DE L AFFINAGE DANS LES FOURS A RÉVERBÈRE

990. La mauvaise qualité du fer obtenu dans les feux d’affinerie alimentés avec du coke, la grandeur du déchet et les besoins de bois , qui vont en augmentant tous les jours, ont excité les anglais à chercher un mode d’affinage pratiquable avec le charbon de terre. On vit déjà dans le 17e. siècle, des propriétaires d’usines obtenir une patente pour affiner le fer avec la houille; mais ce n’est qu’au milieu du 18e. qu on parvint à se passer entièrement de charbon végétal. Voici le procédé suivi à cette époque :

On fondait le fer cru avec le coke dans des feux

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«raffinerie ordinaires, en y jetant des laitiers riches; on soulevait la masse fondue , on la présentait au courant d’air et Ton retirait ensuite du feu les morceaux séparés pour les bocarder et en faire le stamp-iron *. Ce produit intermédiaire se traitait dans des creusets qui pouvaient en contenir 3o à 58 kilog. , et qu’on plaçait dans un four à réverbère pourvu d’une sole horizontale et chauffé avec la houille. Le fer élevé jusqu’à la température de la fusion et entretenu quelque temps à ce degré de chaleur , était porté sous le marteau, cinglé, et chauffé de nouveau dans un autre four pour être étiré en barres. Il se forgeait assez bien , quoiqu’il fût d’une qualité médiocre. Le creuset était d’ailleurs perdu chaque fois; l’opération devenait donc dispendieuse et l’affinage restait imparfait, parce que le courant d’air agissait seulement sur la surface du creuset, et que le carbone ne pouvait se brûler que par la présence de l’oxigène contenu dans le stamp-iron, qui était un mélange de fer oxidé et de fer demiaffiné. U paraît que les premiers essais de cette méthode ont été faits avec de la fonte granulée a laquelle on ajoutait une certaine quantité de laitiers riches, mais le métal ne s’affinait de cette manière que trèsinégalement.

qq i. Les procédés d’affinage à la houille, inventes par Cort et Parnell en 1787, eurent un succès plus décisif; ils sont encore suivis aujourd’hui, sauf quelques légères modifications. C’est à ces procédés que l’Angleterre doit la possibilité de verser une prodigieuse quantité de fer dans le commerce. La sépa-

* Il paraît que l’on exposait ce fer bocardé à l’action de l’air et de l’eau pour en oxider la surface.

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ration du carbone d’avec le fer a lieu par le contact de l’air atmosphérique et à la chaleur de la fusion. On serait tenté de croire pour cette raison, que le dégagement en devrait être plus complet dans les fours à réverbère que dans les feux d’affinerie, où le métal, entouré du combustible, peut toujours en absorber de nouvelles quantités. Mais le fer obtenu jusqu’ici dans les fours à réverbère est loin de confirmer cette idée. Il est probable qu’il reste toujours dans la masse quelques parties non frappées par le courant d’air, et que la séparation des matières étrangères d’avec le métal, s’exécute avec plus de facilité par des oxidations et des réductions successives, possibles seulement dans les feux de forge. Il semble même que si le fer est disposé à devenir rouverin ou cassant à froid, on ne peut l’épurer convenablement dans les fours à réverbère.

992. La fonte grise serait difficile à traiter dans les fours d’afïinerie ; elle exigerait trop de temps et subirait un trop grand déchet. On peut lui enlever une partie de son carboné par un grillage prolongé , en entretenant la chaleur au-dessous du point de fusion, mais on n’obtient alors qu’un mélange pulvérulent de fonte, de fer ductile et d’oxide. Si au contraire on élève la température , le métal se fond, se dérobe par sa liquidité à l’action du courant d’air, et le graphite, qui, de sa nature est assez indestructible, ne peut alors brûler qu’à la surface du bain : on serait obligé d’ailleurs, pour en opérer la combustion, d’employer un courant d’air très- violent, qui oxiderait la majeure partie du fer. Telles sont les raisons qui s’opposent à l’affinage de la fonte grise dans les fours à réverbères il faut donc la blanchir dans les fineries , U 52

et l’on ne pourrait s’en dispenser lors même qu’elle aurait été obtenue dans des fourneaux alimentés avec du charbon de bois.

993. Les anglais n’ont pas encore employé la méthode styrienne de blanchir la fonte et de la griller ensuite. Nous ignorons s’ils ont fait des essais et s’il en est résulté que le grillage n’a d’effet sensible que sur des plaques très- minces, et que les blettes, qui 11e peuvent avoir qu’une faible épaisseur , présentent dans les fours trop de surface au courant d’air 5 il serait possible que le fer cru mis sous cette forme , subît un trop grand déchet et qu’il se convertît plutôt en laitier qu’en fer ductile *.

994. Les fours d’affinerie ne diffèrent des fours à réverbère ordinaires, que par la forme de la sole et par un plus faible tirage; leur cheminée n’a que 7”, 53 d’élévation. La sole , qui est presque horizontale , n’offre du côté opposé à la grille, qu’une très -légère pente pour l’écoulement des scories. Le pont qui a iocentim,46 de hauteur, protège le fer contre l’influence de l’air froid pendant la fusion; mais il ne doit pas être tellement élevé qu’il puisse trop le défendre contre l’action de la flamme.

Le rapport entre la grandeur de la grille et celle de la sole est un peu plus faible que pour les fours à réverbère qui servent à refondre le fer cru, parce que dans les fours d’affinerie on ne liquéfie que peu de quintaux à la fois. Cependant les dimensions de ces foyers doivent être telles qu’on puisse produire un

* On ne pourrait d’ailleurs blanchir par un refroidissement subit la fonte gi'ise obtenue dans les fourneaux à coke. Voyez le paragraphe 17 du mémoire joint au premier volume. Le T.

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violent coup de feu au moment où le fer entre en effervescence, attendu que l’épuration devient alors plus complète. La sole est plus petite que celle des fours ordinaires.

On adapte à l’extrémité supérieure de la cheminée un registre, pour modifier ou intercepter le passage de la flamme pendant le travail. Autrefois on lui ouvrait une issue au-dessus de la chauffe, mais on perdait beaucoup de chaleur, et l’affinage devenait plus long et plus coûteux sous le rapport de la consommation du combustible.

On doit, comme dans les fours à réverbère ordinaires, empêcher que l’air ne pénètre dans la chauffe au-dessus de la grille (747, 748}, etc.

La porte du travail doit pouvoir se lever et s’abaisser facilement, et joindre très-bien pour intercepter le passage de l’air ; elle est percée à son milieu d’une ouverture carrée de 16 centimètres de côté, par laquelle on introduit les ringards dans le foyer et que Ton peut aussi fermer.

995. La sole est confectionnée en sable gras, assez réfractaire pour ne pas se liquéfier, sans être totalement infusible, afin qu’il ne puisse se réduire en poudre ni se mêler avec le fer. Il est d’une bonne qualité, quand, à la plus haute température, il s’agglutine et forme une pâte très - épaisse sans devenir liquide.

La sole repose ordinairement sur une voûte ou sur des plaques de fonte qu’on peut enlever sans difficulté lorsqu’il est nécessaire de la renouveler. On est obligé de le faire presque toutes les semaines, parce qu’elle s’imbibe de laitier. L’épaisseur du massif dont elle se compose dépasse rarement 39 centimètres.

La confection de la sole est très- facile : le sable ne doit pas être fortement damé *, on ménage un creux dans le milieu pour contenir les matières, en cas qu’elles deviennent entièrement liquides; mais il ne faut pas que la flèche de cette cavité soit trop grande *.

Pour observer la marche du four et l’état des matières qu’il contient , on pratique encore dans la porte du travail, un petit trou qu’on peut fermer avec un bouchon d’argile ou de fonte.

996. Si, par une raison quelconque, le four était en non activité , il faudrait l’échauffer avant de le charger ; une fois en train , le travail se continue sans interruption.

Les morceaux de fonte doivent être placés très-près du pont et avoir une grosseur moyenne. Il ne faut pas qu’ils laissent entre eux de trop grands interstices , parce que la flamme y passerait trop rapidement et produirait une trop forte oxidalion. Le chargement se fait par la grande porte que l’on rabaisse le plus vite possible. Dès qu’il est terminé, on ferme toutes les issues , on tire les registres et 1 on donne un violent coup de feu pour accélérer la fusion du fer cru. On en traite communément 100 kilog. a la fois.

Un four est desservi par deux ouvriers , le chauffeur et l’affineur. Ils s’aident pour le [charger et pour en retirer les loupes. L’adresse du premier consiste à tenir la grille bien couverte de houille et a ouvrir la chauffe le moins possible.

997. Le travail de l’affinage, proprement dit, commence au bout de trois quarts d’heure a peu près , quand on s’aperçoit que la fonte est entree en fusion.

* On lui donne 6 à 8 centimètres.

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Elle ne doit jamais devenir entièrement liquide; si elle Test trop, ce qui arrive lorsque le graphite n’a pas été entièrement détruit dans le feu de finerie , on arrose la masse avec de 1 eau; il en resuite une oxidation du fer , qui semble ceder ensuite son oxi— gène au carbone *. Quelle que soit du reste la manière d’agir de l’eau, il est certain qu elle détermine l’affinage de la masse métallique.

Pour travailler le fer , on commence par fermer les registres, on ouvre plus ou moins la chaufïe, on introduit des ringards dans le foyer par la petite ouverture ménagée dans la grande porte, on coupe la masse , on soulève , on retourne le métal pour en exposer toutes les parties à l’action de la flamme, et on l’étend sur une plus grande surface sans trop l’éloigner de la chauffe, crainte de le refroidir. L’ouvrier commence près du pont et continue de répandre le fer jusque vers le milieu de la sole seulement; au delà de cette limite, la température du fourneau ne serait plus assez élevée. Après cela, il soulève le fer par morceaux , en le rapprochant de plus en plus du pont, afin que toute la masse se trouve soumise à la plus haute température. Il faut que l’opération s’exécute avec promptitude, pour que le four n’en soit pas trop refroidi.

Au commencement de ce procédé, on ouvrait la grande porte du travail pour donner entrée à l’air atmosphérique, qui devait achever la combustion du carbone contenu dans le fer, mais on occasionnait un trop grand refroidissement : on s’est aperçu d’ailleurs

* Il est probable aussi que l’hydrogène de l’eau s’empare d’une partie du carbone , à cause de l’affinité si prononcée qui règne entre ces deux substances. Le T.

qu il pénétrait assez d’air, soit à travers les barreaux de la grille, soit par les différentes ouvertures, et que l’arrosage avec l’eau fournissait un moyen plus certain et plus rapide de hâter l’affinage.

Plus Eaffmeur est adroit et robuste, plus il peut retourner la masse avant qu’elle se refroidisse; mais ensuite il doit fermer toutes les ouvertures, tirer les îegislres et donner un coup de feu violent pour rendre aux matières leur premier degré de chaleur. Il y parvient au bout de six ou huit minutes, et peut alors recommencer son travail. Bientôt il voit le fer changer de couleui , devenir blanc et bouillonner avec d’autant plus de bruit, que les composés de carbone et d’oxigène se dégagent avec plus d’abondance; il s’ensuit une forte oxidation et une perte inévitable. Les laitieis s écoulent pendant cette fermentation, vers 1 extrémité du foyer; la masse devient plus épaisse, 1 ouvrier la divise et la remue avec plus de peine , mais il doit redoubler d’activité. Cette opération a fait donner aux fours d’affinerie le nom de Puddling furnacer.

998. Le travail de la masse peut durer dix à douze minutes avant qu’on soit obligé de la réchauffer. Il ne faut que trois reprises successives à un ouvrier adroit pour achever l’affinage du fine métal, ce qui fait a peu près une heure, y compris le temps employé pour les chaudes. Si le fer présente une couleur blanche éclatante et s’il offre beaucoup de résistance , 1 ouvrier le partage en plusieurs loupes, qu’il rapproche le plus possible du pont; il donne alors le plus haut degré de chaleur pendant six à huit minutes. Cela fait, on sort les loupes successivement* du feu pour les cingler soüs les marteaux ou entre les cylindres.

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Ces masses pâteuses portées sous les machines de compression, lancent les scories avec une telle abondance, que les marteleurs sont forcés de se vêtir en cuir et de se couvrir le visage.

Aussitôt qu’on a fait sortir la dernière loupe du four , on le charge de nouveau , après avoir enlevé les scories et jeté un peu de sable sur la sole; l’ensemble de toutes les opérations exige à peu près deux heures de temps.

La quantité de loupes formées chaque fois dépend du poids de la charge, ainsi que de la volonté de l’ouvrier ; on divise ordinairement la masse en quatre à sept parties.

Une seule machine, même un seul marteau, suffit pour six, huit et meme douze fours. Les affineurs doivent s’entendre entr’eux , de manière que le chargement du premier de ces foyers ait lieu, quand on retire les loupes du dernier.

Chaque four desservi par deux affineurs et deux chauffeurs qid se relèvent mutuellement toutes les six ou toutes les douze heures, donne 7600 à 8000 kil. de fer par semaine *.

999. Les pièces cinglées sont portées toutes rouges dans des fours de chaufferie pour être étirées entre les cylindies cannelés. On a généralement abandonné l’usage du marteau frontal; son effet n’était pas en harmonie avec la rapidité de ce genre d’affinage.

La sole du four de chaufferie Ç blowing f'umciccv J est bien plus longue que celle du four d’affinerie ; le lampant et la cheminee sont plus resserrés , parce qu il n est pas nécessaire que ces fourneaux produi—

Ils donnent le double dans la plupart des forges qui travaillent en fer tendre. Le T.

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sent un degré de chaleur très-élevé, et qu’il faut d’ailleurs empêcher l’oxidation du fer autant qu’il est possible. La voûte est surbaissée et la porte du foyer n’a qu’une très faible hauteur.

L’étirage se fait avec une extrême rapidité ; les pièces prennent la chaleur très-vîte, étant déjà rouges au moment où on les place dans le four; elles ne reçoivent qu’une seule chaude pour se convertir en barres de telles dimensions voulues. Il serait même possible de les étirer tout de suite, si l’on ne craignait pas de rendre les deux opérations dépendantes l’une de l’autre. Une machine de compression occupe trois ouvriers, un chauffeur et deux é tireurs , dont l’un place les barres entre les cylindres , tandis que l’autre les reçoit du côté opposé *.

Le fer passe successivement par des cannelures de différentes grandeurs jusqu’à ce qu’il ait acquis les dimensions exigées. Les cannelures pour les barres carrées sont tranchées par moitié et de forme triangulaire dans chacun des deux cylindres , de sorte que leur diagonale est dans un plan vertical. Celles qui servent à la fabrication du fer plat , sont entaillées seulement dans le cylindre inferieur.

Les barres ont une largeur et une épaisseur uniformes d’un bout à l’autre; mais elles se trouvent souvent faussées et leur surface est couveite d une épaisse couche d’oxide, qui nuit a leur apparence. Pour les en débarrasser et aussi pour les redresser, on les place par i o ou 12 a la fois dans un four très-long ,

* Il faut avoir au moins 4 ouvriers près de la machine , car si les barres sont longues, un homme doit les soutenir avec un crochet, tandis qu’un autre les tient par leur cxtre'mité avec des tenailles. Le T.

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pourvu de deux grilles disposées sur le côté de manière que la flamme traverse la largeur du foyer, et lorsqu’elles sont rouges brunes, on les pare sous un marteau. Le travail nécessite deux ouvriers, un chauffeur et un forgeron, chargés aussi de présenter les barres à la cisaille pour en rogner les extrémités. Ce léger martelage leur donne une belle couleur ardoisée et rend leur surface très- lisse ; mais le fer s’aigrit étant battu à froid ; il serait nécessaire par conséquent de lui donner encore un léger recuit.

Le déchet et la consommation de charbon occasionnés par l’étirage sont très-faibles , parce qu’on profite de la chaleur que les pièces conservent après le cinglage *.

* Des circonstances locales, 1 économie d’une certaine espèce de combustible, et sur-tout la qualité que le fer doit avoir, peuvent nécessiter l’emploi de la houille conjointement avec celui du char-' bon végétal pour 1 affinage de la fonte. Nous en verrons plus tard un exemple dans la fabrication du fer blanc, d’après la méthode anglaise. On suit aussi depuis quelques années dans les forges de Rybnick (Prusse), construites a neuf, un procédé basé sur des considérations de cette nature. On chauffe la fonte dans des fours à réverbere activés avec la houille, et on la transporte toute rouge encore aux feux d’affinerie à charbon de bois. Elle ss fond et s’affine alors plus vite que si elle n avait pas subi une opération préparatoire. On forge le fer en gros lopins et on achève l’étirage au moyen de cylindres cannelés; une seule machine sert à 8 feux d’affinerie. La consommation du charbon de sapin est de omèt- cull-,6i3, et celle de la houille de o"*t- cuL-,o57 par 100 kilog. de fer converti en lopins. Onbrule ensuite oma- cu^,io3 de houille pour étirer 100 kilog» de lopins en barres. Le déchet de la fonte est de 25 pour 100 dans la premieie opération, et de 10 pour 100 dans la deuxième, ce qui fait en somme , 32,5 pour 100; tandis qu’il n’est ordinairement tfuc de 28,08 pour 100. ^drehiv . f ü,- Berghau und Jlüttemvesen , tome 3, cahier 2, page 107 et suivantes.

Il est fâcheux que 1 auteur d’un mémoire étendu dont nous avons

1000. Lorsque le travail n’éprouve point d’accident particulier et que le fine métal est d’une bonne qualité , il subit un déchet de 2 5 pour cent, ce qui fait en tout pour la fonte grise 3o à 35 pour cent. On brûle pour un quintal métrique de fer forgé 0,920 à 1 mètre cube de bouille dans le four d’affinerie, et 0mèt. cub 0gg dans le four de chaufferie. Il faut encore ajouter à ces quantités oraet- cul>-,396 de coke brûlés dans le feu de finerie. Ce mode d’affinage est donc très- dispendieux dans les pays où la houille n'est pas à bas prix. On est obligé en outre de le pratiquer en grand , pour couvrir les frais de construction des machines * *.