L' élaboration d' un métal :

La production de la fonte : 

Le haut fourneau :

C' est un four dans lequel on fabrique de la fonte. Il fait entre 20 et 40 mètres de haut et a un diamètre de 8 mètres. La cuve a une hauteur égale à environ les deux tiers de la hauteur du haut du fourneau. Cette cuve a une paroi qui fait 80 cm d' épaisseur. Les creusets ont une épaisseur de parois de 1,20 mètre et un fond de 3 mètres.

Que charge-t-on dans le gueulard ?

On y introduit : 

- du minerai : oxyde de fer à gangue souvent siliceuse, et d' autres oxydes tels que l' oxyde de carbone, de manganèse, de magnésium. Parfois, on rajoute aussi de la ferraille. (recyclage)

- du fondant : carbonate de calcium, un peu d' oxyde de magnésium et de silice.

- du coke : carbone, cendres siliceuses, soufre.

     Du sommet de la cuve aux étalages, se créent des nombreuses réactions telles que l' oxydation du coke par le vent, mais surtout, la plus importante, qui est la réduction des oxydes de fer.

Ceci donnera :

- de la fonte : le mélange liquide de cuivre, manganèse, aluminium et fer. Son point de fusion est de 1150°C. Elle est liquide à 1300°C.

- des laitiers : silicates de calcium, magnésium, aluminium et fer.

     Du gueulard sortent les gaz résultant de la transformation :

- l' oxyde de carbone,

- le dioxyde de carbone,

- l' azote,

- l' hydrogène,

- la vapeur d' eau.

La coulée de la fonte : 

La fonte est rassemblée dans le creuset. Elle est régulièrement coulée, 2 à 6 fois en 24 heures, par le trou de coulées. 

Ces coulées peuvent être :

- en sable : la fonte est directement coulée dans le sol sous forme de blocs faisant 15 à 50 kg.

- en coquille : la fonte est mise sous forme de blocs de 1 mètre de long et de section de 1 dm² grâce à des gueuses qui sont refroidies sur une  chaîne sans fin. Lorsque celles-ci sont bien refroidies, on les stocke. 

Les laitiers :

Ils résultent de la réaction entre le fondant et la gangue du minerai. Ils sont composés de silice, d' oxydes de magnésium, de manganèse, de fer mais aussi de sulfures, d' alumine et de chaux.

Il existe deux types de laitiers : 

- les laitiers acides : ils contiennent plus de 35 % de silice. Ils sont pauvres en éléments basiques et leur aspect est vitreux.

- les laitiers basiques : ils contiennent moins de 35 % de silice. Ils sont épais et visqueux. Ils sont riches en éléments basiques ( CaO, MgO, MnO ). Leur aspect est pierreux après solidification.

Les laitiers ont pour rôle de séparer la fonte liquide de la gangue scorifiée et d' éliminer certaines impuretés nuisibles à la qualité de la fonte.

La chaux contenue dans les laitiers permet d' augmenter la masse du laitier et de diminuer sa fusibilité. Le manganèse améliore la désulfuration. Les laitiers sont réutilisés pour la fabrication de pavés, de digues, de briques ou encore du ciment.

Les défauts de moulage de la fonte :

Deux styles de défauts peuvent être rencontrés :

-le manque d' homogénéité du métal : 

               - les soufflures : ce sont des vides intérieurs formés par des gaz qui ne peuvent pas se dégager avant que la peau du moulage ne se soit solidifiée.

               - les piqûres : ce sont des petites soufflures répandues dans toute la masse du métal.

               - les gouttes froides : ce sont des particules de métal solidifiées au contact du moule et enfermées ensuite dans la masse.

- la déformation du moulage : 

                - les retirures : c'est un retrait qui se produit aux angles vifs du moule lorsque la fonte est coulée trop chaude.

                - les dartres : c'est un défaut qui nuit surtout à l' aspect de la pièce. Il est dû à l' arrachement de sable du moule lors du démoulage.

                - les bosses : ce sont des renflements causés par la pression qu 'exerce le métal sur le sable si celui-ci n' a pas été suffisamment tassé.

La production de la fonte :

Pour obtenir de la fonte grise qui contient 95 % de fer, 3 % de cuivre, 1,4 % de silicium et 0,6 % de manganèse, il faut comme matières premières : 

- minerai : 2000 kg

- coke : 1000 kg

- fondant : 700 kg

- vent : 4300 kg

Soit un total de 8000 kg de matières premières, qui permet d' obtenir :

- de la fonte : 1000 kg

- des laitiers : 800 kg

- des poussières : 150 kg

- des gaz : 6000 kg