Analyse de scories Bessemer, par M. Greiner

SECTION IV. PROCÉDÉ BESSEMEB

a) Four à refondre. Coulée n° 1221. SiO^, 44; FeO, 83,70; FcîOj, 3 ; total 100,70. — Fer 43,80 pour 100. Soufre 0,03. — Cette scorie contenait en outre 2,10 pour 100 de fonte mélangée.

b) Convertisseur. Même coulée. SiOj, 69, bO ; AhOz, 1 1 ; FeO, 8,4S ; Fe.Os, 14 (?); total 99,98. Soufre 0,0288. Fer 14 pour 100. Scorie huileuse olivâtre, bien fondue, contenant encore près de 20 pour 100 d'acier.

c) La scorie donnée par le chauffage préalable du convertisseur au moyen du coke contenait : fer en grenailles 7 "/o, soufre 0,08.

d) Scorie du convertisseur. Coulée n° 1860. SiOs = 68,80; AI2O3 == = 11,80; FeO = 17,70 ; total 97,70. Fer 13,78 pour 100 environ.

826. Différence entre le procédé Bessemer et le puddlage considérés comme moyens d'affinage, selon Baker (Le Technologiste, n° 338, p. 861). — • Bien que la plupart des fontes produites en Angleterre puissent donner des fers propres à la fabrication d'arbres coudés et d'essieux de chemin de fer irréprochables, cependant ces fontes sont loin de convenir à la préparation d'un bon acier. Voici les réflexions que cette cause d'infériorité suggère : dans le procédé pneumatique le soufre et le phosphore ne sont pas éliminés de la fonte, bien que ce procédé soit plus énergique que le puddlage au four ordinaire et à bras, à la fois comme température et comme agitation tendant à produire l'homogénéité du mélange. Quant à la manière dont le puddlage opère cette élimination, d'après ce que nous avons vu au § 383, Baker est disposé à admettre que ces corps sont dégagés au moyen d'une liquation favorisée, dans le four à puddler, par le contact intime et prolongé du métal avec une suffisante quantité de scories capables de céder de l'oxygène au moment où le fer prend nature. Dans le procédé Bessemer, au contraire, la scorie, en très-faible proportion d'ailleurs, n'a ni le temps, ni l'excès d'oxygène nécessaire pour produire le même effet. Il arrive quelquefois qu'on obtient des agglomérations arrondies de silice presque pure, mélangées à la scorie fluide, ce qui prouve qu'il y a eu défaut simultané de temps et d'oxyde de fer, même pour la combinaison de la silice. Il convient de rappeler cependant que le puddlage n'élimine qu'une partie du soufre et du phos|)hore.

827. Calories développées dans l'affinage pneumatique au convertisseur, d'après Jordan (B. U., t. 17, p. 363.) — Considérons un bain de 1000 k. de fonte grise liquide porté à une température supérieure à celle de la fusion, à la température de 1400° par exemple. Quelle sera la quantité de chaleur contenue dans ce bain ?

Admettons comme température de fusion de la fonte, d'après Pouillet et Peclet : 1080° pour la fonte blanche très-carburée,

CHAP. II

CONDUITE d'une OPÉRATION.

1200» pour la fonte grise graphiteuse et 1230" pour la fonte grise manganésée.

Les capacités calorifiques sont, d'après Regnault : 1° 0,1098 pour le fer entre 0 et 100° et 0,1253 entre 0 et 350° ; 2° 0,1273 pour le fine métal entre 0 et 100° et 0, 1298 pour la fonte blanche très-carburée.

D'après des expériences faites par un habile chimiste suédois, la capacité calorifique moyenne d'une fonte grise ordinaire est: 0,13 entre Cet 200°; 0,17 entre 0 et 1000°; 0,21 pour la fonte liquide.

La chaleur latente de fusion, d'après le même expérimentateur, est environ 46 calories.

Par conséquent, le nombre de calories contenues dans les 1000 k. de fonle liquide sera :

1000 (1203. 0,17 -+- 46 -+- 200. 0,21) = 292,000 calories.

Il faudra ajouter ou retrancher 210 calories pour faire varier la température d'un degré. En ôtant 42,000 calories, on ramènera la fonte au point de fusion.

On suppose la fonte enfermée dans un vase réfractaire imperméable à la chaleur et l'on y injecte des courants très-divisés d'oxygène, d'air ou de vapeur d'eau.

828. Combustion du fer. — 1° Par l'oxygène pur. — Pour transformer 10 k. de fer en protoxyde, il faudra ~ = 2'', 857 d'oxygène, et lorsque 1 k. d'oxygène produit du sesquioxyde de fer, il développe 4327 calories, d'après Dulong. Si nous admettons qu'il se forme du protoxyde, comme cela s'observe dans les fours à puddler et dans d'autres appareils métallurgiques, et que nous conservions le dernier nombre pour cette combustion incomplète, les 10 k. de fer produiront 12'',857 de protoxyde et développeront 2,857.4327 = 12362 calories. De cette quantité il faut déduire celle que l'oxyde produit exige pour se mettre à la température du bain et qui est (12, 857. 0,17 — 10. 0,11). 1400 = 1520 calories, de sorte qu'il restera 10840 calories environ pour chauffer le bain. Par conséquent, la température de celui-ci s'élèvera de 50° pour chaque centième de fer brûlé. L'oxyde de fer étant fixe et restant dans le bain, il n'y a pas de chaleur emportée hors du vase. D'un autre côté l'action étant très-vive et rapide, le vase perd peu de chaleur.

2° Par l'air atmosphérique. — Pour 2'', 857 d'oxygène, il y a 2,857.77 : 23 == 9S570 d'azote, qui, en admettant qu'il se dégage après avoir pris la température initiale du bain, emportera 9,57.0,244. 1400=3269 calories. Le bain ne gagnera donc que 10840 — 3269 = 7571 calories.

829. Combustion du manganèse. — Les puissances calorifiques du

SECTION IV. PROCÉDÉ BESSEMER

manganèse et du fer paraissant différer peu entr elles, ce qui vient d'être dit s'applique aussi au manganèse.

830. Combustion du carbone. — {"Par l'oxygène pur. — Pour 10 k. de carbone à brûler, il faudra 13^333 d'oxygène, qui donneront 23'',333 d'oxyde de carbone. La combustion sera directe, ou indirecte, c'est-à-dire effectuée par l'intervention de l'oxyde de fer, qui se réduira au contact du carbone ; le produit sera toujours de l'oxyde de carbone, et la quantité de chaleur dégagée sera toujours celle qui correspond à la combustion du carbone en oxyde de carbone, puisque, s'il se forme de l'oxyde de fer d'abord , cet oxyde se décompose ensuite pour oxyder le carbone, et que ces deux réactions se neutralisent au point de vue calorifique. Les résultats de la combustion seront donc 23'', 333 d'oxyde de carbone et 10.2i73 = 24730 calories.

L'oxyde de carbone, en se dégageant à 1400», emportera une quantité de chaleur égale à la différence entre celle qu'il contient et celle que contenaient les 10 k. de carbone, savoir :

1400 (23,333.0,2479 — 10.0,241) = 4718 calories, il restera par conséquent dans le bain 24730 — 4718 = 20012 calories.

2» Par l'air atmosphérique. — Pour les 13'',333 d'oxygène qu'exigent les 10 k. de carbone à brûler, il y aura 13,333.77 : 23 = 44 k. 666 d'azole.

De la quantité de chaleur produite par l'oxygène, déduction faite des 4718 calories emportées par l'oxyde de carbone, il faudra retrancher pour l'azote 44,666.0,244. 1400 == 15260 calories, de sorte qu'il restera 24730 — (4718 + 15260) = 4752 calories qui ne pourront chauffer le bain que de 22°.

831. Combustion du silicium. — 1° Par l'oxygène pur. — Pour un centième, soit 10 k. de silicium, il faudra 10 i~— 11'', 16 d'oxygène qui formeront 21'',16 d'acide silicique et produiront 78300 calories; mais une partie de cette chaleur sera absorbée par l'acide silicique formé. On peut supposer la capacité calorifique du silicium à peu près égale à celle nécessaire pour amener l'oxygène injecté à la température du bain, c'est-à-dire à 11,16. 0,218. 1400 = 3406 calories. Le bain gagnera par conséquent 74,894 calories.

2° Par l'air atmosphérique. — Dans les mêmes conditions que ci-dessus, le bain gagnera 74894 calories, moins la quantité de chaleur qu'emportera l'azote de l'air. Pour la connaître il faudrait savoir quelle sera l'intensité de la température produite ; nous aurons une limite inférieure en admettant que l'azote s'échappe à 1400°.

La quantité d'azote sera 11,16. = 37'', 386, et la quantité de chaleur emportée 57,380. 0,224. 1400 = 12770 calories.