Karl Schinz

“ Si nous appliquons ces principes à l'étude de la métallurgie et notamment au haut-fourneau, nous trouvons qu'elle est encore très loin d'avoir le droit de s'appeler une science ; même les recherches qui sont surtout de son domaine, telles que la constitution de la fonte, des laitiers et des minerais, ne sont pas renfermées dans un système qui embrasse tous les phénomènes et démontre leur dépendance réciproque. ”

“ Il faut donc faire ce que la pratique a fait, augmenter la quantité de combustible pour produire une quantité de gaz suffisante pour absorber une plus grande contenance en oxygène.
Mais cette opinion de la pratique, juste en elle même, compte aussi sans l'hôte comme les inventeurs précités; car l'augmentation de combustible élève tellement la température de la cuve, que la réduction des minerais par l'oxyde de carbone ne peut plus avoir lieu. ”

“ Il y a des opinions très différentes sur la production de la fonte miroitante. Comme tous les oxydes de manganèse, ainsi que l'expérience l'a confirmé, en contact avec CO, ne sont pas réduits à la température de la zone de réduction, en manganèse métallique, mais en oxydule de manganèse, il faut que ce dernier passe dans le laitier ; ce n'est que là qu'il est réduit par le carbone fixe et passe dans le fer ; comme il y a excédant de manganèse, l'acide silicique ne se réduit pas : ceci pourrait être l'explication du procédé, tout le fer étant déjà réduit quand il arrive dans la zone de fusion. ”

“ Comment est-il possible que des professeurs d'une école des mines et de métallurgie pratique, ignorent que tout le carbone dans le haut-fourneau se transforme en CO et produit de la chaleur tandis que le gaz se combine chimiquement à l'oxygène de l'oxyde de fer des charges ! ”

“ Divisant maintenant cette chaleur spécifique par la chaleur produite, nous obtenons la température de cette combustion :
température qui exprime en même temps l'intensité du feu.
Si nous brûlons le kilo de carbone par de l'oxygène pur au lieu d'air, la quantité de chaleur produite resterait tout-à-fait la même, mais l'intensité du feu deviendra plus grande, parce qu'il n'y a plus d'azote qui augmente le volume
des produits de la combustion, ni plus de diminution de décuite ”

“ Mais pour qu'il soit possible de réduire complètement le minerai, il est nécessaire avant tout d'avoir
une quantité suffisante d'oxyde de carbone qui provient de la combustion du charbon introduit dans les charges ; mais si la quantité de charbon augmente, la température augmentera aussi, attendu qu'après que la transmission de chaleur à travers les parois, a eu lieu, celle-ci augmente en proportion du carbone brûlé. On ne peut concevoir, sans une quantité suffisante de charbon, une réduction convenable du minerai ”

“ Les analyses sur les gaz des hauts-fourneaux recueillis à des profondeurs différentes, montrent qu'ils ne contiennent que fort peu d'acide carbonique, quand cette profondeur est au-dessous de celle à laquelle la castine perd son acide carbonique, ce qui démontre que la réduction par l'oxyde de carbone n'a que fort peu d'importance au-dessous de la température de 800°, qu'elle n'est que l'achèvement de la réduction et ne peut porter que sur un fait plus ou moins accidentel. ”

“ Pour déterminer le volume des zones dans la cuve du haut-fourneau, nous n'avons pas d'autre moyen que de supposer que l'ensemble de la charge prend la température des gaz qui passent aussi vite qu'elle baisse dans le courant de ces gaz. Nous allons démontrer, du reste, que cette hypothèse est réelle.
Le temps nécessaire à un corps quelconque pour prendre la température, du milieu dans lequel il se trouve, dépend de sa conductibilité pour la chaleur, de sa densité et de sa chaleur spécifique. ”

“ Ensuite nous nous occuperons des phénomènes de la combustion : tous les facteurs qui y influent doivent être étudiés pour leur donner leur valeur numérique.
L'emploi de la chaleur produite demande ensuite la détermination de la chaleur spécifique de tous les corps qui entrent dans le haut-fourneau pour des températures élevées, la chaleur latente et celle de combinaison ainsi que les volumes des matières, et la résistance de la colonne de fusion au courant de gaz ascendant. ”

“ Si la quantité qui s'écroule est petite, elle fond dans le creuset, mais ne pouvant plus se réduire, l'allure devient crue ; mais comme la réduction directe a lieu aussi loin que la température le permet, il en résulte une absorption de chaleur qui, si l'on n'y porte remède, produit un refroidissement.
L'autre inconvénient, qui cependant ne se présente pas souvent, d'un excès de pression de vent, est que la fonte elle-même se brûle; la température dans la cuve augmente alors subitement, la chaleur qui en résulte étant 1260 calories par kilogramme de fer brûlé. ”

“ Quoiqu'on sache que l'hydrogène libre est préférable à l'oxyde de carbone comme moyen de réduction, même lorsqu'ils sont tous les deux purs et quoique le premier absorbe plus promptement et plus complètement l'oxygène, il reste sans action sur lui dans la cuve du haut-fourneau. ”

“ Une distinction entre la zone de fusion et celle de carburation ne paraît pas justifiée d'après les expériences faites avec le réductomètre, la carburation commençant déjà à une basse température, même avec la réduction des premières molécules de fer métallique.
Je n'ai fait aucune recherche sur le point de fusion de la fonte, celles de Pouillet me paraissant mériter toute confiance. Mes recherches pyrométriques m'ont fait voir que les points de fusion déterminés auparavant pour les hautes températures étaient beaucoup trop élevés. ”

“ Par suite, si nous pouvons diminuer autrement que par de grandes quantités de laitiers l'excédant de chaleur produite par le carbone, nous rendrons le volume de la zone de fusion plus petit, celui de la zone de réduction plus grand, la contenance en oxyde de fer plus riche, et nous augmenterons la production sans nuire à la qualité du produit. ”

“ Si les publications sur le haut-fourneau peuvent revendiquer de meilleures parties et même parfois d'excellentes choses, il faut néanmoins reconnaître que cette industrie n'a nullement marché de front avec la science, car on ne trouve nulle part une statique véritable sur les quantités ou intensités caloriques, mécaniques ou chimiques, et cependant c'est là le seul moyen de tirer parti des faits constatés par l'empirisme et d'en faire un système. ”

“ Ce laitier ferrugineux et pâteux, en enveloppant les morceaux de coke ou de charbon, se trouvant ainsi en contact intime avec du carbone solide, cause la réduction de l'oxyde ferreux qu'il contient, et, sous l'influence d'une température excessive, de la silice, des terres, du phosphore, se réduisent en même temps à l'état métallique et se réunissent au fer. Cette réduction directe par du carbone solide produit naturellement de l'oxyde de carbone et pour chaque unité en poids de carbone ainsi transformé, il y a absorption de 2400 calories. ”

“ De tout temps, on a fait une distinction entre les corps bons ou mauvais conducteurs de la chaleur, mais ce n'est que tout récemment que Péclet a indiqué une méthode aussi simple que sûre et ingénieuse pour déterminer exactement les coefficients de conductibilité. Ces coefficients expriment les calories qu une matière quelconque laisse passer par unité de temps, unité d'épaisseur et unité de surface pour une différence de 1° de température entre les parois chauffée et transmettante. ”

“ Nous avons vu dans le chapitre IV que l'hypothèse qu'à la température qui règne dans l'ouvrage, la réduction de l'acide carbonique qui demande 1 m2 de surface de contact pour sa formation, demanderait 12 m2 de surface de contact, a la plus grande apparence pour elle; mais la grandeur réelle ne peut se déterminer que par approximation. ”

“ La quantité d'air introduite dans le haut-fourneau ne se déduit nullement, comme quelques traités de métallurgie l'enseignent, de la pression du vent et de la section des tuyères, car le vent qui on sort ne s'écoule pas dans un espace libre, mais bien dans une capacité où son écoulement est considérablement entravé.
Ce n'est que par l'analyse des gaz du gueulard et celle des charges, que l'on peut indiquer exactement la quantité effective de vent introduite dans les fourneaux. ”

“ Dans ce but j'ai procédé exactement comme on procède dans l'essai des minerais par la voie sèche, en fondant dans des creusets brasqués les minerais réduits en poudre avec addition de fondants, seulement j'ai ajouté une certaine quantité de manganèse, soit à l'état pur, soit en combinaison avec d'autres corps.
Les culots obtenus de cette manière avaient tous le caractère de la fonte miroitante , ils étaient très durs et ne renfermaient que fort peu de matières étrangères à l'exception du carbone qui y était, toujours à l'état amorphe, c'est-à-dire en combinaison chimique avec le fer. ”

“ Dans le premier cas, la température ne sera pas augmentée et l'économie sera proportionnelle à la quantité de chaleur qui sera donnée au vent par le chauffage préparatoire. Mais lorsqu'on emploie l'air chaud sans diminuer la proportion du combustible dans les charges de minerai, la température ne sera pas seulement augmentée dans l'ouvrage, mais dans toute la cuve, ce qui a pour résultat de faire arriver plus vite le minerai dans une région dont la température sera suffisamment grande pour porter l'oxydule de fer et les laitiers à l'état de mélange pâteux. ”

“ Si l'on veut se rendre compte de ce qui se passe dans le haut-fourneau et quel y est l'emploi de la chaleur, il est indispensable de connaître la chaleur spécifique des matières aux températures qui y existent. ”

“ Le fer métallique se dissout en dégageant de l'hydrogène qui, passant dans l'appareil à hydrate de potasse, se dégagera de l'acide chlorhydrique et de la vapeur d'eau qu'il entraine, et l'hydrogène pur arrivant dans le tube à combustion, forme de l'eau qui est absorbée par le chlorure de calcium. ”

“ Lorsque l'on prépare le CO au moyen de la pierre à chaux, ce gaz est immédiatement recueilli sous une cloche, et on a soin que la pression y soit nulle ou négative plutôt que positive ; si au contraire on emploie la dernière méthode que nous venons de décrire, c'est alors le CO 2 qui passe d'abord dans la cloche et de là ensuite dans les cornues de réduction. Comme le CO doit être envoyé dans le haut-fourneau avec une certaine température, on peut le faire passer directement des cornues dans cet appareil, ce qui donne à ce procédé un avantage sur celui où l'on emploie la chaux. ”

“ Si, par exemple, on compose le lit de fusion en vue de produire un laitier qui soit un bi- ou un tri-silicate, on perd de vue le but principal, car la plus ou moins grande quantité de laitier produite influe plus que leur qualité sur la production de la fonte. C'est la proportion entre le volume des matières qui composent le laitier et celui de l'oxyde de fer qui se trouve dans la cuve, qui détermine le temps pendant lequel une quantité donnée d'oxyde de fer reste en contact avec le gaz réducteur ”

“ Mais si on diminue le combustible jusqu'à ce que l'on arrive à une traversée normale, il faut bien considérer qu'un volume de charbon de bois ne pèse que le 1/10 du même volume de minerai et que par conséquent, il vient dans la cuve par chaque kil. de combustible en moins, 10 k° de minerai en plus, et si nous admettons ce dernier jusqu'à une contenance de 30 pour % de fer = 43 p. % oxyde de fer, nous avons néanmoins pour 4,3 k° en plus d'oxyde de fer, 2,33 en moins de gaz CO, ce par quoi la réduction directe par le carbone fixe en demeure encore infiniment plus grande. ”

“ Coke et charbon de bois.
Déjà, dans les rapports commerciaux, on fait une distinction dans les prix de fonte au bois ou au coke; celui du premier est toujours plus élevé à cause de sa qualité supérieure.
On attribue exclusivement cette supériorité du fer au bois, à ce que le coke contient des substances plus nuisibles au fer, comme le silicium, le soufre et le phosphore, que le charbon de bois. On ne peut pas contester que les substances
contenues dans le coke, ne nuisent à la qualité du produit, mais ce n'est pas là la cause principale ”