MÉTALLURGIE DU FER. FONTES, AÇJERS

1865. Les minerais de fer exploités sont les oxydes plus ou moins mélangés d’argile ou de silice, et le carbonate ; leur traitement repose sur un petit nombre de faits bien simples.

On sait que les oxydes de fer sont facilement réduits par l’oxyde de carbone ; si donc on chauffe les oxydes de fer à peu près purs au contact d’un excès de charbon, on réduira le métal et l’on obtiendra une espèce d’éponge dont on pourra rapprocher les molécules par le battage. Si l’oxyde contient de la silice, une portion de l’oxyde s’unira à ce corps, et il tiendra à se former un silicate de fer (2Fe0,Si02) très-fusible et irréductible par le charbon; dans ce cas, en battant l’éponge, on chassera la scorie et l’on obtiendra facilement le métal; mais on voit qu’alors le rendement du minerai en fer sera singulièrement amoindri par la présence de la silice. Ordinairement la gangue est argileuse, mais dans ce cas, une portion de l’oxyde de fer passe encore dans la scorie à l’état de silicate fusible d’alumine et de protoxyde de fer. On voit doilc que cette méthode n’est applicable qu’aux minerais riches ; mais pour les minerais qui contiennent 35 à 40 p. 100 seulement de fer mélangé à l’argile, on £ recours au procédé suivant : on fond le minerai au contact du charbon, à une température élevée ; le fer réduit se transforme en fonte fusible, qui se sépare de la scorie, à cause de son poids spécifique considérable; on ajoute au minerai, dont la gangue est ordinairement argileuse, une quantité convenable de carbonate de chaux ( castine ), de manière à déterminer la production d’un silicate double d’alumine et de chaux, bien plus fusible que les silicates simples d’alumine ou de chaux; si la gangue était calcaire, on y ajouterait alors de l’argile ( erbue ). La chaux donne non-seulement de la fusibilité à la scorie, mais elle a surtout pour but d’empêcher la production de silicate de fer irréductible par le charbon; elle permet donc d’extraire tout le fer contenu dans le minerai. Nous allons étudier en détail ces deux procédés connus sous les noms de méthode catalane et de méthode du haut fourneau.

1866. Forges catalanes. — La forge catalane (fig. 192) se compose d’un creuset quadrangulaire de 7 à 8 décimètres de profondeur, pratiqué dans un massif de maçonnerie en pierres sèches reliées avec de l’argile ; on peut insuffler dans ce creuset, au moyen d’une tuyère inclinée de 35 à 40°, l’air d’une trompe ou de toute autre machine soufflante. On

remplit cette forge de charbon, et, quand il est bien allumé, on ajoute du charbon du côté de la tuyère et du minerai de l’autre côté, de manière que les masses soient contiguës, et à mesure que les deux masses s’affaissent, on ajoute du charbon.

L’air lancé par la tuyère brûle le charbon et donne de l’acide carbonique, qui est ramené par l’excès de charbon à l’état d’oxyde de carbone; ce gaz traverse l’oxyde de fer et le réduit ; toutefois une portion de cet oxyde, se combinant à la silice, donne une scorie fusible et irréductible même par le charbon; le minerai descend peu à peu dans le creuset et se transforme dans une masse métallique spongieuse emprisonnant un peu de scorie ; on la porte alors sous un puissant marteau (mail), du poids de 500 à 600 kilogrammes, dont les coups, en rapprochant les particules du fer, font jaillir la scorie. On forge ensuite la masse de fer et on façonne le métal en barres pour le livrer au commerce.

1867. Haut fourneau. — C’est au moyen du haut fourneau que l’on produit à peu près la totalité du fer employé aujourd’hui.

Ce fourneau (fig. 193) se compose, comme le fourneau à cuve, de deux troncs de cône accolés par leur base ; mais ses dimensions sont bien plus considérables (de 10 à 20 mètres de hauteur). L’ouverture supérieure s’appelle le gueulard , c’est par là qu’on introduit le minerai et le charbon ; la base commune des deux cônes s’appelle le ventre ; le cône supérieur, la cuve ; et l’inférieur, beaucoup moins allongé, les étalages. Au-dessous des étalages se trouve un espace prismatique rétréci, qu’on appelle l’ ouvrage ; c’est à sa partie inférieure que se trouvent les tuyères, au nombre de trois, qui amènent dans le fourneau le vent de puissantes machines soufflantes ; au-dessous des tuyères se trouvent le creuset. Il est formé par trois côtés de l’ouvrage ; mais le quatrième s’arrête à une certaine distance du fond du creuset, qui se prolonge au dehors du fourneau. On donne le nom de tympe à la paroi ouverte de l’ouvrage,