Qu'est-ce qui est impliqué dans la production de fonte?
Le processus de production de fonte consiste à combiner du minerai de fer, du charbon de bois et un matériau intermédiaire appelé flux dans un haut fourneau. À mesure que les matériaux se combinent à une chaleur intense, une grande partie du minerai de fer fond, créant une forme liquide surchauffée. Selon les matériaux et la méthode de refroidissement utilisés, la production de fonte brute peut constituer une étape intermédiaire dans la création de fer forgé, de fonte ou d’acier.
Un haut fourneau utilisé pour la production de fonte est généralement une grande structure en acier comportant plusieurs ouvertures. Près du sommet, les ouvertures permettent l'ajout alterné du minerai, du charbon de bois et des fondants. Plus bas sur le four, deux portes permettent l'injection d'air, qui est préchauffé entre 1472 et 2192 degrés Fahrenheit (800-1200 degrés Celsius). Au bas du haut fourneau, deux ouvertures supplémentaires permettent l'évacuation du métal liquide et des scories.
Une fois à l'intérieur du four, les matériaux subissent plusieurs réactions qui permettent la création de fonte liquide. Le charbon libère du monoxyde de carbone, qui amplifie la chaleur de l'air et élève la température à des niveaux encore plus élevés. À mesure que le monoxyde de carbone augmente, il réduit la quantité d'oxyde de fer dans les couches de fer, laissant un pourcentage plus élevé de fer métallique pur et réduisant le point de fusion du minerai. Le fondant, qui est généralement du calcaire ou du feldspath, réagit avec les impuretés du minerai de fer, créant un matériau à bas point de fusion appelé laitier et purifiant encore le minerai. Une fois que ces interactions cruciales ont eu lieu, le fer fond et s'écoule par le bas du four.
La prochaine étape de la production de fonte consiste à refroidir le matériau et à expliquer le nom inhabituel du produit. Lorsque le fer liquide s’écoule du four, il est traditionnellement détourné vers un long canal central comportant de nombreux canaux plus courts, disposés en biais, où il refroidit et se durcit. Le nom de «fonte brute» vient de la ressemblance du long canal avec une mère cochon et des plus petits canaux avec des porcelets allaités. Toutefois, dans la plupart des cas, ce procédé n'est plus utilisé dans la production de fonte brute car des méthodes ont été développées pour permettre à la fonte d'être transportée à l'état liquide plutôt qu'en tant que matériau dur.
La production de fonte n’est en général qu’une étape dans la création d’un produit fini à base de fer, car la teneur élevée en carbone du fer sous cette forme le rend pratiquement inutilisable. Pour le rendre plus polyvalent, il peut être refondu et mélangé avec du laitier, créant ainsi du fer forgé, ou combiné à du minerai de fer et des alliages supplémentaires pour créer de la fonte. Le plus souvent, la production de fonte est une étape intermédiaire dans la création d’acier, qui implique un second processus de combustion pour éliminer la plupart des impuretés restantes, et l’ajout d’autres métaux pour créer un alliage à base de fer.