THANSFORMATION DE LA FONTE EN FER

Pour transformer la fonte en fer, il faut lui enlever le charbon qu'elle contient ainsi que les autres matières étrangères, telles que le siliciunii le soufre et le phosphore. Ces trois substances ont des origines différentes. Le silicium et le phosphore proviennent de la gangue qui se

METALLITlfilE DL" KER. iOl

'trouvait mélangée auï mineniîs. Ounnl »u tJoufre, il provient ordinairement cIr la houille ou du coke : s'il en existait dans les initierais, on lioïrails'cn débarnsseï" par un grillage pn'alable qui transfurnierail le soufre en gaz sulfureux. Ces trois sulistances nuisent à la qualitiî du fer, diminuent sa résistanee et le rendent cassant; le diarbon de buis ue pouvant introduire de soufre dans la fonte, il en résulte que les kn AU bois sont meilleurs que les fers h la houille.

Le principe de l'affinage de la fonte est de la soumettre, pendant ija'on la maintient en fusion, h un courant d'air actif qui brûle le^

raatiftres étrangères dont nous venons de parier : le cli(.rbon et le silîciuin sont faciles à enlever, le premier sa transformant en gaz acide carbonique qui se dégiige, le second en acide silicique qui s'unit kiuie certaine quantité d'oxyde de fer pour donner un silicate fusible éliminé sous forme de sconeou laifier. Quant au foufre et au phosphore. il est très-difficile de les séparer; aussi les fontes qui en contienneni ne donnent-elles que des fers de qualité inférieure.

On aftine ta fonte de deux manières, soit au charbon de bois, soil a la hiiuillo.

L'aOlnage de la fonte par le charbon de hois a lieu dans un petit foyer qu.idrnngulairo formé par des plarjues de fc remiivertes d'ar-

102 INDUSTHIES EXTRACTIVES.

f^ile, dans lequel le vent est amené par une tuyère li^gëreinent inclinée (fig. 73). Le foyer étant rempli de charbon allumé, on place au-dessus du combustible la quantité de fonte qui doit être affinée. Elle entre en fusion et tQmbc en gouttelettes liquides, qui passent devant les tuyères et subissent l'action oxydante de l'air lancé par ces appareils; la silice provenant de l'oxydation du silicium se combine avec une partie du fer et donne des scories fusibles que l'on enlève de temps à autre. Au bout d'un certain temps, la fonte liquide a pris plus de consistance, ce qui indique un commencement d'arenagc. L'ouvrier la soulève alors avec une barre de fer, nommée ringard, et la ramène nu-dessus du combustible. C'est ce qu'on appelle avaler, la loiijye.

On ajoute du charbon et l'on augmente la force du vent. Sous l'iiifluenie de cette action oxydante plus énergique, la fonte se transforme PII fer.

Lorsque l'afGnage est terminé, que le fer a pris nature, l'ouvrier retire la masse métallique du four, la bat. avec son ringard et la livre à d'autres hommes qui bi traînent encore incandescente sous une enclume, où elle reçoit les coups redoublés d'un marteau pesant de 300 à 60U kilogr. et dont la tôle est en fer acïéré (fig. 74); le marteau est soulevé par les saillies ou cames d'une roue mue mécaniquement, puis il retombe de tout son poids lorsque, dans la rotation, la came l'abandonne. Pendant que le marteau fonctionne, l'ouvrier retourne la loupe en tous sens pour qu'elle soit battue de tous les côtés. St,us l'influence de ces coups redoublés, les scories interposées dans le métal et encore liquides sont projetées au loin, et les parties métalliques se soudent ensemble. Celte opération porte le nom de cinglage de la loupe. Elle donne des barres de Ter prismatiques que l'on coupe en morceaux plus petits appelés lopins. Chacun d'eux, après avoirété réchauffé au foyer, est forgé à nouveau avec un roar-

MÉTALLURGIE Dli t'Elt.

teau plus petit appelé martinet, puis il est étiré en barres à l'aide de laminoirs que nous décrirons plus loin.

Ce procédé donne du fer de bonne qualité que l'on appelle fer an Wis. Mois chaque jour son importance diminue par suite de la nére-silè de produire des fers à bon marché el ou ne l'applique plus que dans les cas spéciaux. La production du fer au bois, tant par la miitbode catalane dont nous avons dit quelques mots, que par l'afGnape au bois, a diminué, depuis 1804 jusqu'en 1869, de 684 760 à S28 673 quintaux métriques. Le département du Doubs entre dans

— Puildlagc lie la fonk.

«dernier nombre pour lOt B20 quintaux métriques. Les dépariemenls du Jura, des Ardennes, des Vosges, du Ohcr, de la Mièvre et de la Haute-Saône sont après lui ceux où la production a été la plus considérable.

Pendant que l'afOnage au bois diminue chaque jour d'importance, l'affinage à la houille se répand de plus en plus; ce procédé, qui est liDgIais, est appelé puddlage(à\x mol anglais ptiddle qui veut dire Yasser). La théorie de l'opération est la même que pour l'afGna^e au bois ; on oxyde les matières élrangères et l'on forme des sfcories avec le fer et la silice qui provient de l'oxydation du silicium; mais le combustible et le four ne^sont plus les mêmes. Les figures 75 et 76 représentent un four àpuddler, la première en coupe verticale, lase- Minde en perspective. La houille est brûlée dans le foyer latéral, et la Hamme qui s'en échappe passe dans le compartiment voisin, appelé 'éverùére, et le porte à une haute température.

La fonte est jetée en morceaux sur le fond de In sole D du réverbère ; >lle y entre en fusion, et, sous l'influence du courant d'air déterminé

lui INDISTIIIES FATUACTIVES.

par la cheminée C, l'arûnage se produit. Pendant cette fusion, l'ouvrier doit cotilinuelleraenl renouveler les surfaces de la mas^e iiiéla!lîqtic; nus?] Ijrasse-t-il le mélange avec un rinjrard qu'il passe pnr

h porte, mais en l'ouvrant b moins possible, de peur qu'une trop grande quaiilité d'air ne pénètre dans le foyer cl n'y détermine nn»! trop forte oxydation du fer. Oc travail est très-pénible et demande beaucoup d'habilelé de la part de l'ouvrier qnî doit, à l'aspect tic la masse métallique, juger du point où est arrivée ropéralion.

On a cherché dans ces derniers temps à diminuer le rôle de l'ouvrier dans le pnddla^e et à faire mécaniquement le brassage des malièrcs. MM. Duméril et Lemut ont inventé un système qui dcnno

- Chariul puiir portor la loupe.

MÉÏAI.URCiE IIU ma. 105

«l'cxcellents résultats, et que nous avons vu employer avec succès dans i|uclques usines de l'est de la France. 11 se compose de plusieurs leliers qui, mus par la vapeur, impriment au ringard des mouvements analogues à celui du brassage à la main et lui font [larcourîr successivement toutesles parties de la sole.

Lorsque l'ouvrier pense que l'affinage est suffîsammeat avancé, il fait écouler une partie des scories et rassemble avec !«n ringard les parties de fer affiné qu'il soude entre elles en les comprimant.

Il tonne ainsi un noyau qu'A roule sur la sole du four pour augmenter son volume par la réunion de fragments de fer incandescent qui s'attachent fl lui. Quand taboulé ou Ioujk a acquis un volume sulîisanl, il la sort du four et la fait tomber sur de peUU chariols rcprésenlés par les Ggures 77 et 78.

Un antre ouvrier entraîne immédiatement le chariot et porte laloupeau cinglagc. -

Le cinglage peut se faire avec le petit marteau que nous iivoiisdécritù propos de Taffmage au bois ;

mais on se sert plus souvent d'un instrument appelé niarteatt-pilo», dont nous allons dire quelques mots.

Ce puissant appareil de percussion, qui est très-employé miinlenaiit dans les forges et dans les ateliers de construction, est représcnlé par la figure 79. Il se compose d'une masse en fonte dont le I»nids varie do 3000 à 5000 kilogr., qui peut glisser entre des colonnes verticales. .\ sa partie supérieure est adaptée une tige de for qui est ciï même temps la tige du piston d'une petite machine à

- diariot p>iir porter la loiipc.

\m \s\ivsm\Fs kvtii actives.

vapeur siipwposéo nu bâti de l'appareil. Un levier, manœuvré pàfûîr ouvrier spéfiii, permet de fairiJ entrer In vapeur sous le piâlon. ftr sa force élastique elle soulève le marteau, et lors()u'il est arrivé ui haut de sa cotirsc, l'ouvrier, agissant une secondi; fois sur lu levier^ met la partie inférieure dti cylindre en comoiunication avec l'air ei-

Kiu. 7!l. — llarl«aii'|iilrin.

liTÎeur. La vapeur s'échappe au dehors et le marteau retombe de tout son poids sur l'enclume où l'on place la loupe à cingler.

Ije marleati-pilon constitue un outil remarquiible par sa puissaDCCi par la ra|)idi(i*! de son action et par ta facilité avec laquelle un le f^ouvcrne. L'ouvrier qui mantruvre le levier peut, en réglant In sortie de In vapeur, faire descendre le marteau avec la rapidité ou In lenteur

MKTALLIKGIE DU FEIJ. 107

nécessaire. Pour donner une idée de la sensibilité de cet appareil, nous dirons qu'il peut boucher, sans la briser, une bouteille de verre po>ée sur Tenclume.

L ouvrier cingleur placé près du marteau-pilon saisit avec de fortes pinces la loupe apportée du four, la met sur l'enclume et la retourne en tous sens pendant que le marteau la frappe à coups redoublés. Le cingleur, pour se garantir des éclaboussures du laitier incandescent, porte une véritable armure; il est muni de grandes bottes, de brassards de tôle, d'un masque de toile métallique et d'un épais tablier de cuir.

Rien n*est plus saisissant que l'aspect d'une forge importante où

'mz-:^^wm^m

Fie. 80. — Laminoir.

l'on voit en circulation les chariots portant les loupes incandescentes : le feu jaillit de toutes parts; de robustes ouvriers, au\ épaules athlétiques, manient avec aisance les niasses de fer qu'ils façonnent peu à peu sous les coups répétés du marteau-pilon.

Après le cinglage, la loupe est immédiatement portée uu laminoir, qui doit la transformer en barres. Le laminoir se compose d'une ou plusieurs paires de cylindres (fîg. 80) tournant en sens inverse au moyen d'engrenages à vapeur. Chaque train de laminoir comprend deux équipages, formés chacun par deux cylindres superposés qui présentent à leur surface des cannelures de formes diverses. Le premier équipage, dit dégrossissetir et que l'on voit à droite de la figure, est muni de cannelures à section ogivale dont les dimensions vont en diminuant progressivement; le second, ou finisseur ^ se compose aussi de deux cylindres : le cylindre inférieur porte des cannelures rectangulaires dans lesquelles pénètrent les saillies de môme forme que l'on voit à la surface du cylindre supérieur. Les laminoirs sont faits avec des fontes d'excellente qualité et leur fabrication exige beaucoup de soin.

Lorsque la loupe déjà façonnée arrive au laminoir, l'ouvrier la saisit

à l'aide de fortes pinces et présente une de ses extrémités à la cannelure la plus grosse de Téquipage dégrossisseur : les deux cylindres, en tournant, Tontraînent dans leur mouvement de relation et la forcent ù s'aplatir et à s'allonger, en môme temps qu'elle prend la forme de la cannelure dans laquelle elle passe. Un ouvrier, placé de l'autre côté de riii)pareil, prend avec des pinces la barre ainsi formée, et, la soulevant par-desssus le laminoir, la repasse au premier ouvrier qui la présente à la seconde cannelure, et ainsi de suite. Lorsque la barre a passé dans toutes les cannelures ogivales,. ou la livre à l'équipage finisseur, qui la réduit en lames plates à section rectangulaire. On comprend qu'en écartant plus ou moins le cylindre supérieur do cylindre inférieur à Taide de vis de commande, on augmentera ouron dimiimera Tintervallc existant entre le fond des cannelures et la surface des saillies; par suite, la barre qui passera dans ces intervalles sera pins ou moins ('paisse.

La figure SI représente l'intériour d'une usine dans laquelle s'effaetue le tra\ail que nous venons de décrire.

Le fer que Vou obtient ainsi n'est pas du fer marchand^ c'est encore du fer brut : ses parties sont mal soudées; il présente des défauts appelés pailles; en un mot, sa qualité médiocre ne le rend propre <iu'à nu petit nombre d'usages. Avant de pouvoir être emplojé dans l'industrie, il doit être ï^oumis à une opération qu'on appdleesrroyage. Pour cela, les barres de fer sont découpées en morciBauxi Taide de puissantes cisailles C, (!', mues par la vapeur (Bg. 82). Sa superposant ces morceaux et en les liant avec du fil de fer, onenUt des paquets que l'on réchaufFe dans un four à réverbère, appclé/ourtf. souder j qui diffère peu du four à puddler. Quand les paquets sont àJI température du blanc soiuiant^ c'est-à-dire à une température à laqnab les morceaux de fer ramollis pourront se souder entre eux parla pression, on les retire du four et on les fait passer dans des lamio^ exécutés avec plus de soin que ceux qui travaillent le fer brut. Sim rinfluence de la pression, les différentes pièces se soudent et Toii tib^ tient des barres d'un fer très-bomogène et ne présentant plaa:l)É défauts du fer brut. ".:

En 1869, la France a produit 9 037 195 quintaux métriques de:|k d'une valeur de 193 A8661Ô francs; nous donnons en note lea.délilJI de celte production (1). .î'^

(I) La production du f(>r inarcliand nu ronibiistiblo niintM'al (lioiiillc ou coko) a 'jiUk 1X09, de 8 iHiunO quintaux niétiiquos, d^iiie valeur de 183 701939 francs (prix mvf&k ipiintal, t{ IV. Cilii. Kn IHOS, une production do 700800:2 quintaux métriques KVaiti" M)inini'> il :îiil ir».*) ({iiintaux inélriqucs de liouilli^ et 1 i 800 quintaux miHriqu^s de

La lôle est du fer réduit en feuilles. On la fabrique généralement avec lies barres plates de fer corroyé, découpées en morccaus appelés bidons. On les chauffe d'abord dans des fours et on les soumet ensuite h l'action de laminoirs dont les cylindres sont à surface unie et dont on diminue progressivement l'écartement, de manière à forcer

ne Si -- CisaiJle

le fer à s'étaler en lames de plus en plus minces. Après plusieurs passages, le mélat s'est refroidi et doit être réchauffé : on met pour cela les plaques dans des /o«rs dormants, ainsi nommés parce qu'ils sont presque sans tirage, l'introduction d'une trop grande quantité l'air pouvant avoir pour résullut d'oxyder les surfaces, de brûler et même de trouer les tôles. Les plaques réchauffées sont soumises de

'Lt chilTre rcprésenlant la consommniion île cmiibuslililc pour l'anm-c ISfi'J n'a pas Mcore été publié par i'xlministralion ilcs minea). Les départcmctits de la Noielle, de It Laire, de Sadnc-et-Loire, de la Haule-Marne. du NonI, de l'Allier, de la Nièvre, des Irdenne», de l'AïCîron, du Cani, ilc la Meuse cl dii Jiira tiennent les iiremîers rançs dans TCUe production.

En 1869, la France a produit 333586 quinlaux niétri<|UFS de fer fabrii^nê |tar l'emploi la deux combustibles (hnuillc et charbon de bois), <l'unc valeur de S 368 UgO Irancs (prix wnrA au quintal, 37 tr. 43). En lSr>8, une proiluetiun de 303673 quintaux métriques mit consommé 150137 quintaux de cliarbon i le bois, 16tl58 quintaux de bois, 1310 pintaux de toarbe, cl 139&10 quintaux de houille.

En 1K69, U produelinn du fer au charbon de bois a été de 338673 quintaux d'une vaenrde 13 365 796 francs (prix moyen au quiiilal, 31 fr. 33). En 1(166, la production avait té de 335 G18 quintaux métriques d'une valeur de 11 5S1337 francs, et a 178 738 qoînUux de bois.

il2 INDUSTRIES EXTRACTIVES.

nouveau à raction de laminoirs dont les cylindres sont plus durs et plus fins que ceux des précédents. Quand elles sont amenées aux dimensions voulues, les bords sont irréguliers et déchirés en festons : on dit alors qu'ils sont civiques; pour les rendre bien nets, on les rogne à la cisaille. Les tôles ainsi fabriquées sont appelées tôles sur bidons.

Lorsqu'on veut avoir des produits d'un prix moins élevé, on fait des tôles directes. Celle fabrication consiste à passer les paquets de fer brut dans le laminoir à cannelures plates, à découper les barre? encore chaudes qui en sortent et à les livrer ensuite au laminoir à tôle. On évite ainsi le chauffage des bidons, et par conséquent le déchet de fer et la consommation du combustible.

Quand on vent donner à la tôle de Télaslicité et en diminuer la dureté, on la recuit^ c'est-à-dire qu'on la chauffe dans de grandes caisses de fer, hermétiquement fermées, d'où on ne la relire qu'après un refroidissement lent et complet.

La France a produit, en 1869, \ 074 411 quintaux de tôle d'une valeur de 33 475 811 francs.

FIL IiE FEU.

Le fil de fer ne se fabrique qu'avec des fers de bonne qualité. A cet effet, les barres de fer carrées, produites par les laminoirs ordinaires, sont découpées en morceaux que Ton réchauffe au blanc et que Ton passe ensuite dans les cannelures d'un laminoir à trois cyHndres superposés, animé d'une grande vitesse. La première cannelure est ovale, les suivantes sont circulaires. La lige de fer, qui a de 25 à 30 centimètres de côté et de 60 centimètres à 1 mèlre de long, passe en moins d'une minute dans dix de ces cannelures et en sortàl'élat d'une tige ronde de 8 à 10 millimètres de diamètre et de 9 à 1 0 mètres de longueur. Ce spectacle est plein d'intérêt : le morceau de fer s'allonge à mesure que son diamètre diminue par le passage dans les cannelures de plus en plus petites; on voit alors le métal incandescent courir à la surface du sol sous forme de serpents de feu, dont les ouvriers doivent éviter les replis avec la plus grande altenlioD. Pour empêcher les accidents et en même temps la confusion qui résulterait du mélange des différents morceaux, de jeunes ouvriers armés de crochets saississent le fil incandescent à mesure qu'il sort du laminoir, s'éloignent en l'entraînant et guident ses mouvements à la surface du sol.

Lorsque le fer est arrivé au diamètre voulu, il est enroulé encore

chaud sur des bobines manœuvrées à la main ; les paquets circulaires qui résultent de cet enrotilemeiil sont, nprès leur rL'rroiilîssement, placés dans des caisses de fonte bien IuIjïos, que l'on clianlTe an rou^e

ne. 83. — Tréfllerie.

sombre pour les laisser ensuite se refroidir lentement. Cette opératioiit appelée recuite, a pour but de rendre an fer toute sa ducti-

PlC. U- — t>£cil|>Rgt

lité (!), (fu'il a perdue en partie par l'action du laminoir et qui lui est nécessaire pour pouvoir subir l'étirage ?i la Glîére et ôtre amené à un diamètre moindre.

il) Un Bp[«lle iluclUité lu propriété igu*;

iU INDUSTRIES EXTR ACTIVES.

On appelle /Hière une plaque d*acîer trempé, percée de trous de grandeurs décroissantes. En forçant un morceau de fer à passer successivement à travers ces différents trous, on diminue de plus en plus le diamètre du morceau de métal, et Ton fait un fil qui va en s'allongeant à chaque passage. L'opération s'exécute sur un banc à tirer, ou table de tréfilerie, représenté par la figure 83.

Sur une table sont fixées verticalement, de distance en distance, des filières placées entre des montants verticaux; derrière ces filières sont disposées des bobines sur lesquelles est enroulé le fil de fer à étirer, qui vient du laminoir et des fours à recuire; en avant on voit d'autres bobines pouvant tourner autour d'un axe vertical qu'une machine à vapeur met en mouvement. L'extrémité du rouleau de fil est amincie de manière à pouvoir passer dans l'un des trous de la filière, le plus gros par exemple; on l'y engage et elle est saisie de l'autre côté par une pince placée à la partie inférieure de la bobine correspondante ; dès que celle-ci est mise en mouvement, elle entraîne le fil, le force h passer dans le trou et à s'enrouler ensuite sur elle. Quand tout le fil a passé dans le premier trou, on Tenroule de nouveau sur la première bobine, puis on appointe son extrémité et on l'engage dans le second trou. On continue ainsi jusqu'à ce qu'il ait le diamètre désiré; mais comme par ces passages successifs à la filière le fer devient très-cassant, on lui rend sa ductilité en le recuisant de temps en temps. Ces recuites ont pour effet de l'oxyder; quand on veut que sa surface soit nette et brillante, on le décape en plaçant les paquets dans un bain d'acide sulfurique étendu d'eau, qui dissout l'oxyde. Pendant qu'ils sont dans le liquide, on prend une des extrémités que l'on passe dans la filière, et, à mesure que le fil sort décapé du bain acide, il subit un dernier étirage (fig. 84).

La France a produit, en 1869, 560 373 quintaux de fil de fer d'une valeur de 22 596 880 francs.