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Il est facile de voir, par ces résultats, que la vapeur d'eau a diminué sensiblement dans les dernières expériences, c'est-à-dire lorsque le gaz est recueilli au point le plus rapproché du ventre du fourneau; plus bas encore, en prenant du gaz à la tuyère, M. Ebelmen n'a plus rencontré que de l'acide carbonique et de l'azote. On reconnaîtra aussi, que la combustion des produits gazeux d'un haut- fourneau, va en augmentant à mesure qu'on les prend à des distances de plus en plus grandes du gueulard, la quantité des gaz, et celle de la vapeur d'eau qu'ils contiennent, dépendant d'ailleurs de la nature du minerai et du fondant, du combustible, des dimensions du haut-fourneau et enfin de son allure. On peut craindre cependant, en extrayant les gaz trop au-dessous du gueulard, de causer un dérangement nuisible à la marche du fourneau, lacalcination et la réduction s'opérant moins bien dans les parties les plus hautes de la cuve. Il est donc important de limiter la prise des gaz, de telle sorte, qu'elle soit à l'abri de tels inconvénients pour un haut-fourneau ordinaire au charbon de bois, entre 0,30 à 0,^ de sa hauteur totale, mais il est essentiel qu'elle demeure fixée entre le ventre et le gueulard. On peut se tenir dans ces régions où les gaz se composent généralement pour 100 parties : de 13 acide carbonique, 23 oxyde de carbone, 5 hydrogène, 59 azote ; ils ne retiennent alors qu'une très petite quantité de vapeur d'eau, et la température de leur combustion peut s'élever à 1500*.

Quand la prise des gaz a lieu aux 0,30 ou 0,40 de la hauteur du fourneau, on établit la communication avec la cuve, par une, deux et jusqu'à six ouvertures rectangulaires, selon la capacité du haut-fourneau. Les premiers essais de Robin, à Niéderbronn, l'ont conduit à trouver dans les flammes perdues, une force de 54 à 72 chevaux, suivant l'allure plus ou moins chaude du fourneau. Depuis, nous avons reconnu, au haut-fourneau de Tusey, que la moitié des gaz recueillis pouvait suffire au chaufl'age d'une machine de 16 chevaux et d'un appareil à vent chaud.

Nous avons pu, en outre, expérimenter la portée calorifique des gaz en obtenant la fusion du cuivre dans un creuset placé sous la voûte d'un petit four, que traversait la flamme à sa sortie de l'appareil à air chaud et même, parvenir à fondre, au moyen des gaz d'assez gros morceaux de métal. Ces expériences nous ont prouvé qu'avec un four, bien construit, on pouvait obtenir non seulement la fusion de la fonte, mais encore la rendre assez liquide pour qu'elle pût être coulée en moules.

De tels résultats n'ont-ils pas été les précurseurs de l'application des idées qui ont amené l'invention des fours Siemens?

Nous disions alors, que l'emploi des gaz allait devenir un des éléments nouveaux de la prospérité des usines à fer, et que l'art des forges, en même temps que la fonderie, devait en profiter incontestablement.

L'appareil Robin, comme tous les autres systèmes, ayant pour but d'entraîner, par un tirage forcé, les gaz recueillis au gueulard, n'est pas exempt des inconvénients qui rendent souvent irrégulière la marche des hauts-fourneaux. Plusieurs métallurgistes ont pensé que le tirage provoquant une forte expansion de flammes au gueulard, élève la température dans les parties supérieures du fourneau, aux dépens de la portion de l'ouvrage où s'opère la fusion, circonstance qui amène aussi la descente inégale des charges. Ces accidents sont plus particulièrement redoutables dans les hauts-fourneaux en moulage, où leur influence n'est pas assez nuisible, du reste, pour qu'on ait pu s'en préoccuper longtemps.

Les premiers appareils pour utiliser les gaz, tant au gueulard que sur le sol de l'usine, ont été appliqués dans les fonderies de Tusey, du Vald'Osne et de Fourchambault.

Nos éditions précédentes ont donné* à ce sujet, des détails qui n'ont plus leur raison d'être, les chaudières, les appareils à air chaud et les accessoires principaux du système, ayant à peu près disparu dans des transformations successives.

En effet, les procédés d'emploi des gaz perdus ont été considérablement simplifiés, depuis les premières applications qui ont eu lieu vers 1837 ou 1838. Tous les appareils compliqués pour la distribution et la combustion des gaz ont fait place à des dispositions généralement très simples, qui permettent d'amener aujourd'hui les gaz jusqu'au lieu d'emploi, par des conduits en tôle débarrassés de tous détails inutiles ou encombrants, et de les brûler au moment où ils se mélangent avec l'air atmosphérique. On a supprimé le concours des appareils spéciaux imaginés pour mélangçr l'air et le gaz ou pour favoriser la combustion, tels que les buses à jeux d'orgue et à sifflets.

Les usines ayant conservé les buses a gaz compliquées du système Thomas et Laurens, ou plutôt du système Robin, reconnaissent qu'avec la buse ordinaire de forme aplatie, sans aucun compartiment ou cloison pour amener l'air extérieur qui afflue, toujours en assez grande quantité dans les foyers, on obtient un emploi des gaz très suffisant pour assurer la combustion.. Les nouvelles buses sont placées en s'inclinant au-dessus des portières de chargement des fours; et l'on prétend que les ' gaz brûlent mieux de cette façon qu'en les faisant plonger sous les foyers. A part ce résultat, plus ou moins authentique, il est certain, qu'avec les buses ainsi disposées la porte de chargement demeure libre et permet au besoin de marcher à la houille, si l'on veut supprimer l'emploi des gaz. Tout au moins, peut-on les aider par un feu soutenu sur la grille, ce qui devient une ressource, alors qu'ils se montrent moins abondants que d'ordinaire pour une cause quelconque.

Les appareils nettoyeurs ont été pour laplupart supprimés, nofcimment

ceux qui, placés près des gueulards ou des foyers à chauffer, pouvaient être encombrants .

Les usines ayant gardé ces appareils reconnaissent qu'ils sont insuffisants pour nettoyer parfaitement les gaz, et surtout pour bien nettoyer en marche (1).

On s'est borné, dans un certain nombre d'usines, à placer des seaux à eau à la partie inférieure des tuyaux descendant les gaz, ou des réservoirs disposés de distance en distance, sur les conduites horizontales ; et encore, à employer les tuyaux Gibon, applicables seulement sur les conduites de niveau. Ces tuyaux étaient des cylindres en tôle, non fermés, et dont l'un des bords se recourbe longitudinalement vers l'intérieur, tandis que l'autre bord s'écarte pour laisser passer une raclette allant chercher dans l'eau, k la partie inférieure des conduites, les poussières venues s'y condenser.

Cette disposition pouvait permettre de nettoyer en marche, puisque l'eau qui garnit les cylindres fait obturateur et empêche les gaz de s'échapper pendant qu'on retire les poussières ; mais, elle présentait des embarras sérieux comme installation et aussi, comme, inconvénient de mouiller les gaz déjà, par moments, assez humides d'euxmêmes.

Aussi, dût-on, à peu près partout, conserver les seaux à eau et les tampons mobiles, ou les clapets, placés aussi rapprochés que possible sur les lignes de tuyaux, et suffisant pour un nettoyage rapide et partiel, pendant les arrêts des fourneaux.

Avec des tuyaux à grand diamètre, le nettoiement est plus facile et la circulation des gaz qui s'écoulent, sans pression, se fait beaucoup plus librement que dans les tuyaux étroits. On n'a pas, comme dans ces tuyaux, des contre-pressions qui font refiuer lesgaz vers le haut des conduits , et qui, amènent des amas susceptibles de s'enfiammer et de détonner.

Le diamètre des tuyaux, porté en principe à 0»",50, a été reconnu partout comme insuffisant. On est arrivé à 0™,65 ou O"™,?© pour les fourneaux de moyennes dimensions et à 0",75 et 0",80 pour les grands fourneaux au coke. Quand une circonstance quelconque empêche l'emploi de tuyaux à grande section, on peut avoir deux ou trois prises de gaz, et, par conséquent, deux ou trois conduites au lieu d'une seule, en leur donnant un diamètre plus faible, Cela présente quelques avantages*

(1) C'était du moins ropinîon des directeurs des diverses fonderies du Centre, Mazières, Fourcbambault, Torteron, Saint-Jacques et Montluçon, que nous avons visitées vers 1853 et 1854, alors que la plupart de ces usines avaient des difficultés avec Thomas et Laurens, qui prétendaient feire rentrer dans leurs brevets, tous les perfectionnements accomplis.

quand les gaz sont destinés à être utilisés dans plusieurs directions, et pour chauffer des appareils de nature diverses.

La prise des gaz au gueulard a continué à se faire par une ouverture placée, selon les fourneaux, en contre-bas de l^jSO à 2°,50 du niveau du guqulard, étant encore protégée par un cylindre, ou trémie en tôle ou en fonte, plongeant à O^jôO ou 0'",70 en dessous de Toriflce de sortie.

Au lieu d'une seule ouverture, on préfère, quand la masse des fourneaux le permet, une galerie circulaire environnant le gueulard et recevant les gaz au moyen d'un certain nombre d'ouvertures, régulièrement espacées et de sections mises en rapport avec les débouchés réservés aux gaz.

Presque toutes les usines ont appliqué des dispositions particulières aux prises de gaz et aux cylindres plongeants, en même temps qu'elles ont adopté la fermeture hermétique du gueulard pendant les intervalles entre les charges. Ce dernier procédé par lequel on utilise d'une manière presque absolue, la totalité des gaz produits, a paru, présenter, d'assez sérieux inconvénients, qui ont fait proscrire par quelques maîtres de forges, la fermeture des gueulards, malgré l'avantage incontestable qu'elle a, de fournir des éléments qui seraient perdus sans elle.

Des expériences concluantes ont fait voir, en effet, que la marche à gueulard fermé, élève la température vers le gueulard et augmente la consommation du combustible dans le fourneau, de telle sorte que, l'excédant de consommation n'est pas compensé par les avantages à retirer d'une plus grande quantité de gaz recueillis.

D'autres raisons peuvent être encore opposées à la fermeture des gueulards.

On met en avant: les accidents que détermine la projection de flamme produite, par les gaz qui s'échappent en abondance du gueulard, quand on soulève la cloche pour charger;

La difficulté d'aborder commodément le gueulard pour étaler convenablement la charge ;

Les frais d'entretien et de réparation de l'appareil ;

Le temps perdu pour ouvrir le gueulard et le refermer ;

L'augmentation du nombre des ouvriers chargeurs pour que la charge se fasse promptement et que les ouvriers puissent se relayer lorsqu'ils sont à demi-asphyxiés ;

L'impossibilité de suivre l'aspect du gueulard et la descente des charges, ou autrement, la surveillance rendue beaucoup moins facile ;

La crainte que, dans les moments où les fourneaux sont embarrassés, et alors qu'on est dans la nécessité d'arrêter le vent, il y ait refoulement des gaz, par les tuyères, avec flammes et explosion au cas où les porte- vent seraient mal fermés.

Ces diverses considérations sont plus ou moins spécieuses. La ques-

— notion de consommation poussée à l'exagération par la clôture du gueulard doit être, pensons-nous, la question dominante.

Par le procédé de fermeture (flg. 8, pi. 8), appliqué, il y a quelques années, aux usines de Torteron et de Saint-Jacques-Montluçon, on est arrivé à un mode de chargement plus expéditif et plus commode pour la répartition de la charge, que celui de la fermeture hydraulique.

Le gueulard est garni d'une boite circulaire s'élargissant en dehors et supportant, à son milieu, une cheminée surmontée d'un clapet d'échappement qu'on laisse, d'habitude, assez ouvert pour faire échapper un peu de gaz avec flamme éclairant le gueulard. Cette garniture porte en outre une couronne concentrique qui laisse entre elle et la boîte, un vide de 0",15 à 0'",20, et sert, après avoir divisé la charge, à l'aider à s'étaler uniformément en prenant une forme annulaire. La même boîte est fermée par une couronne en tôle disposée en tronc de cône, dont la partie inférieure, ou la plus grande base, vient s'appuyer, d'une part, sur la cheminée et d'autre part, sur la boîte. On commence à charger le minerai, qui fait obturateur, puis la castine et le charbon.

La charge se fait ainsi alors que l'appareil est fermé. On la fait tomber quand il est' temps, en soulevant la couronne qui la supporte.

Cet appareil permet de charger avec plus de soin, qu'en employant la fermeture hydraulique. Il a l'avantage de ne laisser le gueulard entr'ouvert que pendant des temps très courts. Mais il doit se trouver trop en plein-feu pour ne pas être brûlé ou dérangé facilement. Il obstrue du reste assez la vue du gueulard pour qu'on ne puisse suivre attentivement la marche du fourneau par la descente des charges et l'aspect de la flamme.

De ces données, passablement compliquées et dites du Système Coingt, ont été déduites d'autres dispositions particulières, telles que les appareils Prenat et Escalle; le premier, recueillant le gaz à la circonférence le second, au centre, de même que l'appareil Minary. Puis, est survenu l'appareil Chadefaud, installé à Denain et à Anzin, lequel est basé sur un arrangement plus simple.

En 1853, après une visite dans un grand nombre d'établissements métallurgiques, où les procédés d'emploi des gaz étaient en usage, nous nous sommes arrêtés, pour les usines de Marquise, où tous les anciens appareils ont été supprimés, aux dispositions suivantes qui ramènent les applications connues à leur plus grande simplicité, et qui, au moment où nous écrivons ces lignes, donnent encore toutes satisfactions, quant aux résultats qu'on en attendait, la fermeture complète du gueulard ayant été d'ailleurs repoussée en principe.

Prise des gaz. — On emploie aujourd'hui une double galerie circu-

laire avec carneaux entre-croisés pour briser le courant des gaz à leur sortie et arrêter les poussières. Les ouvertures placées entre2et 3 mètres au niveau du gueulard au nombre de huit, sont disposées avec inclinaison assez grande pour éviter de retenir des fractions de la charge, laquelle n'est pas reçue dans un cylindre plongeur. Ces orifices sont réglés, eu égard à la première galerie circulaire, de telle sorte que les regards établis au niveau du sol, pour le nettoiement de ladite galerie, viennent permettre de nettoyer, en même temps, les parties placées au dessous, qui pourraient se trouver encombrées.

Les tj^pes plus généralement usités, pour la prise des gaz au gueulard, sont ceux dits :

Appareil Coingc, installé aux fourneaux de Saint- Jacques.

Appareil de Torleron, à l'usine de ce nom.

Appareil Chadefaud.

Appareil appelé Cup and cône, imité d'un système beaucoup employé en Angleterre et aujourd'hui recherché en France, pour sa simplicité et sa solidité.

Ces divers appareils sont représentés à la planche 8, par les figures suivantes :

Figure 8. — Disposition Thomas et Daveron, employée en 1861 à l'usine de Montluçon-Saint-Jacques, et, remplacée depuis par la disposition du système Coingt.

Figure 9. — La trémie en forme de tronc de oône renversé, reçoit un couvercle dont la section circulaire également en tronc de cône, disposé en sens inverse, se soulève à l'aide d'un appareil, grue ou levier, et laisse passer la charge qui glisse au long des parois de la cuve et de celles du tube central, servant à guider le couvercle. Depuis, l'appareil Coingt a été, lui-même, remplacé par une disposition nouvelle, mais beaucoup trop compliquée et prenant le gaz au centre.

Figure 10. — Prise de gaz à la circonférence appliquée, aux haut«fournaux de Pont-à-Mousson. C'est la disposition de l'appareil Chadefaud (fig. 11) employé à Anzin, lequel, du reste, est également emprunté à l'agencement particulier, adopté par la plupart des hauts-fournaux du Cleveland en Angleterre et connu sous le nom de Cup and cône. On charge en abaissant le tronc de cône installé dans l'axe du fourneau, et l'on obtient l'obturation nécessaire entre les charges, par le relèvement de ce cône, ce qui se fait à l'aide d'un levier disposé pour la commodité du gueulard.

Figure 12. — Prise de gaz centrale, système Minary, permettant d'amener la charge sur le gueulard à l'aide de wagons. Tout l'appareil distributeur est insUillé sur le gueulard, au centre duquel les wagons viennent se vider. L'appareil Escalle (fig. 13), installé à Givors, est disposé pour obtenir le même résultat, à l'aide de deux wagons, arri-

Tant de chaque côté du distributeur central. Ces dispositions sont faciles à comprendre, en considérant les figures, lesquelles peuvent se passer de légende.

Conduite des gaz, — A chacun des fourneaux de Marquise, un tuyau on tôle adapté directement sur la galerie circulaire extérieure, est placé le plus possible suivant des directions verticales ou inclinées, ayant à ses extrémités des clapets ou bacs à eau pour faciliter Tenlèvement des poussières pendant les arrêts. Les tuyaux, descendant des divers fourneaux, viennent se réunir sur une conduite générale alimentant les chaudières à l'aide de becs ramenés à la section rectangulaire, et portent à leur talon une petite porte de regard, devant servir au besoin à introduire de Tair à mélanger au gaz. Par conséquent» aucun appareil de lavage ou de nettoiement, et de tous côtés des tuyaux de 0*,70 et 0*,80 de diamètre d'un abord facile, avec des clapets et des portières en nombre suffisant pour nettoyer rapidement pendant les arrêts des coulées, lesquels, d'ailleurs, sont toujours plus longs dans les fourneaux en moulages que dans les fourneaux marchant en gueuses.

Chaque fourneau, nettoyé tous les huit jours, fournit en moyenne, tant dans les galeries que dans les tuyaux, environs à 6 hectolitres de poussière. Le dessous des chaudières est sali promptement, mais comme on nettoie chacun des divers groupes de générateurs tous les quinze jours, cela n'a pas d'inconvénient.

Chaque chaudière de 30 chevaux, ayant marché quinze jours, donne 2 à 3 hectolitres de poussière, plus légère et plus tenue que celle recueillie dans les tuyaux et dans les galeries.

Les bacs à eau sont en très petit nombre. Toutefois, nous avons pensé qu'il n'y avait pas lieu de les supprimer entièrement. S'ils ne contribuent pas beaucoup à retenir les poussières, ils aident les gaz, quelquefois un peu secs, à se saturer d'humidité et à brûler plus lentement et plus complètement, Ils sont aussi un préservatif contre les disjonctions des tuyaux, quand accidentellement, il se produit des explosions.

Machines soufflantes. — Nous résumerons, uniquement au point de vue historique, la description des anciennes souffleries qui tendent à disparaître de jour en jour.

Les vieux types de machines soufflantes à peu près les seuls restés dans les hauts-fourneaux, sont les souffleries à pistons, en bois ou en fonte. Le principe de ces machines consiste à comprimer l'air par une surface mobile qui se rapproche d'une surface fixe. La surface mobile, ou autrement dit le piston, glisse à frottement contre les parois d'une

capacité prismatique ou cylindrique. C'est de sa parfaite adhéreuce aux caisses ou aux cylindres qui la contiennent que dépsnd le rendement plus ou moins précis des machines soufflantes.

Il existe encore aujourd'hui, dans de rares usines, des soufflets de différentes formes, exigeant tous, eu égard à la quantité de vent qu'ils fournissent, des emplacements relativement considérables. Ces soufflets d'un prix élevé et d'un entretien coûteux demandent (quoique fournissant moins d'air que les machines à pistons), une force motrice comparativement plus grande.

Plusieurs établissements du midi de la France ont conservé les machines soufflantes appelées trompes. Ces appareils primitifs exigeant une grande chute d'eau et ne pouvant alimenter que les hauts-fourneaux de petites dimensions, ne sont possibles que dans les localités où elles présentent peu de frais d'établissement. Le mécanisme des trompes est fort simple, il est basé sur l'effet d'un courant d'eau entraîné par des tuyaux dans une caisse hermétiquement fermée, sauf en deux ouvertures, l'une pour l'écoulement de l'eau, après qu'elle a produit l'effet utile, l'autre pour la sortie de l'air que l'eau a chassé devant elle en s'engouffrant dans l'appareil. Quoique la masse d'air amené par l'eau, soit augmentée à son arrivée dans la caisse, de l'air contenu aussi dans l'eau, et qui est séparé lorsque celle-ci vient se briser sur le fond du récipient, il est facile de s'assurer que la quantité de vent fournie par les trompes est comme celle donnée par les soufflets, inférieure, toutes choses égales, au produit des souffleries à piston.

La machine soufflante indiquée pi. 3, par les figures 1 et 2, anciennement établie au fourneau de Demange-aux-Ëaux (Meuse), est mue par une roue hydraulique de côté. Elle se compose de quatre pistons à bases carrées, qui fonctionnent alternativement dans des caisses R pourvues de soupapes c, à leur partie supérieure et reposant sur des colonnes en fonte. Chacun des pistons est muni de deux soupapes, qui se soulèvent lorsqu'il descend, pour donner entrée dans la caisse à l'air aspiré et refoulé dans un récipient en bois contenant environ 5 mètres cubes, d'où il est chassé au fourneau.

La mise en mouvement s'explique aisément par l'examen des figures. Les manivelles sont calées sur les arbres moteurs, de telle sorte que l'un des pistons arrivant au bas de sa course, le deuxième se trouve en haut, le troisième au milieu en montant» et le quatrième au milieu en descendant. Cet agencement est nécessaire pour que l'effet de la machine n'éprouve pas d'interruption. La course des pistons est 1",45 ; ils donnent chacun trois coups par minute.

La construction de cette soufflerie a été faite avec quelque soin. Les caisses sont pourvues de doubles enveloppes en planches de sapin séparées par des peaux de mouton ; leur surface intérieure parfaitement

drcrsée, est un peu savonneuse afin de faciliter le glissement. Les pistons sont garnis en cuir doux, maintenu par des bandes de Ter plat; ils sont joints à leur tige par un solide emmanchement à boulons. Les soupapes sont montées sur un cadre en fer, et le pourtour, sur lequel elles reposent, est bordé d'une bande de cuir à poil.

Les machines soufflantes, cylindriques en fonte, peuvent comprendre deux ou môme quatre cylindres soufflants. Il y a plus d'avantage à construire ces machines à deux cylindres au moyen desquels on peut, sans une grande augmentation de force, obtenir plus de vent que dans les machines à un cylindre.

Mais, comme le mécanisme des machines à un seul cylindre peut être réduit à des dispositions fort simples, et comme d'ailleurs on peut arriver à produire la quantité d'air nécessaire à un haut-fourneau au charbon de bois, de dimensions ordinaires, avec un cylindre d'une capacité raisonnable et sans rechercher une trop grande vitesse, cette disposition est admise de préférence, étant entendu qu'elle est établie à double effet

En 1839, il n'existait à Tusey, qu'une seule machine soufflante, qui avait et qui a encore pour moteur une très belle roue hydraulique (1). L'importance de la fabrication exigeant qu'on fit marcher tous les jours la fonderie de deuxième fusion, nous forçait à imprimer à cette soufflerie une très grande vitesse, îiîïn d'obtenir le vent nécessaire et il arrivait, malgré cela, que cette vitesse préjudiciable au jeu de la machine, ne nous était pas suffisante. Cette circonstance et le manque d'eau pendant une partie de l'été amenèrent le montage d'une machine à vapeur de seize chevaux, du système oscillant Cave qui fut adjointe au moteur hydraulique pour permettre l'établissement d'une nouvelle machine soufflante que nous rappelons par la figure 3, pi. 2. Cette soufflerie n'est pas visible sur la pi. 4, donnant la disposition générale de l'appareil que nous avons fait construire, et dont une élévation longitudinale sufflt pour faire comprendre la portée et l'ensemble du mécanisme très simple et très complet que nous nous dispenserons de décrire. Cet appareil existe encore aujourd'hui, depuis quarante ans, et n'a jamais donné lieu à aucune modiflcation ni réparation importante. Cependant, en vue d'un deuxième haut- fourneau, l'on a fait

(1) Cette roue R (pL 4) reçoit Teau en dessus, et a 8",75 de diamètre . Les augets dont la largeur est de l^jGlô sont montés sur deux couronnes en fonte liées elles-mêmes aux moyeux aussi en fonte, par des tringles en fer de 0^,054 de diamètre. Les deux couronnes composées chacune de douze courbes réunies par des boulons, sont maintenues par des entretoises en foute dont l'assemblage est commun avec celui des bras de la roue. Le périmètre d'une des couronnes est divisé en 516 dents dont Tengrenage donne le mouvement à la soufHerie par un pignon de 97 dents.

sgouter récemment un nouveau moteur à vapeur, du système horizontal, construit par Artige et de la force de 20 chevaux.

Dans les machines à cylindres, la section des soupapes d'aspiration varie du 1/15 au 1/12 de la section du cylindre soufflant pour des vitesses de piston comprises entre O^.SO et Q^,7o, et du 1/10 au 1/0 pour des vitesses comprises entre O^jTS et 1",00.

Pour les machines à caisses carrées, la section des soupapes d'aspiration se tient entre le 1/16 et le 1/20 de celle de la caisse : la vitesse du piston varie entre 0",35 et 0",30 par seconde.

Pour les deux espèces de machines, la section des soupapes d'expiration se maintient entre le 1/15 ou le 1/20 environ de celle de la capacité soufflante. Les tuyaux de conduite doivent avoir une section égale à celle des soupapes d'expiration. On doit s'abstenir de multiplier les coudes et, en tout cas, il convient de les arrondir sur de grands rayons. La résistance qu'ils opposent au parcours de l'air est sensiblement proportionnelle au carré de la vitesse du fluide qui les parcourt et au carré du sinus de l'angle qu'ils forment. Suivant les expériences de l'ingénieur d'Aubuisson, on aurait reconnu qu'au-delà d'un certain nombre de coudes, la résistance diminuait plutôt qu'elle n'augmentait. Ainsi, 15 coudes, par exemple, donnaient moins de résistance que 7 de modèle semblable. Ce serait là, un fait à constater par de nouvelles épreuves; on l'admettrait encore, au ca^ d'une pression rigoureusement constante, mais il doit être sujet à discussion pour les souffleries dont la pression, quels^ue soient les régulateurs, est fréquemment sujette à des intermittences.

La pression de l'air dans les cylindres soufflants, doit être plus grande qu'à la sortie de la buse, de la quantité nécessaire pour soulever les soupapes d'expiration, comme pour vaincre le frottement dans le régulateur et dans les tuyaux de conduite qui amènent le vent aux tuyères. La diflérence accusée par le manomètre de la soufflerie et celui des tuyères peut donner, dans les meilleures conditions, une perte de pression de 1/10 à 1/12 entre l'appareil soufflant et le hautfourneau.

Dans les machines soufflantes, à cylindre en fonte, le rapport du volume d'air expulsé, est, par rapport au volume engendré par le piston égal à 0,75. Pour les machines à caisses carrées, ce rapport égale 0,55 seulement.

Désignant par V le volume efifectif d'air à 0* et sous la pression 0,76, que doit fournir la machine, par minute, on calcule le diamètre et la course du piston pour fournir un volume V (1 + al). — A, étant le coefficient de dilatation de l'air, égal à environ 0,004 «t l la température de l'air.

Si ron représente par :

D, le diamètre du piston cylindriqm^ — h, la course de ce piston, — n^ le nombre de coups de piston par minute^ — C, le côté du piston carré.

Le volume engendré par un piston circulaire, en une minute, sera : 0,75 1/4 w D* À n et par un piston carré, C* k n.

On aura successivement pour chacune des deux machines^ en substituant,

0,75 -î- w D2 A n = Y (1 + 0,004 et 0,55 C* A » = V (4 + 0,004 0- Faisant I = 20°, chiffre de la température moyenne, il vient :

D« = 1,834 ^ et 0» = 1,964 ^ ' h n h n

Pour les machines à cylindre, la vitesse du piston variant de 0,50 à

I mètre par seconde, on fait ordinairement A, la course du piston égale au diamètre D.

Désignant par v la vitesse du piston, on a :

» A=:60r, et par suite D« = 1,834 ^7r-=0>031-.

La course des pistons, dans les caisses carrées en bois, ne dépasse pas habituellement 0»,65; le côté du carré variant de 1 mètre à l'»,50.—

II serait mauvais de lui faire excéder cette dernière limite.

La marche d'un haut-fourneau dépend beaucoup de la construction précise de la machine soufflante qui ne doit jamais être insufflsante et dont le produit doit dépasser de l/b à 1/4 le résultat des calculs qu'on aura pu faire à l'avance.

La quantité de fonte produite étant proportionnelle à la quantité d'air lancé, et réciproquement, il est facile, lorsqu'on connaît les dimensions d'un haut-fourneau, de déterminer celles de la machine soufflante. Sans nous arrêter aux calculs, nous nous bornerons à noter cette donnée pratique qu'un haut-fourneau de 12 mètres de hauteur, produisant 3,000 à 3,500 kilogrammes de fonte, par vingt-quatre heures, avec des minerais moyennement fusibles, pour la réduction desquels on consomme environ 20 à 21 kilolitres de charbon de bois, doit recevoir 45 à 80 mètres cubes d'air par minute.

Or, pour qu'on puisse compter en tous temps sur ce chiffi^ de consommation, nous conseillerons l'emploi d'une machine soufflante pouvant produire sans fatigue 60 à 70 mètres cubes par minute.

étant donnée la nature des minerais à traiter, il est aisé de déterminer la quantité de charbon nécessaire pour les réduire et les mettre en fusion. D'un autre côté, comme on connaît la somme d'air utile pour la

combustion d'une certaine quantité de clvarbon, on peut déduire également de ces indications, les dimensions principales à attribuer aux organes de la machine soufflante.

On sait, en effet, par des expériences connues, que 100 kilogrammes de charbon exigent pour être brûlés, 251 kilog, 03 d'oxygène, soit 175 mètres cubes 7, puisque le mètre cube d'oxygène pèse 1 kilog. 432. Or, le poids du mètre cube d'air atmosphérique pouvant être considéré comme étant de 1 kilog. 30, si l'on admet, que ce dernier contienne 21 p. 0/0 d'oxygène, les 175 mètres cubes 7 de ce gaz correspondront à 826 mètres cubes 66 d'air atmosphérique, qui pèseront 1,087 kilog. 65.

Partant de ces principes, supposons qu'on yeuille établir un hautfourneau produisant3,500 kilogrammes de fonte par vingt-quatre heures, avec des charbons pesant 225 kilogrammes le mètre cube, et des minerais demandant pour produire 1,000 kilogrammes de fer fondu, 5 mètres cubes de charbon, soit 1,125 kilogrammes.

La dépense du charbon pour 100 kilogrammes de fonte serait de 0^,05 cubes ou 112 kilog. 50. — Si le fourneau produit 3,500 kilogrammes par jour il usera 17-,50 cubes de charbon ou 3,037 kilog. 50 qui exigeront pour brûler, d'après ce que nous venons de dire, 32,944 mètres cubes d*air atmosphérique, équivalant à 42,827 kilogrammes, d'où l'on extrait la dépense par minute, qui s'élève à 22«,37 cubes, ou 29 kilog. 74, chiflï'es au moyen desquels on peut déterminer la force de la machine soufflante.

Ce calcul fort simple et à la portée de tous les constructeurs, n'est pas d'une exactitude absolument rigoureuse parce qu'on suppose, contre toute vraisemblance, que tout le charbon est converti en acide carbonique et non en oxyde de carbone, et parce que la dose d'oxygène que contiennent les minerais n'est pas prise en considération, bien qu'elle serve à brûler une partie du charbon. Mais comme l'irrégularité qui proviendrait de causes semblables, ne tendrait qu'à augmenter les résultats du calcul et par suite les dimensions de la soufflerie, on verrait de nouveau qu'il est essentiel d'établir les machines soufflantes, de telle sorte qu'elles produisent 1/5 à 1/4 de plus que la dépense des hauts-fourneaux.

Depuis 1870, l'emploi des machines à vapeur, combinées avec les souffleries a été vivement recherché par les maîtres de forges. Au lieu d'énormes souffleries à balanciers, qui exigeaient un mécanisme compliqué, des fondations et des bâtiments considérables, les nouvelles usines en construction ou les anciennes usines en voie d'accroissement, se sont empressées d'adopter les nouveaux appareils qui prennent moins de place et coûtent moins cher.

Dans la disposition de ces machines, chaque constructeur a apporté

les idées nées des habitudes de sa fabrication^ ou résultant d'opinions plus ou moins fondées.

Thomas et Laurens ont, des premiers, fait établir dans les ateliers Parcot et Cail, des souffleries horizontales à mouvement direct. Ces machines, pour lesquelles ils ont pris un brevet en 184G, se sont fait remarquer : P par une disposition particulière du tiroir, appliqué sur l'un des côtés latéraux du cylindre soufflant et remplaçant les soupapes et clapets, adoptés d'ordinaire pour l'entrée et la sortie de l'air; 2* par l'emploi de la détente variable et de la condensation, permettant d'augmenter ou de diminuer dans de grandes limites la puissance et la vitesse de la machine, et conséquemment la quantité d'air à injecter; d<>, enfln, par l'agencement de la pompe à air qui se trouve dans une direction inclinée au lieu d'être verticale et qui fonctionne à double effet.

En 1847, les mêmes ingénieurs, de société avec la maison Cail, prirent un nouveau brevet de soufflerie horizontale à vapeur, appelée soufflerie aspirante et foulante à action directe. Dans ce système, le cylindre à vapeur est très rapproché du cylindre soufflant dont il n'est séparé que par une simple boîte à étoupes. Une tige, commune aux pistons des deux cylindres et prolongée en dehors de chacun d'eux, afin d'être mieux guidée, transmet par une bielle, le mouvement du piston à vapeur à la manivelle montée sur l'arbre de couche du volant, lequel se trouve de la sorte placé en dehors et à l'extrémité de la machine. La pompe à air est mise en mouvement par un balancier vertical oscillant, à la partie supérieure, par le T de jonction de la bielle et de la tige du piston à vapeur. •

Malgré la réduction des dimensions des pièces, en vue de la marche à grande vitesse, ces machines, rendues assez encombrantes à cause des parties accessoires de la condensation, n'ont pas donné tout le service économique qu'en attendaient leurs auteurs.

La marche rapide poussée jusqu'à 100 et 150 révolutions par minute, ne leur a pas été favorable. On a trouvé qu'elles se détraquaient facilement et on leur a reproché leur manque de puissance et leur insuffisance.

On comprendra, en effet, que les tiroirs de la soufflerie fonctionnant beaucoup trop vite, prennent et refoulent trop rapidement l'air aspiré, pour qu'une partie de l'effet utile ne soit pas détruit. Dans quelques usines où l'on avait monté ces souffleries à grande vitesse, il a fallu les ramener à une vitesse moyenne, et comme le volume des cylindres soufflants, était calculé suivant le débit d'un nombre exagéré de coups de piston, et par conséquent très réduit, on a dû, tout naturellement, se trouver en présence d'appareils relativement très faibles.

Cet écueil a été compris par le Creuset qui, tout d'abord a construit

des machines fonctionnant au maximum de 70 ou 80 tours ; par les établissements Gavé qui sont rentrés complètement dans la limite de vitesse habituelle des machines à balancier, soit 18 ou^20 tours par minute, et également par la maison Farcot qui, ayant cessé de construire les appareils Thomas et Laurens, est arrivée à établir des machines travaillant en marche moyenne, entre 30 et 35 tours.

J'ai fait établir en 1858, pour le service des usines de Marquise, une soufflerie à double cylindre fonctionnant avec vitesse normale de 35 tours et donnant, bien qu'elle puisse marcher jusqu'à 60 ou 70 tours, tout le maximum de rendement, sans dépasser la limite 40 ou 45 tours.

Cette machine, dont les cylindres soufflants ont 1 mètre de diamètre et I mètre de course, suffit, en marchant à 30 ou 35 tours, pour l'alimentation d'un haut-fourneau, au coke, de grande dimension, soufflé avec deux buses de 80 à 90 millimètres de diamètre et à la pression de 0,08 de mercure. Elle fonctionne à haute pression, par détente variable sans condensation et est d'une grande simplicité en même temps que d'une grande solidité. Chacun des cylindres soufflants est commandé par un cylindre à vapeur correspondant, avec tige unique portant le piston soufflant et le piston moteur. Un arbre, doublement coudé et muni d'un volant à chacune de ses extrémités, rend le mouvement alternatif, lequel assure une grande régularité dans la marche.

Les pistons soufflants, pourvus de rainures à la circonférence, comme ceux des machines de grande vitesse, du système Flaud, retiennent une nappe d'air qui fait joint et évite l'emploi de toute espèce de garniture. Les clapets sont remplacés par des tiroirs, très élargis, disposés sur le dessus des cylindres ; et l'entrée de l'air se fait par dv*s oriflces ménagés sur les côtés de la boîte à tiroirs, la sortie ayant lieu par une colonne ascendante placée dans la partie supérieure de la même boîte.

Tout l'appareil, occupant une longueur totale de 7'",30 et une largeur de 2'",82, compris l'emplacement d'un petit cheval alimentaire, est assis bur une plaque de fondation d'une seule pièce, laquelle donne une grande rigidité a l'ensemble.

Il ne possède, comme on peut le voir par cette courte description, qu'un très petit nombre de joints ou d'assemblages qui rendent la marche sûre et l'entretien peu dispendieux. C'est, en un mot, l'application la plus simple et la plus économique du système horizontal, tout au moins comme mode de construction. L'emploi de la haute pression, sans condensation, pourrait rendre cette machine d'une marche assez coûteuse; mais il faut penser que, dans les usines, où Ton utilise les gaz perdus pour le chauffage des chaudières, cette condition n'a pas une portée de même nature que s'il s'agissait d'un chauffage au charbon.

Réservée du reste, comme appareil de secours, en cas de réparations

fort rares aux grandes machines à balancier des hauts-fourneaux de Marquise, cette soufflerie servait rarement et était utilisée en dernier lieu, pour envoyer de l'air chaud dans les grandes étuves spéciales servant au séchage des moules de tuyaux coulés debout.

Vers le même temps, mon camarade Cadiat construisait, pour les fourneaux de Decazeville, une machine plus simple encore que celle qui vient d'être décrite et dans laquelle la puissance de la vapeur était transmise directement au piston du cylindre soufflant, sans balancier, bielle, ni volant ou autre intermédiaire.

Dans cette machine à haute pression, n'ayant ni détente ni condensation, Cadiat ne s'était, pas plus que moi à Marquise, préoccupé de la consommation du combustible; il cherchait, avant tout, la construction la plus simple et les frais d'installation les moins élevés.

Les deux cylindres sont installés horizontalement sur la même plaque de fondation. Leurs pistons sont montés sur un axe commun supporté en dehors des cylindres par des boîtes à étoupes et dirigé par des galets à gorge. La distribution de vapeur a lieu par un tiroir que mettent en mouvement des tasseaux fixés sur la tige des pistons et agissant sur un double système de leviers.

Les couvercles du cylindre à vent portent des soupapes en cuir simplement disposées pour l'entrée et la sortie de l'air ; les pistons des "garnitures sont en cuir embouti. Enfin, des heurtoirs en bois et en acier, composés de lames, comme celles des ressorts de voitures, sont établis aux deux extrémités de la machine, pour recevoir les chocs et en amortir les eflets.

Il n'est pas possible de trouver une disposition plus primitive, tout le travail de l'appareil consistant dans un mouvement de va-etvient de pistons poussés à droite ou à gauche, par l'introduction alternative de la vapeur.

La vitesse est réglée suivant la dépense d'air qui se fait aux tuyères; Un régulateur à ailettes suffit pour cela, toutes les fois que les écarts de vitesse ne sontpas trop brusques; mais il est tout à fait insuffisant quand on travaille avec des pressions variables. Alors la tige du piston va donner de la tête contre les heurtoirs, avec dételles secousses que l'appareil est aisément détraqué. Aussi est-ce un inconvénient assez grave, pour qu'il soit préférable, à quelques dépenses près, d'adopter les machines à manivelle, bielle et volant.

Une machine horizontale, construite par Gavé, pour l'un des fourneaux de l'usine deCommentry, est formée de deux cylindres soufflants accolés, conduits par un seul cylindre à vapeur. Elle donne à la vitesse de 17 tours et a la pression de 1 mètre d'eau, un volume de 130 à 135 mètres cubes de vent. Cette machine, sans détente ni condensation, dans laquelle le cylindre à vapeur a 0™,42 de diamètre, les

cylindres à vent ayant 1">,34 de diamètre et Qf^M de course, marche à la pression de 3 atmosphères et fournit une force effective de 20 à 23 chevaux .

D'autres applications de systèmes nouveaux ont encore été cherchés. Par exemple : des machines verticales à mouvement direct, le cylindre à vapeur reposant sur une plaque de fondation fixée au sol et le cjrlin-* dre soufflant étant élevé sur un entablement porté par des coloûnes.

De pareilles machines, au contraire^ ayant comme au Creuset» le cylindre soufflant à la base et le cylindre moteur avec le volant au sommet.

Ces dernières paraissent plus défectueuses que les précédentes. L'instabilité de la machine du Creuzot, si elle n'a pas été modifiée^ était telle^ en effet, que par suite des vibrations dans l'ensemble^ on ne pouvait dépasser sans danger la vitesse de 1,20.

Toutes ces machines bien considérées, on doit avouer que les grandes exploitations pourvues de vastes hauts-fourneaux au coke, tels qu'ils ont été adoptés dans ces dernières années, font mieux de sHmposer des sacrifices, et de ne pas reculer devant la dépense d'installation des fortes machines à balanciers, telles qu'on les construisait il y a vingt-cinq ou trente ans, et dont le type, représenté à la planche 5, est celui delà meilleure des trois machines analogues existant à Marquise. Ce type auquel nous n'avons jamais vu, pendant plus de quinze ans, demander une réparation sérieuse ou un arrêt bien long, est certainement celui que, sauf quelques modifications de détails, nous admettrions encore de préférence .

Régulateurs, — Toutes les machines soufflantes, à pistons, doivent être pourvues de régulateurs, afin que le vent puisse être projeté au haut-fourneau d'une manière uniforme et continue.

Plusieurs usines ont adopté l'emploi des régulateurs à capacité constante, comme celui de Tusey, indiqué par la lettre B (pi. 4). Ces régulateurs sont certainement avantageux, en ce sens qu'une fois bien établis, ils n'exigent aucun entretien ; mais leur construction, en maçonnerie, est d'un prix élevé et demande les plus grandes précautions. D'ailleurs, on ne trouve pas toujours, des emplacements convenables. On doit employer pour l'établissement de tels réservoirs des pierres de taille, scellées à plein ciment, dans toute leur épaisseur j les joints à l'intérieur doivent être parfaitement calfatés et recouverts, au besoin, de papier goudronné. De plus, 11 y a lieu de les munir de soupapes d'évacuation pour réserver, à l'air comprimé, des issues éventuelles.

On emploie de préférence les réservoirs-régulateurs construits en fonte, ou en tôle rivée.

Les bases de leur construction et leur prix de revient peuvent être

calcalésen se basant sur une contenance dépassant trente fois au moins celle des cylindres soufflants de forme cylindrique.

Pour régulariser le jeu 'des machines soufflantes, on se sert également de cylindres alésés, dans lesquels se meuvent à frottement des pistons qui sont, en leur surface supérieure, mis en contact avec Tair atmosphérique et qui à leur surface inférieure, reçoivent la pression du vent chassé par la soufflerie. La figure 6 de la pL 3 suffit pour donner une idée de cette sorte d'appareil dit régulateur à frottement ou à piston flottant.

Leur perfection dépend, comme dans les machines soufflantes, de la précision apportée dans l'sgustement du piston et en outre de son poids calculé en vue de régler uniformément Técoulement de l'eau. Le volume du cylindre régulateur doit être environ deux fois plus grand que celui du cylindre soufflant.

On peut se servir aussi de simples soufflets agissant comme régulateurs et même de cloches mobiles en tôle plongeant dans des cuves remplies d'eau. L'air pénètre par la partie supérieure de la cloche qui subit, en s'élevant ou en descendant, les variations de la pression.

On ne saurait se dispenser de donner aux cloches régulatrices une capacité ayant au moins douze à quinze fois le volume du cylindre de la soufflerie. Dans ces conditions, leur construction est dispendieuse. Aussi servent-elles plutôt dans les usines à gaz que dans les hauts-fourneaux.

La position des usines et les exigences des localités déterminent naturellement le mode de régulateurs à employer. Toutefois, on admet aujourd'hui, d'une manière générale, les réservoirs à air, cylindriques en tôle, de 1™,50 à 2 mètres de diamètre placés horizontalement sur des consoles ou des chevalets, ou même debout, de telle façon, qu'on puisse les entretenir aisément. Si pour les besoins du service, il est nécessaire de les descendre en contre-bas du sol, on peut les enfermer dans des canaux en maçonnerie recouverts d'un plancher ou d'un dallage mobile qui permettent de les visiter et d'entretenir la tôle en bon état de conservation en la recouvrant d'une couche de peinture ou de coaltar, toutes les fois qu'il est nécessaire.

Ustensiles pour distribuer et régler le vent. — La distribution régulière du vent est indispensable. Aussi, convient-il de régler la pression à l'aide de manomètres placés aux tuyères et à la soufflerie.

On se servait, en principe, de manomètres à eau, qui employaient des tubes très grands pour mesurer de faibles pressions. Cette disposition peu commode, a été remplacée par des manomètres au mercure.

Les dispositions les plus simples, pour distribuer lèvent aux tuyères.

sont les meilleures. A cet égard, le robinet (figures 17,18 et 19, pi. 7), peut être recommandé.

D'une disposition pratique, d'entretien et de réparation faciles, il se relie à la tubulure qui porte la buse en fonte à manchon alésé, glissant à frottement sur une culotte de même matière. L'ouvrier fondeur doit pouvoir la faire manœuvrer aisément au moyen de deux poignées en fer ou d'une manivelle dont l'arbre porte un pignon conduisant une crémaillère.

A l'extrémité de ce manchon cylindrique qui n'est proprement dit qu'un porte-buse, on assemble une buse conique en tôle de 0*",40 à 0™,50 de longueur. Le plus grand diamètre de l'orifice qui donne le vent, a environ 0™,085 dans les hauts-fourneaux au charbon de bois. Cet orifice est rétréci à volonté par des busilions en fer dont le diamètre varie, ou encore par la substitution d'une buse à une autre. La buse porte à son extrémité une rondelle qui fait obturateur dans la tuyère.

Les robinets en usage pour la distribution du vent dans les hautsfourneaux sont de formes variées. Les figures 21, 22, 23 et 25, pi. 7, donnent les détails d'un robinet à clef pouvant remplacer le robinet à soupape que nous venons de décrire. Les figures 13 et 16 représentent un robinet dont l'emploi convient aux souffleries à air chaud .

D'autres robinets ou valves dont l'agencement est suffisamment indiqué par les dessins, sont représentés par les figures 5 6, 9 et 10. De même le tuyau compensateur utile quand l'air est chauffé (fig. 24, même pi. 7).

Considérations sur la vitesse de Fair, — Le volume de l'air dépend de sa vitesse et réciproquement. Il est facile de concevoir que toutes les conditions restant les mêmes, une certaine masse d'air chassée par un petit orifice, atteindrait, en se comprimant, beaucoup plus de vitesse que si cette même quantité s'écoulait dans le même temps par une ouverture beaucoup plus grande. Par suite de ce raisonnement, on comprendra comment une machine soufflante de faible dimension, ne doit fournir un grand volume d'air qu'en diminuant la pression, puisque la vitesse du vent ne peut être augmentée que par le rétrécissement des buses ou par un mouvement plus accéléré donné à la soufflerie.

L'observation, par un compte-tours, du nombre de coups de piston donnés par minute, fournira la quantité de vent lancé dans le même temps. On pourra dès lors établir pour guider le conducteur de la soufflerie, un tableau indiquant le produit en mètres cubes de deux, de trois, de quatre, etc de vingt coups de piston, etc.

Pour obtenir en dernier lieu la vitesse du vent, il suffit d'établir la proportion que voici: la surface du piston est à celle de la buse comme la vitesse du vent est à celle du piston. Supposons que la machine

donne dix coups de piston par minute, la vitesse dé oeltli-ci sera (1",33 X 2) X 10 ou 26'",60. Si Ton admet que la buse présente une surface de 50 centimètres carrés, on aura :

50 : 1130 :: 26,60 : x la vitesse du vent, soit 345n>,80 par minute.

Hauts-Fourneaux

Définitions, — Avant de parler des hauts-fourneaux, nous donnerons quelques définitions consacrées par la pratique.

On appelle masse, massif ou (our, l'ensemble de la maçonnerie d'un haut fourneau.

Le gueulard est Toriflce où sont précipités les matériaux. Le corps du fourneau se compose de deux troncs de cônes de hauteurs inégales, rapprochés par leur plus grande base. Le premier de ces troncs de cône qui s'étend jusqu'au gueulard prend le nom de cuve. Le deuxième forme les étalages, dont la surface environnante, comme d'ailleurs toute celle qui descend jusqu'au fond de fourneau compose les parois, La circonférence de rencontre entre la cuve et les étalages, s'appelle le ventre i c'est la partie la plus large du haut-fourneau.

L'ouvrage est l'espace qui s'étend depuis les tuyères jusqu'à la naissance des étalages ; on donne aussi le nom général d'ouvrage à toute la partie basse du fourneau comprise entre la sole et les étalages. Le creu^ sel est la capacité placée au dessous des tuyères. La partie extérieure du creuset s'appelle avant-creuset.

Les tuyères sont les ouvertures pax^ lesquelles le vent est introduit dans le fourneau ; le nez ou muscat* d'une tuyère, est le côté qui est présenté au feu. Dans les fourneaux n'ayant qu'une seule tuyère, on appelle con^re-^vent, la partie des parois qui lui fait face. On donne le nom de costières, aux deux faces de l'ouvrage où sont placées les tuyères.

L'avant-creuset est fermé par un rempart incliné et recouvert d'une plaque de fonte dite la dame, sur laquelle s'écoulent les laitiers. La face opposée à la dame, est la rustine.

Le recouvrement ménagé sur la partie du creuset qui s'avance hors du fourneau s'appelle la fausse tympe. Il est protégé à l'endroit où s'échappe la flamme par la tympe, bloc le plus souvent en fonte. Sur la iympe est appuyé le tacret, plaque également en fonte destinée à supporter le massif extérieur de l'ouvrage au dessus de la fausse tympe et à le garantir contre les atteintes de la" flamme.

Pour rendre sensibles ces difl^érentes définitions, nous renvoyons aux figures 1, 2, 3 et 4 de la pi. 7, donnant une élévation, une coupe horizontale et deux coupes verticales, la première par les tuyères, la deuxième suivant la longueur du creuset, du haut-fourneau de Tusey.

Chacune des parties que nous avons indiquéesi est aiOfectée d'une lettre spéciale suffisante pour la faire reconnaître, en se servant de la légende suivante :

A, le massif. — a, le gueulard. — i, la cuve. — c, les étalages. — rf, la sole. — e c, le ventre. — m, l'ouvrage. — n, le creuset. — o l'avant creuset. — i i, les tuyères. — r, la rustine. — f, la fausse tympo. — c, la tympe. — t, le tacret. — *. la dame. — 0, la cheminée où est pratiquée la portière de chargement v. — D, petite étuve établie derrière la rustine. — s s, distribution du vent. — g g g, soupiraux ménagés dans le massif pour l'échappement des vapeurs lors du séchage et des mises en feu. — / /, boucliers qui retiennent des tirants en fer, au moyen desquels la maçonnerie est consolidée.

Dispositions el dimensions principales, — Les dimensions à donner aux hauts-fourneaux dépendent principalement du volume d'air destiné â les alimenter. Pour fixer la relation qui doit exister entre la largeur et la hauteur de l'ouvrage, il faut prendre en considération la nature du minerai et celle du combustible, la quantité et la qualité de la fonte qu'on veut obtenir.

Il importe beaucoup que la largeur au ventre soit déterminée exactement, car elle exerce une grande influence sur la production des hauts-fourneaux. Il n'existe aucune règle certaine pour déduire cette dimension de principes ou de faits établis. Cependant, il est possible de s'appuyer sur des données à peu près exactes, étant connues la nature des minerais et celle des charbons que Ton doit consommer, ainsi que la quantité de fonte que l'on veut obtenir. Qu'on ait à établir un fourneau au charbon de bois, devant produire 3,500 kilogrammes de fonte par vingt-quatre heures, avec des minerais rendant environ 35 0/0, d'une fusion facile, demandant 112 kilogrammes de charbon pour 100 kilogrammes de fonte, on trouvera qu'il faut brûler 3,920 kilogrammes de charbon par vingt-quatre heures, soit, par heure, 103 kilog. 33. Or, en s'appuyant sur ce que la quantité de charbon brûlé, peut être de 90 kilogrammes environ, par heure et par mètre carré de section et en divisant par ce nombre 105 kilog. 33, on trouvera également que la surface de la section au ventre est égale à l"j81, qui correspond à un diamètre de 1«»,525.

La quantité d'air ramenée à la densité atmosphérique dont on peut disposer étantdonnée, on peutégalement déterminer la largeur au ventre d'un haut-fourneau quelconque. Supposons, par exemple, qu'on puisse se procurer seulement 22",87 cubes de vent par minute et qu'on veuille avec cclaalimenter un haut-fourneau dont la section au ventre n'est pas connue. Et, admettons, suivant les expériences acquises, qu'un fourneau doit recevoir en moyenne 13'",88 cubes d'air par minute et par mètre

carré de section. En divisant 22™,88 cubes ^ par ce nombre on aura 1»,64 de section au ventre, soit un diamètre de 1",43.

En se servant des données dont nous avons fait usage plus haut, il serait aisé de trouver à la suite des calculs précédents, le produit moyen en fonte par vingt-quatre heures, suivant l'espèce des minerais à traiter.

Cependant, les moyens de calculer le diamètre au ventre des hautsfourneaux ne donnent pas de résultats assez exacts pour qu'on puisse les employer sans qu'on les mette d'accord avec l'expérience. Celle-ci démontre en effet que le haut-fourneau dont nous venons de parler, produisant 3,500 kilogrammes de fonte par vingt-quatre heures, avec des minerais moyennement fusibles, rendant environ 35 p. 0/0 et fondus avec 1 , 120 kilogrammes de charbon de bois par tonne de fonte, devait avoir au moins 2«,15 à 2"',40de diamètre au ventre, résultat très différent. Il est vrai qu'il importe d'avoir égard à la hauteur totale du fourneau; mais comme celle-ci est supposée ne pas dépasser cinq fois le diamètre au ventre, nous sommes fondés à croire qu'un fourneau ayant 1"^,525 produirait difficilement 3,500 kilogrammes par vingt quatre heures, même avec une machine soufflante d'une grande puissance.

La hauteur totale des hauts-fourneaux, alimentés par le- charbon de bois, varie entre 6 mètres à 12 mètres. Elle excède rarement ce dernier chiffre ; toutefois elle ne doit pas être au dessous du premier, même en traitant des minerais très fusibles avec des charbons durs. La hauteur des hauts-fourneaux ordinaires, à coke, est fixée entre 12 métrés et 15 mètres; mais aujourd'hui, elle dépasse de beaucoup cette limite, certains appareils ayant atteint en Amérique, en Angleterre, en Belgique et même en France, des dimensions colossales.

Les dimensions des fourneaux au charbon de bois sont nécessairement moindres que celles des fourneaux au coke, les appareils devant être d'autant plus élevés, que le combustible est plus dur et plus compact. Une hauteur de 7 à 8 mètres pourra suffire à un haut- fourneau alimenté avec des charbons légers et soufflé par une machine peu puissante, alors que dans des conditions contraires, il conviendra de porter l'élévation de 8 à 12 mètres.

De ce qui vient d'être dit, on peut conclure que de deux fourneaux de même hauteur, celui qui sera chargé en minerais fusibles et en charbons pesants devra être plus large que celui où l'on emploiera des charbons légers et des minerais réfractaires, la puissance des machines soufffantes étant la même dans les deux cas.

Les dimensions de l'ouvrage doivent être proportionnelles à celles du haut- fourneau.

Pour les fourneaux en moulages, marchant au charbon de boîs, et de 7 à 8 mètres d'élévation, il est bon de porter la hauteur de l'ouvrage à

l'",40 ou l-'jSO. On pourrait diminuer cette hauteur et la ramener même à l'",20, pour produire de la fonte blanche ou truitée. Dans les fourneaux de 8 à 12 mètres, produisant de la fonte grise au charbon de bois, la hauteur de Touvrage peut varier de l^jOO à 1",90. En général, la hauteur des ouvrages comparée à celle des fourneaux, se tiendra entre 1/7 et 1/8 de la hauteur totale. Un ouvrage trop élevé pourrait nuire au produit et occasionnerait la prompte destruction des étalages. Un ouvrage trop bas n'amènerait qu'une fusion incomplète.

En réalité, les proportions des ouvrages sont subordonnées à la hauteur des hauts-fourneaux; autrement dit, les ouvrages doivent être plus larges et plus élevés lorsqu'on traite des minerais réfractaires avec des charbons compacts, que lorsqu'on brûle des minerais fusibles avec des charbons légers.

La largeur de l'ouvrage ne demande pas à être aussi rigoureusement calculée que la hauteur. Il vaut mieux se contenter au début d'un ouvrage resserré qui concentre mieux la chaleur et dont la destruction vient toujours assez promptement. L'emploi des minerais réfractaires, fondus avec de mauvais charbons et par une faible quantité de vent exige assurément des ouvrages hauts et rétrécis.

Les ouvrages sont toujours évasés, plus ou moins par le haut, pour faciliter la descente des charges et leur largeur à la naissance des étalages doit être habituellement de 1/4 à 1/3 plus grande que celle mesurée à la hauteur des tuyères. En général, on leur donne d'autant moins d'évasement, que les matériaux soijt plus friables et plus disposés à se comprimer fortement.

Les rapports existant entre la longueur, la largeur et la hauteur des creusets sont infiniment variables. Non seulement dans les fourneaux en moulage, la capacité des creusets doit être calculée de telle manière qu'elle puisse au moins contenir le volume de fonte coulée toutes les douze heures ; mais il convient de donner à cette capacité 1/3 ou 1/4 de plus qu'il est nécessaire, afin qu'elle puisse renfermer une plus grande quantité de fonte lorsqu'on a des pièces de fortes dimensions à couler et aussi pour conserver sur le bain une certaine épaisseur de laitier, qui le préserve de l'action de l'air.

Les proportions du creuset, dépendant de celles de l'ouvrage, il s'agit de donner à cette partie des dimensions proportionnelles, en largeur et en hauteur.

La longueur est, en général, trois fois et 1/3 plus grande que la hauteur, et celle-ci, limitée par la position des tuyères, est ordinairement de 1/0 à 1/5, plus petite que la largeur. Telles sont les seules règles un peu précises, que l'expérience semble avoir établies.

Le point le plus élevé de la dame est placé à quelques centimètres audessous de la tympe ; cette distance étant déterminée par la nature des

laitiers. La même raison régit Tinclinaison de la damo, qu'on peut fixer d'une manière presque perpendiculaire dans un haut-fourneau où la fonte n'est pas puisée directement à l'ouvrage, par les ouvriers mouleurs. Bien que les soles doivent s'incliner en pente douce vers la dame, afin de faciliter l'écoulement de la fonte, il arrive rarement que le creuset soit absolument vidé et qu'il n'y reste aucune goutte de fonte. II faut, du reste, éviter que cela ait lieu le moins possible, si Ton veut empêcher le refroidissement de la sole et son envahissement par le laitier.

La position des tuyères ne manque pas d'importance. Dans les fourneaux à charbon de bois, elles sont placées à une hauteur variable entre 0",35 et 0",50 au-dessus de la sole. Le vent qui tend à chasser la flamme et les matériaux sous la fausse tympe, où il trouve une issue, exige que les tuyères soient rapprochées de 0" ,05 à 0»,06 en dehors de Taxe du fourneau, du côté de la rustine, et en les croisant de 20 & 40 millimètres, lorsqu'elles sont opposées.

Les petits hauts-fourneaux, à charbon de bois> reçoivent le vent par une seule ouverture. On n'emploie deux tuyères que pour les fourneaux de 10 à 12 mètres.

Dans les hauts-fourneaux, au coke, dont les dimensions sont beaucoup plus grandes, on fait quelquefois usage de trois et même de quatre tuyères; certains grands appareils nouveaux, ont reçu jusqu'à dix tuyères et plus, entre autres, les haut- fourneaux du système Alger et ceux du système Raschette, construits en Amérique et en Angleterre.

La fausse tympe est placée à 0",03 ou 0«,04 au-dessous des tuyères. Plus haut, elle provoquerait une déperdition de chaleur et livrerait un passage trop facile au vent.

La pression des charges, obligeant les laitiers à ne pas s'arrêter aux tuyères et à refluer sous la fausse tympe, un engorgement, ne serait à craindre, qu'au cas où les minerais employés, produiraient des scories épaisses. Dans cette situation particulière, le fondeur prend soin de dégager l'ouvrage au moyen du ringard.

L'épaisseur de la fausse tympe, est déterminée par la longueur du creuset et celle de l'avant-creuset. Elle est la plus grande possible ; la tympe, étant avec les costières» une des parties les plus susceptibles de destruction rapide.

L'inclinaison des étalages est spécialement déterminée par la nature des minerais et des combustibles dont on fait usage, en même temps que, parla qualité de lafontequ'on veutproduire ; on se base aussi suivant les nécessités de la réduction et de la préparation du minerai. Pour fondre des minerais réfractaires, avec des charbons légers, les étalages doivent être applatis. Toutefois, il faut craindre qu'ils accrochent les charges.

entravent leur descente et provoquent des ohûtes fréquentes de matériaux.

D'un autre côté, avec des étalages fortement inclinés, il peut arriver, quand on traite des minerais menus, que l'air se trouve arrêté par la pression trop directe des charges, et que la température prenne une grande extension dans le foyer aux dépens des couches supérieures. En thèse générale, il est bon de donner une faible pente et peu de hauteur aux étalages destinés à recevoir des minerais fusibles et des charbons légers, et d'augmenter TincUnaison en môme temps que la hauteur, à mesure que les minerais deviennent plus réfractaires et les charbons plus compacts. Les angles moyens, admis pour les étalages des hautsfourneaux à charbon de bois, se tiennent entre 50° et 55*'. On ne recherche une pente plus grande, que pour des charbons légers et friables et, pour des minerais extrêmement fusibles. Il serait mauvais d'adopter une inclinaison au-dessous de 40®.

La position du ventre, par rapport à la sole est fort importante, si cette position est trop basse, les minerais ne sont pas suffisamment préparés et la réduction n'est pas complète , si elle est trop haute ; la dépense de combustible augmente et, le minerai fondu longtemps avant son passage à la tuyère, est affiné par le contact du vent. La réduction définitive s'opérant entre le ventre et les tuyères, étant donnée une marche normale, pour que la fusion ait lieu à une distance rapprochée des tuyères, on doit s'attacher à conserver la relation indispensable entre les étalages et le ventre. En général, la position du ventre varie entre l/b, 1/4, 2/7 et 1/3, de la hauteur totale de la sole au gueulard, suivant que les minerais deviennent moins fusibles et les combustibles plus denses. Ainsi, les rapports 1/5, 1/4 et 2/7 sont admis ordinairement dans les fourneaux au charbon de bois, et on n'emploie le rapport 1/3 que, pour les fourneaux au coke.

Le diamètre du gueulard n'a pas moins d'importance. Un gueulard trop large, pour un fourneau d'une faible élévation, produirait une perte considérable de chaleur et un abaissement de température dans la cuve, tel qu'il serait impossible d'obtenir de la fonte chaude et grise. Un gueulard, trop étroit, présenterait des inconvénients non moins graves. La chaleur serait à la vérité mieux concentrée dans le foyer> mais la pression exercée sur les charges, augmenterait et serait de nature à être d'une influence très nuisible sur le produit. Un gueulard insuffisant, suppose d'ailleurs, une inclinaison plus rapide des parois de la cuve. Or, il est connu que cette inclinaison s'oppose à l'uniformité de la descente des charges.

Bien qu'on n'ait pas établi de règles certaines pour déterminer le diamètre des gueulards, on peut admettre qu'en général, il est convenable de lui donner les 9/20 environ du diamètre du ventre.

Les gueulards des hauts-foumeaux sont ordinairement recouverts de cheminées qui s*appuient sur le massif, comme il est indiqué par les figures 1 et 2, pi. 7, et auxquelles on ménage des portes de chargement. On fait supporter ces cheminées par des colonnes, pour que les gueulards soient accessibles de tous côtés. Cette disposition, est employée de préférence, lorsque les hauts-fourneaux sont abrités par une toiture couverte en tuiles ou en ardoises. Les cheminées tronc-coniques, conviennent mieux que les cheminées cylindriques ou prismatiques. Leur diamètre, doit toujours être plus grand que celui du gueulard. Leur hauteur varie de 3 à 4 mètres ; il serait inutile de lui faire dépasser cette dernière limite.

Telles sont, en résumé, les règles générales desquelles on déduit les dimensions et les dispositions principales des hauts-fourneaux. Le raisonnement et l'expérience sont les premiers guides en pareille matière.

Sans qu'on s'arrête à une foule de détails, n'ayant pas d'importance réelle, il importe de disposer toutes les parties intérieures d'un hautfourneau, d'après les lois qui régissent la fusion du minerai et, qui président aux proportions, aux dimensions et à la position relative des différentes parties de la construction.

Les tâtonnements, l'inexpérience, sont, comme la routine, également dangereux. Il faut savoir conserver ce qui est bon jusqu'à ce qu'on ait acquis la certitude d'avoir trouvé mieux.

Pour compléter ce que nous venons* de dire sur les rapports, entre les proportions et les dimensions des hauts-fourneaux, nous insisterons en co qui concerne les hauts-fourneaux au coke, qui se développent de jour en jour et sont de plus en plus étudiés, à présent, sur quelques détails intéressant la marche de ces appareils.

Le ventre est généralement placé vers le 1/3 environ de la hauteur totale.On lui donne, dans les hauts-fourneaux nouveaux, une partie cylindrique raccordant la cuve et les étalages, variable en hauteur de 0™,30 à 1 mètre et plus, suivant l'importance des fourneaux.

La hauteur des fourneaux, est environ trois fois à trois fois et demie, le diamètre du ventre.

Les gueulards, qu'on tend à élargir et dont le diamètre atteignait, dans les petits appareils au bois, les 2/5«* environ de la cote au ventre, arrivent aujourd'hui à dépasser la moitié de cette cote, et même à aller jusqu'aux 2/3.

L'inclinaison des étalages peut atteindre 50 p. 0/0 et leur hauteur, dans les hauts-fourneaux, de 13 à 14 mètres d'élévation, peut dépasser 3 mètres.

Les tuyères, opposées comme nous avons dit, ne doivent pas se gêner en croisant leur vent. Quand on place éventuellement une tuyère à la

rustine elle doit être, pour cette cause, légèrement élevée au-dessus des deux autres.

Les ouvrages ont une hauteur de la sole aux étalages, qui peut atteindre le sixième de la hauteur totale du fourneau. Ils ont leurs parois plus ou moins évasées, suivant que le coke à employer est plus ou moins dense.

La longueur du creuset, se tient entre 1™,75 et 2™,40. La largeur aux tuyères, est au moins de 0™,05 dans les plus petits fourneaux à coke et peut dépasser 1™,50 pour les fourneaux au coke ayant 14 à 15 mètres de la base au sommet, et produisant 25 à 30 tonnes par vingt-quatre heures.

Dans les appareils énormes qu'on a construits pendant les dernières années, ces proportions se sont étendues pour arriver à des dimensions prodigieuses. Le gueulard atteint une extension qui nécessite le chargement sur plusieurs points à la fois, sinon l'aide d'un appareil dispensateur, pour déverser d'un seul coup, toute la charge répartie uniformément.

Le but cherché, est de tenir le creuset assez grand pour contenir, sans qu'elle se refroidisse, une grande masse de matière permettant de couler moins souvent ou, tout au moins, d'éviter les coulées fréquentes en marche.

Le tableau qui suit, complétera ce que nous avons à dire à cet égard. S'il montre des anomalies assez peu explicables, il donne néanmoins des indications intéressantes à consulter et à étudier.

En se reportant à ce qui a été dit, relativement au groupement des minerais en France, on pourra voir comment, par contrées, les hauts-fourneaux, et surtout ceux au bois, sont entendus sous le rapport des proportions et des dimensions, relativement à la nature du minerai et du combustible.

Les hauts-fourneaux n"* 2 à 24, sauf les n**' 12, 16 et 18, ont leurs profils représentés à la pi. 6.