Fabrication de La Fonte [PDF]

Zitiervorschau

Université de Boumerdès Faculté des sciences Département science technique

Fabrication de la fonte La fonte est un alliage de fer et de carbone et d’autres éléments en très petites quantités. Elle est obtenue dans un grand four appelé Haut fourneau. Le principe d’élaboration de la fonte consiste à réduire (éliminer) l’oxygène du minerai selon la réaction suivante : Fe2O3 + 3 CO → 2Fe + 3CO2

Matières premières utilisées pour l’élaboration de la fonte : 1. Le minerai : Le minerai arrive de la mine en bloc plus ou moins gros et subit les opérations de préparations telles que le concassage, broyage, enrichissement … On peut classer les minerais d’après leurs contenance de fer en : minerai pauvre, moyen et minerai riche. Certains minerai peuvent contenir jusqu’à 70% 2. Le combustible : Pour créer la haute température, on utilise les combustibles : -

Solides : charbon du bois (Fourneau de petite capacité) et le coke (Fourneau de grande hauteur).

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Liquides : le mazout (utilisé pour faire chauffer l’air du fourneau).

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Gazeux : le gaz naturel.

3. Le fondant : Est un produit supplémentaire qui donne avec la gangue le laitier, il est utilisé pour : -

Baisser la température de fusion des oxydes présents dans la gangue.

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Eliminer les impuretés nocives telles que le soufre et le phosphore.

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Protéger le métal liquide contre l’oxydation.

Le fondant est choisi en fonction de la nature de la gangue si elle est siliceuse (SiO 2) on ajoute le (Cao) et si elle est alumineuse (Al2O3) on ajoute la (SiO2).

4. Vent et oxygène : Soufflage de l’oxygène de 700 à 1300°C et cela en vue d’augmenter la température dans le fourneau et améliorer le rendement de travail

Le haut fourneau

Minerai Coke Fondant

Gueulard

La charge descend

Dessiccation La charge perd son eau

L’oxyde de fer est réduit par l’oxyde de carbone

L’oxyde de carbone réduit le minerai de fer et redevient du gaz carbonique CO2

Réduction Le fer est séparé de l’oxygène

Cuve 800°

Fusion

Liquation

La fonte devient liquide La gangue combinée au fondant se liquéfié et forme le laitier

1200° Ventre

Séparation de la fonte liquide et du laitier

Tuyères

Creuset

Les différentes parties du haut fourneau -

Le gueulard : partie supérieur d’où se fait le chargement.

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La cuve : est constitué de brique réfractaire.

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Les étalages : portant des tuyères (conduites d’air réparties autour des étalages).

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Creuset : la récupération de la fonte s’opère par coulée au bas du four.

Fonctionnement du haut fourneau : (fonctionnement continu)

Combustion du coke et transformation du gaz carbonique CO2

Les gaz montent

Le coke réduit le gaz carbonique qui se transforme en oxyde de carbone CO

Le fer absorbe du Carburation carbone et se transforme en fonte

Les différentes phases de fonctionnement du H.F -

Dessiccation : entre 300 et 350 °C, la charge perd son humidité.

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Réduction : entre 350 et 750 °C, séparation du fer et de l’oxygène. 3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2 Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2 FeO + CO → Fe + CO2

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Carburation : entre 750 et 1150 °C, le fer se combine avec le carbone. 3Fe + C → Fe3C

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Fusion : entre 1150 et 1800 °C, passage du fer carburet de l’état solide à l’état liquide.

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Liquation : séparation de la fonte et du laitier par différence de densité.

Produits du haut fourneau : Fonte : (Produit) -

Fonte blanche ou fonte d’affinage : sa cassure est blanche est brillante, elle a des grains fins, tous son carbone est lié avec le fer. Elle est obtenue à 1100°c

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Fonte grise ou fonte de moulage : cassure grise, tous son carbone est libre sous forme de graphite. Elle est obtenue à 1200°C

Laitier et gaz : (Sous produit) -

Laitier : résulte de la combustion de la gangue avec le fondant.

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Fumées : utilisée comme combustible est véhicule de chaleur