dus à chacun d'entr'eux, pris isolément, sont modifiés par la présence simultanée de plusieurs. Un millième de soufre ou de phosphore rend l'acier cassant à chaud ou à froid. D'autres corps, tels que, par exemple, le manganèse, peuvent, selon les circonstances, être avantageux ou nuisibles par l'influence qu'ils exercent sur le travail et sur les produits. Dans ce qui va suivre, nous nous bornerons à étudier l'action du phosphore, du soufre, du manganèse et du silicium.

781. Phosphore. — Nous venons de dire que ce corps n'est pas éliminé dans le procédé Bessemer. Il pourrait à la vérité se former du phosphate de fer ou de manganèse, mais grâce à la température élevée, qui maintient le bain dans un grand état de fluidité, et à l'agitation extrême des matières, qui rend le contact intime et renouvelle à chaque inslant les surfaces, l'oxyde de fer ne tarderait pas à ramener ces phosphates à l'état de pliosphures métalliques solubles dans le régule. On sait que le fer en fusion réduit même le phosphate de chaux en |)hosphure et s'approprie une partie de son phosphore. La nature siliceuse de la scorie explique aussi pourquoi le phosphore ne peut être éliminé dans le procédé Bessemer, tandis qu'il l'est dans le puddlage

SECTION IV. PROCÉDÉ BESSEiMEB.

et l'affinage au bas foyer. Pour que l'acide phosphorique puisse être retenu par les bases, il faut que la scorie soit basique et non siliceuse.

C'est à tort que Caron affirme qu'il n'existe aucun moyen d'enlever le pliosphore à la fonte (C. R., t. 56, p. 828, et t. 57, p. 167). En refondant de la fonte phosphorée, dans des creusets de terre, avec du manganèse ou des oxydes, on ne réussit pas à enlever le phosphore, parce que les oxydes métalliques y sont, comme dans l'appareil Bessemer, saturés par la silice des parois.

Wedding (Zeitschrift, etc., 1866, t. 14, 5" liv., p. 155) rapporte divers essais exécutés à Koenigshuette (Silésie), dans le but d'éliminer de la fonte un contenu de phosphore inadmissible pour le travail Bessemer. Une fonte contenant 0,497 pour 100 de phosphore donna, sans troubler l'allure normale, un acier qu'on pouvait laminer, forger et souder, et qui présentait un grain fin et uniforme, mais il était trop fragile pour servir à la fabrication des essieux, des bandages, des rails, etc.

Gruner (De l'acier, etc., 1867, p. 55) rapporte : « On a constaté à Neuberg, à Turrach et en Angleterre que les fontes à 0,001 de phosphore peuvent tout au plus fournir du métal peu carburé pour rails, tandis que le bon acier exige des fontes à 0,0004 de phosphore au plus (An. de Léoben, XV, 300). D'après Frésénius, les fontes de Siegen iraient, sans trop d'inconvénients, jusqu'à la teneur de 0,0006 ou 0,0007, mais elles renferment comme correctif une assez forte proportion de manganèse et (selon lui) la refonte qu'elles subissent au réverbère leur enlève une partie du phosphore. »

Si la quantité de phosphore contenue dans l'acier dépasse 0,001, il présente à la cassure des facettes brillantes et distinctes de cristallisation, il est un peu cassant à froid et d'une dureté remarquable, mais on peut encore le forger et le laminer.

La récarburation et le double affinage proposés par Parry (§ 383) pourraient servir dans le travail Bessemer, en permettant d'utiliser pour acier des matières moins pures que celles dont on a dû faire usage jusqu'à présent, mais le puddlage est loin de diminuer le contenu de phosphore au point convenable, car il doit être bien conduit pour éliminer les 2/3 du soufre et les 3/4 du pliospliore ; et à cet inconvénient il faut ajouter les suivants : 1° la transformation du fer ébauché obtenu en fonte grise par la refonte au cubilot, exige au moins trois fois autant de coke que la refonte du fer cru ; 2" pour rendre le métal convenable au procédé Bessemer, il ne suffirait pas de le récarburer, mais il faudrait, en outre, lui restiluer le silicium perdu par l'affinage.

782. Soufre. — L'affinage au convertisseur Bessemer n'élimine pas

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non plus le soufre des fontes. A part la faible quantité de ce corps qui peut s'échapper à l'état d'acide sulfureux ou de sulfure de silicium (ce corps se dégage de beaucoup de fontes au moment de la coulée), il semble que cet élément tend à se concentrer dans le métal. En effet, le sulfosilicate ou sulfure double de fer et de silicium, et l'oxysulfure ou combinaison de sulfure et d'oxyde de fer, qui paraissent être les seules formes sous lesquelles le soufre existe dans les scories de forges, se décomposeraient, le premier sous l'influence combinée du fer et de l'air comprimé, et le second par la seule action de la chaleur. Berthier rapporte que l'acide sulfureux lui-même est décomposé au rouge par le fer.

Les aciers Bessemer sulfureux laisseraient beaucoup de grenailles métalliques dans la poche de coulée ?

Selon Gruner, l'acier devient rouverin lorsque sa teneur en soufre atteint 0,001.

Selon Siemens, « l'acier contenant 0,002 de soufre casse sous le marteau à une chaleur rouge sombre et n'est alors utilisable que pour des pièces de moulage; dans cette application, la présence d'une petite quantité de soufre est un avantage en ce qu'elle donne au métal de la fluidité pendant la coulée et de la dureté après le refroidissement ; et cet effet, qui a également lieu sur la fonte, est si bien connu en Suède que, lorsqu'on fabrique des canons de ce métal, on ajoute un peu de soufre au bain de coulée » .

783. Contenus de diverses fontes anglaises en phosphore et en soufre. — \. $ 386. Le contenu pour 100 en soufre des fontes du North- Hamptonshire s'élève à 0,269, et non à 0,040, comme l'indique, par erreur, le tableau du § 386.

La fonte hématite à 0,14.4 o/o de phosphore convient pour l'appareil Bessemer. Quant au contenu de soufre, il peut aller jusqu'à 0,0614 o/o.

784. Manganèse. — Son action désulfurante sur la fonte dans le haut fourneau et sur les fers dans les feux d'affinerie et dans les fours à puddler. — Selon Jordan (C. R., t. 69, p. 542), on a reconnu que, dans la fabrication des fontes au coke avec des lits de fusion manganésifères, les laitiers basiques retiennent le soufre à l'état de sulfure de manganèse, que l'addition d'une fonte manganésée à une fonte sulfureuse dans le feu d'affinerie et dans le four à puddler élimine aussi le soufre, et que cette action désulfurante est plus sensible dans l'affinage que dans la fabrication des fontes manganésées. Voir § 416.

785. Son influence sur le travail. — Les assertions des métallurgistes concernant l'influence du manganèse sur la marche de l'appareil Bessemer et sur la qualité des produits sont souvent contradictoires, ce