w^Ra "^^"^ ^ "ISéOTï — w^aft

qui fournit cette autre approximation :

P = 1,7096 waM;R

pour les cas pratiques, où la largeur des ailes ne dépasse pas trois fois et demie le diamètre de la buse, la température étant supposée 6=0.

Dans ces formules, w représente la vitesse angulaire des ailes, R leur plus grand rayon, et, par approximation, wR=u le maximum que la vitesse de l'air ne saurait dépasser.

L'expression T donne l'excès de tension dont on doit chercher à s'approcher, sans toutefois l'atteindre exactement.

A la somme T, donnant la mesure du travail de compression et d'ex« pulsion de l'air, il est nécessaire, en effet, d'ajouter, pour la pratique, le travail de frottement de l'axe et celui dû à la résistance de la courroie sur la poulie de commande; d'où il faut conclure que la quantité du travail moteur, ou Tm, peut s'élever à environ quatre fois le travail utile théoriquement pour l'expulsion de l'air, soit :

Cubilots

Les cubilots, qu'on appelle aussi fours à manche ou fours à cuve et encore fours à la Wilkinson, du nom d'un inventeur anglais qui perfectionna les premiers fours à manches, sont des appareils qu'on trouve aujourd'hui dans toutes les fonderies destinées à la refonte du fer cru en deuxième fusion. Quand j'ai publié la première édition de ce livre, et même assez longtemps après, on ne s'était guère préoccupé d'utiliser ces appareils dans des conditions à peu près étudiées.

Cependant la fonderie de fer avait fait alors certains progrès au point de vue, notamment, des fontes destinées aux constructions mécaniques. Les quelques fondeurs anglais qui avaient installé la fabrication de ces fontes à Rouen, puis à Paris, de 1824 à 1830, vendaient des engrenages et de petites pièces de mécanique à 600 francs le petit mille, c'est-à-dire sur la base d'un franc par kilogramme. Le profit qu'ils retiraient d'une telle industrie leur permettait de livrer des fontes assez bien moulées et suffisamment douces, sans avoir à se préoccuper des perfectionnements à introduire dans l'économie proprement dite de la production de la fonte, réalisable sur les matières premières et sur la manière de les traiter. A rencontre des industries dites de

(1) Pour de tels calculs, qui nous conduiraient loin du but assigné à cet ouvrage, nous devons renvoyer nos lecteurs aux traités spéciaux de mécanique générale, en remontant jusqu'aux travaux de Navier, Coriolis, Poncelet, le général Morin, d'Au« buisson et autres, qui ont traité avec autorité les questions de soufHerie et oellei de l'écoulement des gaz et des liquides. — Notons ici, encore une fois, que nous ne pouvons toujours entrer dans l'examen approfondi de toutes les sciences et de tous les arts qui se rattachent à l'induttrie spéciale que nous traitons.

laxe, où la valeur de la matière dépasse celle de la main-d'œuvre, les produits moulés de la fonderie de fer coûtaient plus cher de façon que de matière, et les exploitants recueillaient un bénéfice assez large pour qu'ils ne se crussent pas obligés de chercher autre chose.

Il n'y avait du reste, à cette époque, aucun élément théorique accentué, pouvant permettre d'étudier la production métallurgique de la fonte, autrement que sur les bases d'une expérience quelque peu routinière.

Aujourd'hui, il en est différemment. Et, sans que la science nous ait mis en face de théories absolument concluantes, elle est venue éclairer la pratique à certains points de vue physiques et chimiques dont il n'est plus possible de ne pas tenir compte.

Nous avons donc à examiner la question de la refonte dans les cubilots de la même manière que nous avons fait pour les hautsfourneaux, c'est-à-dire en passant par l'examen des formes, des dimensions, de la construction, de la marche et de la direction des appareils, pour arriver à leurs perfectionnements récents et à la description des fours nouveaux actuellement employés.

Formes et profils. — En prenant, comme point de départ, les formes et les profils qui, dès l'origine, ont présidé aux dispositions intérieures des cubilots, nous retracerons, en quelque sorte, l'historique de ces appareils.

Qu'on se reporte, en effet, à la planche 11, où nous avons réuni une série de profils, placés, en quelque sorte, par rang d'âge.

On remarquera qu'au début les fours à creuset, dont l'emploi a précédé celui des fours à manche, ont dû donner les premières indications pour déterminer le tracé de ceux-ci.

Nous voyous, tout d'abord, les formes tronc-coniques ou ellipsoïdes qui sont celles des creusets qu'on plaçait sur des feux de forges, et même celles des foyers primitifs, où les anciens liquéfiaient et fondaient, à l'aide de souffleries plus ou moins élémentaires, le métal jeté, avec le combustible, dans des cavités cylindriques ou coniques creusées dans la terre et garnies d'enveloppes frustes en pierres ou en torchis tout au plus réfhtctaires.

De ces formes primitives, encore attribuées aux creusets, ainsi qu'on peut voir aux figures 1 à 5, pi. 11, sont sortis les fours à manches portatifs, ou calebasses, de la forme d'un tonneau (fig. 1), laquelle a été longtemps conservée en Suède; puis successivement les profils des fours (fig. 2, 3, 4 et 5) décrits par Karsten dans sa deuxième édition.

remontant à 1827 (1) sous le nom de fourneaux immobiles, c'est-à-dire reposant sur des fondations de peu d'importance, mais pourvus d'un canal pour le dégagement des vapeurs et à peu près installés comme les hauts-fourneaux. On s'était d'ailleurs servi, dans certaines usines, de ces appareils à dimensions restreintes, disposés sur les bases de la figure 4, avec cuve cylindrique ou en tronc de cône pour opérer la refonte du fer cru.

La forme n" 5 est la dernière expression des divers essais tentés alors. Elle existait aux forges de Sayner^ près Coblentz, qui possédaient un cubilot monté suivant cette disposition, employant du coke et ayant une hauteur de l'",90. On pensait alors qu'une hauteur de 1™,30 à 1™,60 pouvait être suffisante, le minerai et le combustible étant chargés en fragments d'un volume relativement réduit.

Pour les fours à manche marchant au charbon de bois, Karsten admet une hauteur plus grande, soit au moins 2"*,30 de hauteur et plutôt davantage. Il cite, à cet égard, un fourneau de 4 mètres d'élévation ayant le type figure 4, construit pour entreprendre la fusion du fer cru par le charbon végétal. Ces appareils étaient revêtus d'enveloppes en fonte.

En 1832, la forme admise pour l'intérieur des cubilots était celle de la figure 5, renflée au ventre, et devenue, en se complétant successivement de 1832 à 1837, celle des figures 13, 14 et 6. La figure 13 représente un des cubilots qui existaient à l'école de Châlons de 1832 à 1835 et la figure 14 celle d'un des cubilots d'Indret de 1835 à 1837. A ces époques, pour n'en rien dire de plus, les fonderies de l'école de Châlons et d'Indret étaient des établissements en progrès, vu le petit nombre des usines qui s'occupaient alors de la refonte du fer cru.

J'ai décrit, dans mon édition de 1844, ces formes de cubilots. Je disais à ce moment: La forme intérieure des cubilots ne présente pas de règles fixes. Elle dépend de l'expérience, pour ne pas dire delà volonté des fondeurs, des matériaux à employer dans la construction, de la qualité de la fonte à mettre en fusion et de celle du combustible. On admet généra* lement les formes figures 6, 13 et 14. Toutefois, quand on n'a pas besoin de dépasser une certaine production et de chercher un agrandissement du creuset, on peut se tenir au profil de la figure 5 qui, par le travail, est bientôt ramené vers les formes et les proportions des types précédents.

J'aurais pu ajouter que les formes figures 2, 3 et 16 pouvaient se rap-

(1) La première édition de Karsten s'est produite en Allemagne vers 1816 ; la deuxième, parue en 1827, à Berlin, a été traduite et publiée en France, à Metz, par Culmann, en 1880.

procher également, par suite de l'usure aux tuyères, des formes que je Tiens d'indiquer.

A la même époque, la forme tronconique, avec le grand diamètre en haut, et la forme cylindrique, étaient encore usitées dans quelques fonderies. Cette dernière (flg. 2 et 16) se trouve en effet reproduite dans le tome I®'' du Portefeuille du Conservatoire des arts et métiers.

Quant au profil n"" 3, il a été plutôt employé, à ma connaissance^ pour des cubilots destinés & fondre de petites quantités de fer cru, à titre d'essai, ou encore à fondre le cuivre. C'est cette forme qui a été adoptée à Châlons par le chef de la fonderie Maillard, pour couler les pièces de bronze des pompes de la marine, dites de Poniifex. Ces pompes, cons* truites en grande quantité, vers 1834, comportaient des pièces qu'on devait couler au cubilot, parce que leur poids était supérieur à ce que pouvaient donner les fours à creusets existants.

De 1837 à 1850, les perfectionnements des cubilots, au point de vue de la forme intérieure, furent assez peu sensibles. Les bonnes fonderies étaient parvenues à dépenser 15 à 20 kilogrammes de coke pour 100 kilo* grammes de fonte obtenue. On trouvait ce résultat suffisant, alors que dix ans auparavant on dépensait presque le double, et l'on ne cherchait pas plus loin.

Les profils avaient passé des types figures 5, 6, 13 et 14, pi. 11, à celui de la figure 13, pi. 30, qui existait à l'école d'Angers en 1848, et à celui de Marquise (fig. 7, pi. 11) en 1850. Il se fit à ce moment un travail assez actif dans les fonderies, en vue d'étudier de nouvelles formes. Mon camarade le colonel d'artillerie Maillard, directeur de la fonderie de canons de Nevers, ramena les types de ses cubilots vers les formes figures 8 et 9, pi. 11, empruntées aUx hauts-fourneaux, pendant qu'à Marquise on essayait les profils 10 et 11, en partant du même principe, mais avec des cuves cylindriques au lieu de cuves tronconiques. Puis on arriva à la forme figure 12, indiquée par la disposition des cubilots Moline qui s'établirent vers 1854, à Marquise, au Creuset, à Pourchambault et dans quelques autres grandes usines. Et, depuis ce temps, cette forme, parfaitement rationnelle, qu'elle se tienne entre le profil figure 10 et le profil figure 12, a été successivement empruntée, à peu près, par toutes les fonderies, sauf des modifications de peu d'importance.

Les inventeurs survenus depuis, apportant les cubilots Ireland, Voisin, Krigar, se sont plus ou moins inspirés du type Moline; mais ils sont restés, en dehors de leurs perfectionnements, que nous aurons à examiner plus loin, dans les termes des cubilots à étalages d'une plus ou moins grande importance, soit dans les limites des types que nous venons de citer. En efl'et, le type Voisin (fig. 11) est dans les condi-

tions de la figure 10 de Marquise ou de Fourchambault 1854. Le type Biesse, dit de l'école d'Angers (pi. 12), se maintient entre les deux» en accentuant une sorte d'étalages entre la cuve et le creuset, et en laissant au creuset la perspective de s'agrandir à l'user. Le type Ireland (voir flg- 13) se rapporte au type Moline, sauf une diminution du diamètre de la cuve au gueulard. Enân un autre type Ireland, usité en Allemagne (flg. 20), ressemble absolument au type n"" 10. Et le cubilot dit de Hinion (voir flg. 22 et 23, pi. 15) est la reproduction de la forme Moline.

Sous ces divers rapports, les proflls des cubilots paraissent arrêtés pour un certain temps. Sauf les cas de perfectionnement touchant d'autres détails, comme un emploi particulier des combustibles, des gaz et toute combinaison imprévue venant changer essentiellement le mode de construction des appareils actuels, nous croyons que les formes figures 10 et 12 ou analogues sont le dernier mot du progrès, quant à présent.

En réalité, quels que soient les principes ayant déterminé les formes nouvelles dont nous parlons, il faut reconnaître que la disposition intérieure des cubilots peut être variable, si l'on tient compte de la quantité de fonte qu'on veut mettre en fusion dans un temps donné, du volume et de la pression du vent dont on dispose et de la qualité du combustible. Plus un cubilot a de faibles dimensions, moins sa forme est de nature à influencer d'une manière sérieuse les résultats de la fusion.

Dimensions et proportions, — Les conditions fort simples qui président à la mise en fasion de la fonte de fer permettent d'observer des règles moins rigoureuses que celles exigées pourle tracé des hauts-fourneaux. Comme pour ces appareils, on peut conclure que les cuves les moins élevées sont aussi les moins favorables à une consommation économique du combustible, la fonte pouvant être insuffisamment préparée quand elle arrive à la tuyère. 11 faut tenir compte, cependant, qu'il y aurait lieu de suivre une marche contraire à celle qu'on admettrait dans les hauts-fourneaux, si Ton devait brûler des charbons légers.

C'est par cette raison qu'on donne une élévation plus grande à un haut-fourneau marchant au coke qu'à un haut-fourneau marchant au charbon de bois, le coke ayant besoin d'être préparé plus longtemps à l'avance pour produire l'efifet utile.

On devra, au contraire, augmenter dans une certaine mesure la hauteur des cubilots, & mesure que la densité de combustible diminue, la fonte, par son poids, déplaçant les lits de coke et pouvant arriver en plus ou moins mauvais état de fusion dans le creuset, tandis que le combustible est brûlé sans profit au-dessus des tuyères.

Le rétrécissement de la partie inférieure de la cuve ou, si l'on veut, du creuset dans les cubilots, est considéré, de même que dans les hautsfourneaux, comme un moyen d'utiliser dans toute sa plénitude le calorique fourni par le combustible. Cette partie peut donc être rétrécie quand on n'a pas besoin d'obtenir rapidement une grande quantité de fonte^^quand la soufflerie manque de puissance et quand le coke est boursouflé et léger. D'un autre côté, on éprouve moins de déchet et les parois ne sont pas détruites aussi rapidement quand elles appartiennent à un creuset un peu large.

C'est sur ces bases que, suivant les besoins, la forme d'un cubilot peut être déterminée, par exemple, entre le type figure 10 et celui figure 12.

La hauteur des cubilots varie entre 2 mètres et 6 mètres. On ne donne pas moins de 2 mètres, même pour les plus petits cubilots n'ayant pas plus de 0n»,50 à 0™,60 de diamètre à la cuve, et on ne dépasse guère 5 mètres pour les cubilots les plus grands, ayant 1™,25, l^,W et même 2 mètres de diamètre au gueulard.

Le creuset doit être tenu d'autant plus grand qu'on veut amasser un bain plus considérable pour la coulée des grosses pièces. En tout cas, il est indispensable d'arrondir par un congé la partie inférieure du creuset se raccordant avec la sole et de donner à celle-ci une certaine pente, pour permettre l'écoulement plus facile du métal.

La section horizontale des cubilots est généralement circulaire. 11 est arrivé que quelques fondeurs ont recherché une section ovale ou rectangulaire à angles très arrondis pour des cubilots de dimensions extraordinaires. Cette disposition ne tend qu'à rendre la construction moins simple et plus difficile, sans profit pour la bonne marche et le rendement de l'appareil.

Dans les cubilots du type n"" 12, à creuset élargi, on donne ordinairement au creuset un diamètre égal aux Q/lO^^de celui de la cuve, et à la partie cylindrique réunissant la cuve au creuset, un diamètre égal à la moitié de celui de la cuve. Mais ces proportions ne font pas loi. Le diamètre du creuset dépend de la quantité de fonte qu'on veut retenir en fusion.

Il est des fondeurs qui préfèrent faire arriver dans une poche de coulée la fonte qui remplit le creuset, puis boucher et déboucher plusieurs fois pour verser, en diverses reprises successives, le métal à mesure qu'il descend, pendant la fusion.

Construction. — L'enveloppe des cubilots est établie en fonte ou en tôle. Elle s'appuie sur un massif en maçonnerie réfractaire, autant qu'il est possible, en briques dures ou en pierres de grès, reposant sur une fondation suffisante pour porter la charge de l'appareil.

La fondation en briques ou en moellons ordinaires est, en tout cas, de peu d'importance. Un mètre de hauteur suffit et au delà. Le massif dépasse la fondation de 0^,35 à 0°",50 au-dessus du sol. Il est recouvert d'une sorte de plaque d'assise en fonte, établie en deux parties simplement reliées Tune à l'autre par des agrafes, laquelle reçoit la base de l'enveloppe. Cette plaque reposant sur un coulis de sable réfractaire est percée d'un ou de plusieurs trous pour laisser passer les vapeurs. Elle est coupée, en vue de prévoir à l'avance la rupture qui l'atteindrait infailliblement, tôt ou tard, par suite des dilatations et des contractions à prévoir dans l'ensemble de l'appareil . Elle porte en outre une tablette bordée de deux nervures servant à établir le chenal par lequel doit s'écouler la fonte quand a lieu la percée. Une plaque de devant, également en fonte, protège la face du massif exposé au feu lors des coulées et des défoumements.

Les enveloppes en tôle sont aujourd'hui les plus communes. On emploie de vieux réservoirs, d'anciennes chaudières, qu'on complète au besoin par des cerclages en fer méplat ou en cornières. L'épaisseur de la tôle doit, toutefois, pour présenter quelque durée et quelque solidité, n'être pas moindre de? à8 millimètres. La fonte a un caractère de construction plus sérieux, surtout lorsque les enveloppes cylindriques sont faites au trousseau en une seule pièce ou en plusieurs tronçons s'eraboitant les uns sur les autres. Elle doit avoir, pour résister au mieux, une épaisseur de 25 à 30 millimètres pour le moins.

En principe, les cubilots étaient garnis de plaques, souvent coulées sur couche, disposées suivant une forme hexagonale ou octogonale et soutenues par des boulons^ des cercles et des tringles, comme on peut le voir par les figures 24 et 24 bis, 17 et 17 bis, qui appartiennent à des cubilots existant en 1835. Ces enveloppes, après tout suffisantes, ont été remplacées par les dispositions circulaires dont on retrouve l'ensemble aux figures 14 et 15, pi. 11, 12 et 13, pi. 36, et au cubilot dit de l'école d'Angers (fig. 1 et 2, pi. 12).

Des nervures dans les enveloppes en fonte, des cornières rivées dans celles en tôle, permettent d'appuyer les diverses parties en briques ou en sable de la cuve, des étalages ou d'une partie du creuset, de telle sorte qu'on puisse les enlever et les remplacer sans intéresser celles qui sont immédiatement placées au-dessus ou au-dessous. On laisse, quelle que soit la matière réfractaire employée au montage, un vide entre elle et l'enveloppe, lequel vide est rempli avec du sable brûlé ou des scories et forme une couche isolante qui permet la dilatation et la contraction de l'enveloppe, en même temps qu'elle diminue les déperditions de chaleur par rayonnement extérieur.

On emploie pour la construction des cubilots du sable réfractaire appliqué dans toutes les parties depuis la sole jusqu'au gueulard.

Cependant, dans les grands cubilots, une partie du creuset, les étalages, quand il y en a, et la cuve, sont construits, suivant les localités , en briques ou en grès réfractaires.

Les cubilots montés exclusivement en pisé sont établis suivant des mandrins placés & Tintérieur et contre lesquels on comprime fortement, en les foulant, le sable, Targile ou la composition réfractaire. Quand la matière a été solidement damée sur toute la hauteur et les mandrins retirés, on la rebat & nouveau pour la consolider à l'intérieur; puis on la taille suivant le tracé voulu et l'on recouvre la partie supérieure du gueulard d'un cercle en fonte qui protège les bords de la cuve contre le choc des matériaux jetés au fourneau.

On a eu soin de laisser, tout en opérant la foulée, la place des tuyères déterminée par des mandrins coniques en bois retirés après coup, en même temps que des évents do séchage montant au long de l'enveloppe depuis la naissance de la cuve, tout au moins, jusqu'au niveau du gueulard.

Si l'enveloppe est grande, ce qui n'est jamais un mal, et la cuve, au contraire, d'une faible capacité, on peut économiser le sable réfractaire, en le remplaçant par de vieilles briques appuyées contre l'enveloppe.

La garniture en pisé de sable réfractaire est plus économique que celle en briques. Elle a, du reste, un avantage, celui de pouvoir, aux environs des tuyères et dans le creuset, opérer les réparations journalières qui sont utiles pour maintenir la forme intérieure des cubilots à peu près dans un état normal. Aussi, généralement, construit-on la sole, le creuset, l'ouvrage et même les étalages en sable siliceux, la cuve en briques réfractaires de bonne qualité posées debout et la cheminée en briques ordinaires dures, posées à plat. Les briques de la cuve devraient être d'un modèle spécial à coins construit en conséquence. Quand on ne peut que difficilement se procurer de telles briques, on les emploie de forme ordinaire en les taillant par segments. Elles doivent être, au surplus, maçonnées avec grand soin et à l'aide d'un coulis réfractaire composé autant que possible d'éléments analogues à ceux qui ont servi à la fabrication des briques elles-mêmes. Les joints doivent être très minces et si les briques ne pincent pas à la queue, il faut les caler autant que possible avec des fragments d'autres briques, pour former des assises entrecroisées, uniformes et solidement reliées.

Les soles peuvent se faire avec un mélange de sable et de cailloux triturés, de même façon que nous avons indiqué pour le montage des petits hauts-fourneaux au charbon de bois. En marche, la partie du creuset avoisinant les tuyères, celle qui touche à la sole et la sole ellemême doivent être nettoyées, réparées et tenues en bon état chaque

jour. L'épaisseur de la sole, en sable ou pisé réfractaire, ne doit pas avoir moins de O'û^lO à 0",12.

Monte-charges. — Les monte-charges sont des dispositions les plus simples. Pour les cubilots de faibles dimensions, les charges sont montées à bras par l'escalier qui dessert la plate-forme. Ailleurs, on emploie un système de poulies ordinaires ou diflférentielles, installées sur un bâti de grue léger, ou encore des élévateurs à potence avec levier et contrepoids, montant les charges par petites parties à la fois.

Dans les usines plus importantes, on se sert d'élévateurs hydrauliques, tels que celui qui est représenté à la planche 11, âg. 20, ou des monte-charges à plateaux disposés sur une chaîne sans fin (fig. 5 et 6, pi. 10). Quand les cubilots sont adossés, le service des charges est plus facile ; mais il est assez rare qu'on puisse trouver, à bonne portée, une installation dans ces conditions.

Service des tuyères. — La position des tuyères doit avoir lieu dans les conditions les meilleures pour .transformer en acide carbonique l'oxyde de carbone que la combustion dégage à l'intérieur du four. La hauteur de l'axe des tuyères dépend de l'étendue des zones de combustio n.

Dans les cubilots de grandes, ou même de moyennes proportions, le combustible ne serait pas entièrement brûlé et la fusion se ferait imparfaitement, si l'on se servait d'une tuyère unique. Il faut donc au moins donner le vent par deux tuyères opposées placées à la même hauteur, en tenant leurs axes croisés de quelques centimètres.

A l'époque où nous avons traité, pour la première fois, la question qui nous occupe ici, on trouvait généralement que, pour concentrer dans le creuset une plus grande quantité de fonte, il était utile de super* poser sur une même ligne verticale plusieurs tuyères, ainsi qu'on peut voir par les figures 13, 14, 16, 17 et 24 de la planche 11.

Quand le métal fondu arrivait au niveau de la première tuyère, on bouchait cette tuyère avec un tampon de sable réfractaire, puis on ouvrait celle immédiatement au-dessus pour y mettre le vent. Cette opération se répétait pour les tuyères suivantes. Jusqu'à ce qu'on eût amassé dans le creuset la quantité de fonte nécessaire pour la coulée d'une grosse pièce. Aussitôt après cette coulée effectuée, on redescendait pour recommencer à souffler par la tuyère inférieure. Dans un cubilot élevé et avec une puissance de vent assez forte, on pouvait admettre que l'air introduit par deux tuyères placées immédiatement l'une audessus de l'autre devait, préalablement, élever la zone de préparation et diminuer la consommation du combustible, tout en réservant la qualité de la fonte.

Les tuyères superposées pouvaient être, dans ces conditions, placées

aux hauteurs suivantes, la première étant admise à 0™,30 ou 0™,35 et même 0>",40 de la sole, selon l'importance des cubilots. Les autres venaient, pour un cubilot de 3™,30 à 3™,50 de hauteur, dans les proportions suivantes :

De la première tuyère à la deuxième 0.32

De la deuxième tujère à la troisième 0.30

De la troisième tujère à la quatrième 0.28

De la quatrième tujère à la cinquième ......•• 0.26

De la cinquième tujère à la sixième 0.2(

Avec les procédés actuels, consistant à faire marcher les cubilots à flamme éteinte et à prendre la fonte au fur et à mesure que le creuset s'emplit, un tel nombre de tuyères superposées n'a plus de raison d'être. Il peut être réduit et même ramené à une seule rangée, avec tuyères multipliées, ainsi que cela a lieu dans certains appareils qui admettent, comme les cubilots Hintan, jusque douze tuyères agissant sur un même niveau.

Dans notre pensée, les tuyères placées à hauteurs successives et dont on ne se servait pas toujours, en utilisant l'une d'elles placée immédiatement au-dessus de son inférieure, n'avaient pas seulement pour but de relever le niveau de la fonte dans le creuset et de préparer la fusion dans les zones supérieures ; mais elles offraient un moyen de surveiller la préparation de la fusion et de réchaufferie métal lorsque, par un refroidissement accidentel de la cuve, il pouvait arriver aux tuyères inférieures dans un état de liquéfaction insuffisant.

Aujourd'hui, il est reconnu que deux rangées de tuyères superposées ou même une seule rangée de tuyères peuvent suffire, surtout dans les cubilots Moline qui ont une partie cylindrique raccordant la cuve et le creuset.

Aujourd'hui, certaines fonderies ont à peu près supprimé les tuyères et introduisent l'air dans les cubilots par une espèce de distributeur circulaire, le répartissant ainsi d'une façon régulière. Cette disposition, prônée par le professeur Dûrre, de l'École polytechnique d'Aixla-Chapelle, n'est pas nouvelle chez nous et a vraisemblablement précédé les essais tentés en Allemagne et ailleurs. Depuis vingt ans, on emploie à la fonderie de Tergnier un procédé semblable, vendu et appliqué pour la modique somme de cent francs par un ouvrier passant, qui allait de fonderie en fonderie proposer l'application de ce procédé.

De cette idée, dont nous n'avons pu retrouver l'origine exacte, il est tout au moins certain que tous les fours modernes qui, déjà, ont emprunté leurs profils aux cubilots Moline^ ont employé la répartition circulaire du vent ainsi qu'on la trouve dans les fours Ireland, Hinton, Voisin, Biesse et autres.

Sauf quelques détails dans Tapplication, ces diverses inventeurs se sont bornés à utiliser un procédé déjà vieux.

La disposition spéciale des tuyères de Tergnier telle qu'elle est montrée par la figure 18, pi. 11, existe encore aujourd'hui.

Détails accessoires. — Les porte-vent ont été perfectionnés ou du moins modifiés en vue des nouvelles dispositions des tuyères. Pour les cubilots marchant dans les conditions les plus simples, on a conservé les porte-vent à manchon portant des buses tournantes qui s'écartent assez du fourneau pour permettre le travail facile aux tuyères.

Les cubilots portent presque tous leur cheminée immédiatement installée sur l'enveloppe et la continuant. Cette disposition n'est pas nouvelle, ainsi qu'on peut le constater par les diverses figures 18 et 21, 1,4, 7 et 9 des planches 11 et 12, représentant des cubilots qui remontent à vingt-cinq ou trente ans. Aujourd'hui qu'on cherche à ne pas laisser passer de flamme au gueulard, on peut se demander s'il est bien utile de fermer plus ou moins hermétiquement les portes de chargement et de s'interdire la faculté de suivre l'aspect du gueulard sans monter sur la plateforme et sans ouvrir la porte de charge. Le plus souvent ces portes sont d'une dimension trop étroite pour permettre la répartition exacte et soignée de la charge, dans les cubilots à cuve de grand diamètre notamment.

Un perfectionnement meilleur est celui qui consiste à laisser à la partie inférieure des cubilots deux portières opposées, l'une servant à la distribution de la fonte, l'autre au décrassage ou à l'écoulement du laitier, qui doivent se faire autant qu'il est possible en dehors de l'atelier de fonderie. Dans cette hypothèse, la sole doit avoir une double pente, celle du côté du laitier étant un peu moins inclinée que celle du côté de la fonte.

Séchage et mise en feu, — Si le cubilot est neuf, le séchage exige certaines précautions, moins absolues que pour les hauts-fourneaux, mais cependant devant être prises en considération. On doit flamber etsécher à petit feu la garniture intérieure, pendant douze ou quinze heures, sui- ' vaut l'épaisseur du revêtement en sable ou en briques. Puis on remplit la capacité du four, suivant qu'il est besoin, en tout ou en partie, de coke embrasé, en ayant soin de laisser un courant d'air par l'ouverture de coulée devant laquelle on place une petite grille formée par des ringards placés en croix, pour empêcher le coke de descendre hors du fourneau avant son entière combustion. Lorsque l'intérieur du four a été amené au rouge blanc, on charge de nouveau combustible pour remplacer celui qui a été brûlé, on bouche le gueulard à peu près, à l'aide d'une plaque de tôle ou de fonte, et l'on fait agir doucement la

ventilation. La flamme rabattue da gueulard vers le trou de ooulée vient lécher la sole et la chauffer d'une façon assez énergique pour que le métal liquide puisse s'y rendre sans être refroidi et sans s'y attacher.

L'intérieur du cubilot étant chauffé suffisamment par ces diverses préparationSi on procède au bouchage de l'ouverture de coulée. Cette ouverture qui peut avoir 0«,90 à 0»,35 de largeur sur 0«n,40 à 0™,45 de hauteur, est fermée par un mureau de sable affermi par le battage en couche horizontale et que maintient une plaque de forte tôle soutenue par une barre de fer transversale reposant sur deux crampons scellés dans chacun des côtés de la portière. Le bouchage doit présenter une assez grande solidité pour résister à la pression de la fonte amassée dans Touvrage. Pendant cette opération, le jeu delà soufflerie est suspendu; mais, avant de reprendre le vent, on remplit le fourneau de coke, sur lequel on Jette la première charge de métal.

Les explications que nous venons de donner sont applicables au séchage et & la mise en feu d'un cubilot absolument neuf. D'autres moyens peuvent être employés pour arriver au même but, C'est une question d'expérience.

Quelques fondeurs remplissent le creuset de charbon de bois et la cuve. Jusqu'à la moitié ou au tiers de sa hauteur» de coke de gaz ou de coke léger, dit coke d'étuve ; puis ils achèvent le remplissage par des charges ordinaires de coke et de fonte. Enfin ils soufflent par le trou de laitier opposé & la porte de coulée, à l'aide d'un busillon provisoire. Et, quand se montrent les premières gouttes de fonte liquide, ils arrêtent ce mode de soufflerie pour donner le vent aux tuyères. Ce pro« cédé, consistant & chauffer la sole par voie directe, au lieu de la chauffer par flamme renversée, ainsi que nous venons de dire, peut être em«" ployé sans inconvénient. L'épaisseur des matériaux formant l'intérieur des cubilots n'est pas telle qu'elle ne puisse être rapidement séchée. Il s'agit en réalité de l'échauffer sans la détruire et d'arriver à porter le creuset et la sole à une température suffisante pour obtenir de la fonte aussi chaude que possible, dès le début de la fusion,

La durée des cuves dépend en partie de la qualité des matériaux em* ployés à leur construction. Certains cubilots ne pourront supporter que quelques Jourf de fondage, tandis que d'autres n'exigeront des répara^ tiens, en dehors du nettoiement Journalier, qu'après un certain temps de travail. Lorsque les parois ne sont pas trop détériorées, on évite la dépense toujours onéreuse d'une reconstruction complète, en se conten* tant de détacher, aveo un ringard, la croûte vitrifiée qui garnit Tintérieur du fourneau. Puis on raccorde, après l'avoir mouillée, la surface d!b 9able brûlé qui reste, et le« parois qu'on n'a pas démolies, par une

nouvelle épaisseur de sable réfractaire bieu comprimé & l'aide d'un fouloir en fer.

Un fourneau ainsi réparé ne demande pas un séchage aussi Ions et aussi dispendieux qu'un four neuf.

Pour mettre en feu un cubilot qui a d^jà servi, on le remplit plus ou moins de coke sur lequel on jette les premières charges. Bt, aussitôt que le feu s'est montré aux tuyères, on ferme l'ouverture de la coulée, au milieu de laquelle il suffit de conserver un trou de 0™,06 ou 0"i06 de diamètre, pour l'écoulement de la fonte, alors qu'on donne le vent. La flamme s'échappe à la fois par le gueulard et par l'orifice laissé à la portière. Celui-ci est bouché avec un tampon d'argile, au moment où Ton voit arriver les premières gouttes liquides du métal.

Lorsque la cuve est d'une grande capacité, le remplissage influe beaucoup sur la consommation du combustible eu égard à la fonte produite. On peut diminuer cette consommation en remplaçant un ou deux hectolitres de coke par une quantité semblable de tourbe ou de racines et d'étôles de bois dur. Il est inutile d'ailleurs d'emplir les fourneaux élevés jusqu'au gueulards avant de mettre la première charge,

Des charges el de la fusion, — Pour que le chargement soit exact et régulier, on devrait charger le métal au poids et le combustible au volume. Cependant, dans les usines où le coke est conservé à couvert, et où par conséquent sa pesanteur spécifique est peu variable, on a pris le parti de le consommer au poids, afin de s'en rendre un meilleur compte, attendu qu'il n'est guère possible d'évaluer le prix de revient de ce combustible autrement qu'en kilogrammes. En efi^et, soit qu'on carbonise la houille aux usines, soit qu'on tire le coke directement des houillères, les prix d'achat et de transport ne peuvent être calculés que suivant le poids.

Pour liquéfier 1,000 kilogrammes de fonte de fer, on employait dans les anciens fourneaux 170 kilogrammes de coke ou 830 & 450 litres, le volume des charges étant mis en rapport avec la grandeur du fourneau. Si par exemple, dans un cubilot de fortes dimensions, on chargeait 150 kilogrammes de fonte sur 24 ou 25 kilogrammes de coke, dans un cubilot moins grand on devait réduire ces charges d'un tiers , et dans un autre plus petit les scinder par moitié. Aujourd'hui, on procède autrement pour les charges qui, ainsi que nous l'expliquerons plus loin, sont devenues de plus en plus fortes. En général, si le combustible est pesant, on peut faire les charges moins grosses, mais il vaut mieux les augmenter s'il est léger, afin que les lits de charbon ne soient pas traversés, par la fonte,

Le travail d'un cubilot peut être confié & un fondeur et à un aide-

fondeur ou chargeur, si, les charges descendant rapidement, il y a beaucoup à fondre.

Lorsqu'on a peu de moules à couler, le fondeur se charge seul de la conduite du fourneau. Dans les petites fonderies, un des mouleurs ou le patron lui-même fait souvent Tofâce de fondeur.

Le travail du fondeur se borne à charger le cubilot, à nettoyer les tuyères et à distribuer la fonte aux ouvriers, suivant leurs besoins.

L'aide-fondeur est chargé de peser ou de mesurer les matériaux et de les monter sur la plate-forme du gueulard. La distribution de la fonte, quand les ouvriers ont un grand nombre de petits moules à couler, occupe tellement le fondeur, qu'il ne peut pas abandonner le trou de la coulée; c'est alors son aide qui fait les charges.

Les fondeurs aux cubilots sont ordinairement payés à la journée, et leur salaire, surtout quand on fond peu, a une certaine influence sur le prix de la fonte au creuset. Il vaudrait mieux, pour les engager à apporter le soin et l'économie nécessaires à leur travail, les payer à la tâche et mettre à leur charge les aides dont ils ont besoin ; mais, pour bien fixer le prix qu'ils doivent recevoir par mille kilogrammes de fer fondu, il ne faut pas négliger de prendre en considération la quantité de métal jetée au fourneau et les difficultés que présente l'approvisionnement du gueulard. 11 est donc nécessaire, pour ne pas tomber dans Terreur, de ne traiter au marchandage qu'après avoir pris la moyenne des dépenses à la journée pendant plusieurs mois (1).

Parmi la quantité de pièces que l'on doit jeter en moule, il en est qui exigent des fontes de qualités diflférentes. Il convient de couler la fonte grise et les mélanges de bonne fonte au début du travail, et de réserver la fonte blanche pour la fin de la journée. La transition d'un mélange à un autre ne doit pas avoir lieu brusquement. 11 faut donc, pour éviter une perturbation dans la fusion, avoir recours à quelques charges intermédiaires, plutôt en bonne qu'en mauvaise fonte, et même, au besoin, à quelques fausses charges ou charges de combustible seulement.

Le remplissage, avant de commencer les charges en métal, dépend de la capacité de l'ouvrage et du besoin qu'on a d'obtenir immédiatement de la fonte très chaude. 11 est subordonné aussi aux réparations plus ou moins importantes qu'on a dû faire aux étalages et aux environs des tuyères.

Dans les cas ordinaires, il suffit de charger du coke jusqu'à 0™,60 ou

(1) Certains directeurs de fonderies considèrent la fusion dans les Wilkinson oomme un travail de peu d'importance et la confient à des manœuvres, par un motif d'économie qui est loin d'être bien compris. On ne saurait trop prendre en considération le déchet, la dépense outrée de combustible, la mauvaise qualité de la fonte, les accidents aux tuyères et autres aventures à courir quand on emploie des ouvriers inhabiles» Il y a tout à gagner avec un bon fondeur.

0™,70 au-dessous des tuyères. Si la première fonte qui arrive n'est pas bien chaude, on l'emploie à couler des moulages massifs, qui ne demandent pas absolument de la fonte très liquide.

Le chef de fabrication ou le contremaître axent à chaque mouleur le tour qui lui est réservé pour prendre la fonte nécessaire au remplissage de ses moules.

Le fondeur perce avec un piquard le trou destiné à l'écoulement du métal fondu et distribue la fonte aux ouvriers suivant les instructions données. Quand il ne se présente plus personne ou que le creuset se vide, la coulée est arrêtée par un bouchage formé d'un tampon de terre molle fixé à l'extrémité d'un long manche en bois.

Il y a lieu, pour rendre les scories plus vives et plus coulantes, de jeter sur les charges quelques pelletées de castine, suivant qu'on a besoin de décrasser le fourneau plus souvent.

Le sable de moulage, dont il reste toujours quelques parties attachées à la fonte, les cendres fournies par le combustible, les parties de sable ou de briques détachées du fourneau, et autres éléments contribuant à la formation des scories, peuvent rendre celles-ci plus ou moins grasses et visqueuses. C'est à cause de cela que l'emploi de la castine, appliqué sans abus, est une chose utile ; il est bon, surtout, de développer la liquidité du laitier après les coulées de grosses pièces, pour que le décrassage se fasse plus aisément.

On a renoncé aux charges trop faibles en fonte, comme en combustible, parce qu'elles arrivaient aux tuyères avec une quantité de coke souvent insuffisante pour qu'elle pût déterminer la fusion complète du métal. La fonte chargée d'oxygène subit une sorte d'affinage à son passage à la tuyère, si elle est liquéfiée trop haut. Mais, d'un autre côté, si la fusion a lieu vers une zone trop rapprochée des tuyères, le métal peut arriver incomplètement liquide ou refroidi dans le creuset. Les cubilots sont des appareils d'une hauteur relativement faible dans lesquels les opérations touchant le traitement du métal, le chauffage préalable, la préparation, la détermination de la fusion, la fusion définitive, et enfin la liquéfaction absolue, s'effectuent avec une'assez grande rapidité pour qu'elles puissent être suivies, précisées ou prévues par un ouvrier intelligent. A l'aspect des tuyères, un bon fondeur est à même de déterminer avec précision, quand son fourneau est en marche normale, les zones où se circonscrivent les différentes évolutions du travail, depuis le chargement jusqu'à la coulée.

Du reste, ici comme dans les hauts-fourneaux, la charge en combustible doit demeurer fixe et celle du métal peut varier, s'il est nécessaire, pour rectifier et réchauffer l'allure du cubilot; ce qui, suivant ce que nous venons de dire, peut se faire en peu de temps.

Une question de grande importance, sur laquelle nous reviendrons.

est Oêllô qui touolie l'assortiment des charges en couches régulières et d'épaisseurs bien nitelées autant qu'au point de rue des fragments de fonte et de combustible» lesquels doivent être combinés, pour ne pas donner, notamment pour le coke, des éléments d'un volume trop variable. En d'autres termes, le coke doit être concassé en fragments aussi égaux que possible et d'un volume d'autant plus faible que les morceaux de fonte sont plus minces et plus légers.

Les charges en combustible doivent seulement pouvoir varier, comme volume, quand elles servent à accompagner de grosses pièces manquées qu'on n'a pu casser en débris assez faibles pour entrer dans les charges ordinaires.

En pareil cas aussi, le vent doit être augmenté, en même temps que la dose de castine à ajouter à la charge.

Les cubilots ne fonctionnent habituellement que pendant la Journée.

Cependant nous en avons maintenu en feu pendant des semaines entières pour le service d'une fabrication urgente de coussinets de chemins de fer. On travaillait jour et nuit. De temps en temps, on faisait deux ou trois fausses charges et l'on décrassait pour continuer à desservir le moulage qui se relayait par équipes. Nous avons employé alors des cubilots portatifs, placés sur des trucks en fonte, et d'un diamètre de 1 mètre seulement à la cuve, pouvant, avec un ventilateur mû par une locomobile, produire 1,B00 à 2,000 kilogrammes de fonte a l'heure, soit avec les temps perdus, les décrassages, les arrêts momentanés, environ 30 à 35 tonnes par vingt-quatre heures. On marchait ainsi du lundi au samedi. L'installation du moulage avait lieu sous des baraquements provisoires et la fabrication se suivait en dehors des autres travaux courants de l'usine. On put livrer ainsi, en dehors de la production habituelle, une quantité considérable de coussinets destinés aux Compagnies des chemins de fer du Aiidi et de rouest.

Dans le travail ordinaire des cubilots, à la an de la journée, lorsque les dernières charges ont été faites, dont une ou deux sans coke, il s'élève dans la cuve une température telle que la fonte est liquéfiée rapidement en traversant les lits de combustible, à mesure que le cubilot se vide.

La fusion terminée, on brise à coups de ringard le rempart de sable qui garnit la portière de coulée, on laisse écouler le laitier avec le peu de fonte qu'il entraîne avec lui, et l'on débraise, en retirant, avec une griffe, le coke non brûlé pouvant rester dans le fourneau. Ce coke, défoumé, est arrosé vigoureusement, puis nettoyé, tamisé et trié, quand il est refroidi, pour servir, soit au remplissage du matin dans les cubilots, soit au séchage des moules.

Dans les établissements où l'on fond tous les jours du matin au ftoir.

on peut économiser le ooke de remplissage en jetant dans la cuve» au moment de cesser le travail, • deux ou trois charges de coke sur les* quelles on dispose des charges de métal et de combustible. Après avoir déblayé et nettoyé la sole, on bouche hermétiquement toutes les cuver» tures, trou de coulée, tuyères et gueulard. Et, quand on reprend lé travail, le lendemain matin, on obtient en peu de temps de la fonte liquide.

Les outils des fondeurs au cubilot sont peu nombreux. Ils se composent de quelques ringards, piquards ou aiguilles en fer rond de diverses grosseurs pour nettoyer la sole, travailler aux tuyères et percer les trous de coulée ; de quelques manches en bols garnis d'une tête en fonte sur laquelle on assujettit les tampons d'argile et de sable gras qui servent à boucher; d'une griffe et d'un crochet pour nettoyer la sole quand on a terminé la fusion; d'un crochet ou fourgon en fer pour faire descendre les charges $ de seaui pour éteindre le coke quand on le retire en débraisant le fourneau ; d'une plaque de fonte soutenue par un étai en fer pour garantir les ouvriers et pour servir d'appui au crochet à tirer le coke; de plusieurs mandrins, cylindriques et coniques, pour les remontages et les réparations à la cuve, au creuset et aux tuyères; de brouettes, auges, lattes, couteaux, grattoirs et râoloirs, enfin de tous outils dont on se sert pour les réparations et l'entretien.

Distribution du vent, — L'ouverture des buses est de plus en plus variable avec les cubilots actuels. Elle est subordonnée à la quantité des tuyères, à l'importance des soufQeries avec ou sans pression. Aussi voit-on des buses dont le diamètre ne dépasse pas 0™,05 et d'autres dont le diamètre atteint 0™,20 et plus .

Si Ton n'utilise qu'une ou deux tuyères et qu'on se restreigne à un trop faible diamètre de busillon, on sera en tout cas dans de mauvaises conditions, la fonte en fusion pouvant être affinée à son passage à la tuyère, ou tout au moins être blanchie en même temps qu'elle éprouve*» rait un déchet plus accentué.

Sachant qu'il faut environ 10 mètres cubes d'air pour brûler 1 kilogramme de coke dense, dit de cubilot, on peut se servir de cette base, combinée avec le volume des charges, pour déterminer la quantité d'air qui devra être introduite dans le cubilot, en un temps donné, la pression du vent se tenant entre 0n>,025 et 0",030 de mercure.

Il importe de prendre en considération la hauteur du fourneau et son volume intérieur. En tout état de cause, il vaut mieux prévoir une consommation élevée de Tair à dépenser et attribuer aux ventilateurs, comme à la force motrice qui les conduit, plutôt une puissance trop grande que trop faible.

Des tables ont été formées par des métallurgistes pour indiquer les

volumes d'air que peuvent fournir» par minute, à diverses pressions, des buses de diamètres déterminés.

Nous donnerons un résumé de Tune d'elles, celle de Neuschild, qui pourra être utile aux praticiens, en leur évitant des calculs du reste faciles (page 141).

Un vent trop rapide déplace le charbon, dont il consume une quantité considérable sans utilité, et tend à donner de la fonte blanche.

Un vent dont la vitesse est trop faible, lorsque le fourneau est large, ne donne pas assez de chaleur et blanchit la fonte, qui devient louche à tel point qu'elle coule avec beaucoup de difficulté. — On doit craindre de la voir s'arrêter dans le creuset et y former une masse figée qu'on ne pourrait enlever qu'en démontant le cubilot. Cependant, dans une cuve étroite, un vent faible, s'il ne l'est pas par trop, ne nuira qu'à la célérité de la fusion.

La vitesse du vent doit toujours être proportionnée à la qualité du combustible et à la grosseur des morceaux de fer cru qu'on veut liquéfier.

11 faudrait, pour bien faire, qu'on pût ne charger (ce qui n'est pas toujours facile) que des] morceaux de 100 à 160 centimètres cubes ; mais, pour que le travail soit toujours le même, on peut compenser, dans les charges, les bocages et les saumons. La variation qui existe dans la durée de fusion de ces deux espèces de fonte est très grande, puisqu'on fondrait dans une heure 12 à 1,600 kilogrammes de bocages menus, tandis que, dans le même temps, toutes choses égales d'ailleurs, on pourrait tout au plus liquéfier 800 kilogrammes de saumons.

Déchet. — Le déchet du fer refondu est déterminé principalement par la nature du métal, par la qualité du combustible et par la direction du vent.

On ne pourrait obtenir de la fonte grise, en refondant de la fonte blanche, sans brûler une grande quantité de charbon, sans augmenter le déchet et sans risquer de détruire beaucoup plus promptement les parois du fourneau.

Si la fonte est grise, si la vitesse du vent est convenable, si le coke est pur, le déchet peut ne s'élever qu'à 5 ou 6 p. 0/0. Dans le cas contraire, il peut monter jusqu'à 15 ou 20 p. 0/0. On comprendra que le déchet doit être énorme quand on refond des brocailles ou des menus bocages blancs.

Même en bonne marche, la quantité de fonte perdue à la deuxième fusion doit toujours s'estimer au moins à 8 ou 10 p. 0/0, à cause des grenailles qui sont retenues dans les scories ou qui sont répandues par les mouleurs sur le sol de l'usine.

Dans les fonderies où l'on emploie de bonnes fontes bien propres, en

GO

OQ H QQ

co

si

co

co

co

co