OBS

o,iaa o^n

0,QSO

Les échanUlloDS (1), (2), (3), dont noas clonDons la composition d'après M. Bertliier , proyieomot des forges de la Niè?re et de l'Ailier : elles ont l'aspect et les caractères des •oories des forges catalanes , dont nous avons parlé ci-dessus.

B. Le traitement des minerais de fer par la méthode anglaise est caractérisé, somme nous Pavons tu, par l'emploi de la houille, crue oa carbonisée; c'est par là, en effet, qu'il diffère du traitement que nous venons de décrire, où Ton se sert exclusivement du chaibon de bms : nous verrons pourtant quMl existe des usines où la fonte, préparée au coke , est affinée an charlMn de bois; mais le travail, dans ce cas, est réellement le même que celui des forges comtiHses. Il s'agit UA des procédés applicables à l'extraction complète du 1er, c'est-à-dire tout à la fois à la préparation et à raffinage de la fonte : en ce sens, il n'y a qne b méthode anglaise où Pon fiuse usage de la bouille. Cette méthode peut donc être définie, comme nous l'avons fait, par la nature du combustible qu'elle emploie : elle est née, en effet, en Angleterre , où le bois est rare et les terrains carlDooifères abondants, de la néeessité d'approprier la bouille à la métallurgie du fer.

La houille, comme on sait, contient toujours du soufre en certaine proportion , parce qu'elle est toujours mélangée de pyrites, et elle ne le perd pas complètement par la carbonisation. Ainsi , soit qu'on emploie la bouille, soit qu'on emploie le coke , on a pour combustible une matière plus ou moins sulfurée; et le soufre, on se le rappelle, en se combinant avec le fer, pour lequel il a d'ailleurs beaucoup d'affinité , bit perdre au métal ses qualités les plus précieu.ses.

Cest là l'origine des modifications qu'il faut Dive subir an traitement dont nous avons parlé d-desstts, quand on veut y substituer la houille aa charbon de bois. Pour la préparation de la fonte, c'est-à-dire pour le fondage do mmerai au haut fourneau , le procédé reste essentiellement le même, soit qu'on brûle du charbon de bois , soit qu'on brûle du coke; mais pour l'affinage de la fonte la différence do combustible entraîne des différences notables dans la nature des opérations et la disposition des appareils. C'est ce qu'on

Kncycl. mod. — T. XV.

verra clairement par la descriptioQ qne nous allons faire de la méthode anglaise.

Nous distinguons encore ici deux périodes dans l'opération : la première est einpioyée à la pré(Miration de la fonte; la seconde à la conversion de la fonte obtenue en fer métallique.

Le fondage do minerai s'opère dans des hauts fourneaux qui ne diffèrent de ceox décrits ci-dessus que par les dimensions. Les hauts foomeaox au coke atteignent en effet quinze ou vingt mètres de baoteor , tandis que les mêmes appareils alimentés an charbon de bois ne dépassent guère dix à douae mètres. De même que ceux-ci. Ils sont pourvus d'une machine soufflante, mais beaucoup plus forte, injectant l'air dans le fourneau par trois tuyères ptecées à la base de l'ouvrage. Les différences dans les dimensions et le service des deux genres de hants fourneaux tiennent, d'une part, à la moindre combustibilité do coke, de l'autre, à la composition de te charge, qui donne lieu à des laitiers plus difficiles à fondre. Pour faire comprendre ce dernier pomt, rappelons que la houille renferme en général , outre les pyrites , une certaine quantité d'argile qui se retrouve avec le soofre dans le coke. Cette circonstance exige qo'on prenne un fondant avec excès de cbaox , afin de liquéfier les cendres du coke, et de fixer, en outre, dans le laitier très-calcaire tout oa partie du soufre qui tend à passer dans la fonte (les silicates basiques ont, en effet, la propriété d'absorber le soufre, et cette propriété devient ici très-précieose; car il serait probablement impossible si elle n'existait pas de traiter les minerais de fer au moyen de te houille). Ainsi, par te composition de te charge comme par te nature du combustible , il faut dans le foomeao ao eoke plus de chaleur que dans le fourneau au charbon de bois : c'est pour cela qu'on augmente les dimensions de l'appareil et la quantité d'air qui sert à y entretenir la combustion. Voy, à V Atlas, MÉTALLCBGiB, Is plauche IV , qui représente un haut fourneau au coke.

11 existe, du reste, une grande anatogie entre les phénomènes qui se produisent dans un haut fourneau au coke et ceux que nous avons signalés précédemment dans le haut fourneau au charbon de bois. Les différences constatées avec soin par M. Ébelmen dans deox appareils de ce genre portent principalement sur la distribution des températures et la localisation des actions chimiques qui en est la conséquence. Analysons rapidement les résultats fournis sur ces deux points par les expériences du savant ingénieur.

Dans la région des tuyères , le coke et le cliarbon de bois produisent également, aa moyen de l'oxygène de l'air, de l'acide carbo*

FER

lOiS

nique, bientôt changé en oxyde de carbone. Mais dans les gai poiséa à Q^2i au-dessua dea tu>èrea dans le haut fooroeau au coke on trouve une petîlequantité d'addeaulfliydrique qui n'exiate pas dana la colonne gaieuae du haut fourneau au bois. Le fer, d'une part, le calcium , de l'autre, s'emparent bientôt du soufra et réduisent le gaz solthydrique ; en aorte qu'au gueulard on ne retrouve ni adde aulfureux ni hydrogène anifuré : le soufre a donc passé intégralement dans la fonte et dans le laitier, sauf peut^tro une très-petite portion qui s'échappe , avec les produits de la com- 'buation,sous forme de sulfure de carbone.

Les diverses régions du haut fourneau chauffé au coke sont portées, k partir des tuyères, à une tempéralura plus âevée que les régions correspondantes du haut fourneau cliauffé au charbon; la différence est surtout aensible au gueulard et dépasse 100 degrés, aoit à charge haute , soit à charge basse.

L^analyse de la cok>nne gaxeose, prise à diverses hauteurs, montre clairement que la réduction du minerai s'opéra en totalité, par l'oxyde de carbone, dans la moitié supé" rieure de la cuve : résultat qui dillèro essentiellement de celui que noua avons reconnu dans le haut fourneau au bois, puisque la réduction du minerai ne commence dans ce dernier apparail qu'à partir du milieu de la ouve. C'est évidemment k l'inégalité de la températura produite dans les deux appareils qu'il faut attribuer la différence qu'ils présentent à cet égard.

Toua les pliéoomèoes observés concourent donc à faire voir que dans un haut fourneau au coke il y a bien plus de chaleur développée que dans un haut fourneau au charbon de bois. La comparaiaon de la consommation en oombusiible dans les deux appareils justifie pleinement ce fkit : il est démontré, en effet, que la production d'une quantité de fonte représentée par 100 exige 200 à 286 de coke , et seulement lOO à 160 de charbon de bois. Or, les quantités de carbone pur équivalentes à ces poids de coke et de charbon sont respectiveroent de 170 à 142 et de 90 à 135, c'està-dire à peu près dans le rapport de 2 à 1 .

« La raison de ce résultat, dit M. Cbevreul, est que la disposition du carbone à produire, soit de l'acide carbonique en s'unissant directement à l'oxygène, soit de l'oxyde de carbone en s'unissant avec l'acide carbonique, est, comme personne ne l'ignore, bien plus grande dans le charbon de bois que dans le coke.

« Cette différence de disposition explique comment il arrive que la région du fourneau comprise entre les tuyères et la limite où la colonne ascendante ne contient plus d'acide carbonique, celui-ci s'étant transformé en oxyde de carbone , est oins étendue lorsqu'on

brtkle du coke que lorsqu'on brâle du charbon de bois. Si nous considérons que la réduction du minerai est achevée à une grande diatancs de la tuyère, on comprendre que 1» fonte obtenue avec le coke, une fbia arrivée dans la région de la tuyère, sera bien plus exposée à s'affiner et même à s'oxyder, par la double action de l'oxygène atmosphérique et de l'adde carbonique , que ne l'est la fonte obtenue afec le charbon de bois , à moins qu'on ne corrige cette tendance en empk>yant pour la fusion d'un même poids de minerai plus de coke que de charbon de bols. »

Nous mentionnons ici, de même que préoé« demment, la composition de la fonte et des laitiers produits dana les hauts fourneaux alimentés au coke.

• FONTSS VBiPAaÉa AD OOKI.

ProTenanees.

Janon (i) . . .

Charlerol (•} .

Angleterre M Flrmy (4) . . .

o,on o,oso

o,oss

0,Ottl OfiW

ùfiom

On voit, par ces analyses, que les fontes au coke ne sont pas plus carburées que les fontes au chsrbon de bois; mais elles contiennent plus de silicium.

LAiTiBss nss

HAUTS FOURHBAQX CHADPPÉS AU COKE.

ProTenanoes.

0,IM> 0,l»4

Proloxyde II de fer. {|

Soufre. 1

DodleirCv) • > • • Dowlais(6}. . . .

Janoii(T)

ihhmmI

Parlons maintenant de l'affinage i c'est, comme on sait, l'opération par laquelle on

(D'Foate de Janoo (Loire}. Ule est grise, mais de qualité médiocre.

(S) Fonte de Charlrrol (Belgique}. C'est la mellleiire foDte pour moulage que l'on prodoUe sur le continent. BUe est d'un gris foncé et très -douce.

it} Fonte d'Angleterre« dlte/onte noir«; excellente pour la moulerie. Elle est d'un grls-nolr A gros grains écalUeni. •

(4) Fonte do Flrmy (Aveyron). BUe est d'an grisolalr passent an tnitté, grenue et homogène. Elle eon tient o,oot de soufre.

(ft) UiUer d'un foarneM de Dadiey, prèsBIrmUitlûm. Il est compacte» grift-Tcrdâtre.

(e) Ce lalUcr, qui provient d'une usine du pays de €alles , est pierreux . et renferme dans ses oaTttés des parties bien cristallisées.

(7) uiUer vUreux, A'an gris-bleoSIre oiuncé, de»l- Uinspareat,

FER

parrieak à tranaformer lafonta ea tu métalliqae.

L'affinage par la méthode anglaise ne ressemble en rien à Talûnage aus bas foyers que nous aTons décrit précédemment. Au lieu de mettre la fonte en contact avec le combustible, comme on le fait quand on opère an diarbon de bois, on doit réduire ici la masse métailiqoe hors du loyer proprement dit, et par la seule action de la flamme; sans quoi le fer se chargerait d'une partie du soufre qui se troQTedans le combustible. La séparation du carbone et du silicium de la fonte s'effectue d'ailleurs d^ane manière peu différente, et a lien par la combustion de ces deux éléments. Mais cette réaction entraînant de toute nécessité nndécbetde la matière utile, puisqu'elle est toujours accompagnée d*une combustion partielle du fer, on n'y a recours qu'après avoir soumis la fonlB à un traitement préalable qui la dépooille d'une partie des matières étrangères.

Ainsi TafiSnage se compose , dans la méthode anglaise, de deus opérations distinctes concourant au même but : La première , c'est le finage ou mazéagef sert è brûler une partie du cariMne et tout ou presque tout le silidum; dans la seconde, appelée puddlage, à laquelle on soumet le produit de la précédente, on achèTC la décarburation, et Ton obtient le fer à Pétat métallique. Il ne reste plus alors , pour achever le trayail , qu'à appliquer à la masse, dernier résultat de toutes ces transformations , an traitement mécanique analogue à celui qu'on fait subir à la loupe sortant du foyer comtois. Tous ces proeédés, soit chimiques , soit mécaniques, dont l'ensemble constitue le mode d'affinage dit à l'anglaise, sont du reste beaucoup plus rapides que les opérations correspondantes de l'affinage ani bas foyers. C'est ce que l'on verra dairement par la description suivante, dans laquelle nous allons examiner en détail les appareils et les opérations dont nous venons d'indiquer la destination.

Commençons par le finage. Le finage se pratique dans un fourneau particulier qu'on &onune.^iiefie et qui , sauf les dimensions , ressemble asseï aux foyers d'affinage. C'est on creuset, à section rectangulaire, dont le fond est en pierres réfractaires et les parois en plaques épaisses de fonte, continuellement refroidies par un courant d'air ou d'eau qui les traverse par des canaux ménagés dans la masse. On bat ordinairement an fond du creuset une sole en sable fin pour empêcher les pierres de se corroder sous l'action des scories. Quatre et quelquefois six tuyères, disposées sur les deux petits côtés du rectangle qui forme le creuset, amènent l'air dans le foyer. Ces tuyères sont à double enve-

loppe et comprennent ainsi un vide dans lequel on fait arriver de l'eau froide qui en prévient la fusion. Enfin, le foyer est surmonté d'une cheminée en briques , portée sur qua« tre piliers de fonte placés aux angles du creuset. Des tabliers de tôle» descendant de la base de la cheminée , enveloppent ordinairement l'appareil jusqu'à une certaine hauteur au-dessus du sol et laissent à découvert les parties inférieures. Au-devant du fourneau, on a pratiqué une auge destinée à recevoir les produits liquides qui s'échappent du creuset; celui-ci est percé à cet effet d'un trou fermé avec de l'argile pendant l'opération, et qu'on débouche avec un ringard quand elle est à terme, pour fùn la coulée.

Les figures 2 et S de la pi. V ( Vo^. VAtlas , MÉTALLcnciB ) représentent la coupe et le plan d'une finerie. On voit en A le creuset, pourvu de ses tuyères p, p» avec ses conduits, c,c, qui amènent Teau du réservohr C. D représente l'auge où l'on fait écouler la masse métallique en fusion.

Pour procéder au finage, on remplit le creuset de coke et on place au-dessus les fragments de la gueuse provenant de la coulée du haut fourneau. On recouvre le tout d'une nouvelle couche de combustible, puis on donne le vent Les phénomènes dont nous avons parlé dans l'affinage comtois se renouvellent dans ces circonstances. A mesure que la température s'élève la fonte s'échauffe, et bientôt entre en fusion. Elle se divise en gouttelettes qui tombent au fond du fourneau, en traversant la napped'air lancée par les tuyères, et, dans ce trajet, le silicium et une partie du carbone qu'elle contient sont brûlés et se séparent. Le métal à demi purifié se rassemble donc dans kcreuset, recouvert par lee scories provenant de la combustion du silicium et d'une portion do fer.

C'est là taite l'opération du finage. Quand toute la fonte a subi les actions dont nous venons de parler, et que le combustible s'est affaissé jusqu'auprès du niveau du bain , on dirige le vent sur la surface, et les scories sont projetéesen dehonidu creuset. C'est alors qu'on fiût écouler la fonte purifiée dans le réservoir D ; et dès que la coulée est fliite on refroidit brusquement la' masse au moyen d'eau froide. On Tobtient ainsi en plaques peu épaisses, blanches et très-cassantes , constituant ce qu'on appelle le>lne-mela/ou là fonte mazée.

La fonte débarrassée , dans cette première phase de l'affinage, d'une partie des substances étrangères qu'elle renfermait en sortant du fourneau , est propre au puddlage, c'est-àdire assez pure pour être soumise à la seconde opération , oh l'affinage s'achève par un procédé tout différent de ceux qoa nous avons décrits ci-dessus.

FER

L'appareil destiné au paddlage est un four à réverbère , que la pi. VI représente en élé- ▼ation, coupe et plan , flg. 1 , 2 et 3. A est la grille qui reçoit le combustible , E la porte par laquelle on l'introduit; cette porte permet en outre de surreiller le fer et de donner de l'air au fourneau quand cela est nécessaire. La sole B est séparée de la grille par un mur ou pon< C d'une certaine bauteur, qui force la flamme attirée vers la cheminée à s'élever audessus de la sole et à suiyre le dôme du four. Cette disposition empêche tout contact entre la masse métallique, d'une part , et , de l'autre Jecombustibleindindescent et les produits sulfurés qui en émanent.

La Yoûte D qui recouvre le fourneau va en s'abaissant de la grille vers la sole, comme le montre la figure 2 : construite en briques réfractaires, elle offre peu d'épaisseur, parce qu'elle exige des réparations fréquentes, et, par suite , est souvent démontée.

Au delà de la sole vient la cheminée c\ qui en est séparée par un second pont c' : elle est surmontée d'un registre D, qui sert à régler le tirage.

On Toit, enfin, en P la porte de travail : c'est par là qu'on surveille l'opération et qu'on Introduit l'ontil pour exécuter le pudd-

Pour commencer l'opération , on charge la grille de combustible, c'est la houille que l'on emploie exclusivement , et on ouvre le registre tout entier afin d'activer le tirage. La sole a été préalablement recouverte de sable fin , tassé avec soin : on y place alors le finemeUU, concassé en fragments d'nn médiocre ▼olume, auquel on ajoute une certaine quantité de scories. La masse ne tarde pas à rougir, et elle arrive bientôt sous l'action croissante de la chaleur à la température blanche ; elle se désagrège, et on voit apparaître à sa surface de petites flammes bleues, provenant de l'oxyde de carbone qui prend naissance par l'action de la flamme oxydante sur le charbon uni au métal. C'est par là que s*opère l'affinage; il faut donc que la flamme , d^gée par le combustible, contienne toujours un excès d'oxygène, et pour cela il est nécessaire que le ■tirage soit très-actif. L'ouTrier juge à l'aspect de la flamme si elle remplit les conditions toulues : il modère ou active le tirage au moyen du registre qui couvre l'orifice de la cheminée, et parvient, en dirigeant conrenablement l'opération , à brûler la plus grande partie du carbone qui se troure dans lejtne-fnetoZ. Lorsqu'au bout d'un certain temps la masse ainsi décarburée tet arrivée à l'état pâteux , on <»mmence à la puddler. Le puddlage, qui est nn travail très-pénible , consiste à brasser le métal avec un ringard, à le remuer en tous sens pour en présenter toutes les parties au courant

oxydant qui brûle les dernières traces de carbone. Le fer prend alors nature; il perd sa liquidité, devient grumeleux et d'un blanc éclatant. Quand l'ouTrier jugea ces caractères que raffinage 'est terminé, il arrête le puddlage et procède au hallage ou , en d'autres termes, à l'agglomération du fer en baUes assez grosses pour être cinglées. Pour cela il rassemble avec son ringard quelques grumeaux , et eo forme un premier noyau qu'il roule sur la sole et auquel il soude ainsi d'autres parcelles , de manière à en faire une boule des dimensions voulues. Cette boule achevée. Il la porte dans la partie la plus cliaude du four et recommence la même opération jusqu'à ce qu'il ait épuisé toute la masse métallique.

Les loupes ou balles ainsi formées, et portées à la température du blanc-soudantt sont extraites successivement du four et traînées sous le marteau cingleur. On voit ce nouvel appareil pi. V , fig. 7. Il se compose d'un levier AA', mobile sur un axe a et portant à l'une' de ses extrémités A', une tête en fonte B, tandis que l'autre A est en rapport avec les cames ce d'une roue à volant Ci On conçoit aisément le jeu de ses divers organes. Lorsque la rooe est mise en mouvement par un moteur quelconque, chacune des cames abalssesuocessivement en cl l'extrémité A du levier, tandis que l'extrémité A' se soulève : mais arrivé en cf , A, abandonné par la came, remonte, et A' retombe snr l'enclume D.

Cest sur cette enclume qu'on place l'un après l'autre les lopins sortant du four à poddier. Les chocs répétés du marteau expriment les scories qu*ils contiennent et agrègent fortement les molécules métalliques. Ce forgeage amène en même temps le lopin à la lorme d'nn parallépipède droit, sous laquelle il est propre à rétirage.

Dans la, méthode que nous décrivons, i'éllrage ne s'effectue pas comme dans lestpréoédentés, en lorgeant le métal, ce qui est toujours assez long, mais en le comprimant entre des cylindres lamineurs qui tournent en sens contraire. On Toitpl. 00, fig. 6 un équipage de ces cylindres à surface cannelée, et sur le côté le système d'engrenages qui les met en mouvement : les deux roues d'engrenage sont de même diamètre et montées sur les axes mêmes des cylindres. La roue motrice est ici te roue inférieure dont l'axe prolongé se lie au moteur général de l'appareil ; en tournant , elle fait tourner la roue supérieure qu'elle commande, et il est clair, par la disposition des communications de mouvement, que les deux roues et par suite les deux cylindres tournent en sens contraire. Les cannelures des deux cylindres se correspondent, et l'espace ovale qu'elles laissent entreelles va en diminuant d'étendue du cûté droit au cété gauclie de Tap-

pareil. On Ta comprendre le bat de cette disposition.

La loupe à laquelle on a donné , par le cinglage, la forme d^un parallélipipède grossier passe de l'enclunàe au laminoir. Un ouvrier, an moyen d'une forte pince, la porte sur la trayerse kmgitodinale qu'on voit au-devant du cylindre inférieur : il présente la loupe, par l'une de ses extrémités, à la plus grande des oovertores que laissent entre elles les cannelures des deux cylindres, et la masse métallique , saisie par les deux surfaces animées d'un mou vementde rotation contraire, est entraînée à travers l'ouverture et s'étend par la compressioo qu'elle subit Un ouvrier, placé de l'autre (Mé du laminoir, reçoit la loupe et la fait passer dans Touverture suivante qui la ramène au premier ouvrier. Le laminage se continue ainsi jusqu'à ce que la loupe, ayant traversé suficessivement tontes les ouvertures, se soit allongée en une barre dont la section est d'autant plus petite, que les surfaces cylindriques sont plus rapprochées.

Ce n'est là que la première phase de l'étirage. Pour l'achever on emploie on équipage de laminoirs finisseurs , tout semblable à celui que nous venons de décrire , si ce n'est que les surlaoes en regard, au lieu de présenter des cannelures , comme dans le laminoir dégrossisseuVj sont cylindriques, et par parties alternativement saillante» et rentrantes. On aura l'idée de cette disposition en imaginant deux colonnes cylindriques, composées d'un certain nombre d'assises égales en hauteur et inégales ai diamètre» superposées de telle sorte qu'une assise de petit diamètre sépare deux assises plus larges. Ces deux colonnes coocbées et placées parallèlement de manière à ce que les parties saillantes de l'une correspondent aux parties rentrantes de l'autre, figurent exactement le système du laminoir finisseur. Les intervalles libres entre les surfaces vont en décroissant d'une extrémité à l'autre, ou, en d'autres termes, les surfaces en regard sont de plus en plus rapprochées. La barre, déjà dégrossie par l'opération antérieure, les traverse successivement, et quand elle a reçu ainsi la dernière compression elle a pris la forme ordinaire do fer marchand.

On conçoit qu'un pareil procédé d'étirage , très-expéditif desa nature, peut en outre fournir le fer en barres de forme très-variée, par des modifications convenables dans la forme des cylindres lamineurs.

11 est facile, en elTet, d'obtenir ainsi des barres de tout échantillon, à section rectangulaire, carrée ou circulaire ; mais on fabrique même, par laminage, des pièces à section contournée , comme les rails de chemin de fer. Quand la destination du fer exige , comme dans ce dernier cas, une grande résistance,

on doit le soumettre à un nouveau traitement , aGn de le rendre plus homogène ; car le métal préparé par le laminage ordinaire présente fréquemment des pailles qui le rendent susceptible de rompre sous de faibles charges. Ce traitement consiste à couper les barres dé fer brut en morceaux d'égale longueur que l'on assemble en paquets et qu'on porte au blanosoudant. On forme ainsi de nouvelles loupes composées de fer pur, et on les soumet, comme les premières, au cinglage et au laminage. L'opération amène toujours un certain déchet , mais elle donne un prôdait de bien meilleure qualité.

L'appareil dans lequel on chauffe les trous' ses ou paquets dont nous venons de parler est un four à réverbère, construit à peu près comme un four à puddier, mais un peu plus grand. La conduite du feu est la même dans l'un et dans l'autre, si ce n'est que dans le four à réchat^/er, c'est le nom que porte le second appareil , on doit éviter soigneusement la formation de la flamme oxydante telle que l'exige le puddlage. U est clair , en effet, qu'on déterminerait ainsi, en pure perte, Tox y dation du fer , puisque le seul but de l'opération est d'élever sa température.

Le four à réchauffer a encore , dans l'usine , une autre application : il reçoit les lopins tirés du four à puddier, et les porte à la température nécessaire à leur élaboration. C'est que le travail mécanique, c'est-à-dire le cinglage et l'étirage de chacune de ces masses est une opération assez longue pour qu'elles se refroidissent notablement pendant qu'on l'exécute, et qu'il devient indispensable, pour l'achever, de soumettre de nouveau les pièces à l'action de la chaleur. Voici enfin , pour compléter l'exposé de cette grande méthode métallurgique, quelques analyses relatives aux produits qu'elle fournit.