DE3 KO LITEAUX

§. 2. Le choix des fourneaux, relativement aux ppérations que Ion a dessein d'exécuter, et surtout les bonnes proportions de celui que l'on a choisi , ont U plus grande influence sur le succès des procédés métallurgiques , et même des entreprises de cette nature. Les fourneaux ont des formes et des dimensions différentes, suivant les opérations auxquelles ils doivent servir , et l'on trouvera à yarticle de chaque métal la description de ceux qui sont employés à son traitement; mais ces appareils, considérés par genres, ont des propriété» tout- à- fait distinctes, qu'il est utile d'exposer ici.

1. ° Quelquefois il est de nécessité, ou du moins plus convenable , de mettre en contact ou de mêler ensemble le minéral avec le combustible, et cela donne lieu k des fourneaux prismatiques plus ou moins alongés dans le sens vertical, et qu'on appelle hauts-fourneaux , fourneaux courbes, fourneaux à manche, etc. Ils sont à courant d'air forcé, et l'on n'y emploie guère que des combustibles convertis en charbon.

2. ° D'autres fois on ne veut pas mettre en contact les substances à chauffer avec le combustible (comme le fer avec la houille), ou du moins cela n'est pas nécessaire; alors on chauffe avec la flamme les matières placées non loin du foyer et dans un espace fort circonscrit : c'est le fourneau à réverbère, dont le nom dérive de ce que les matières sont échauffées' non -seulement par le contact immédiat de la flamme, mais encore par l'irradiation qui a lieu de la surface intérieure d'une voûte qui s'échauffe fortement, et dont la première destination étoit sans doute d'obliger la flamme et le courant d'air chaud à toucher les matières placées sur l'àtre. On y emploie les combustibles dans leur état naturel, et l'on y trouve encore l'avantage de voir constamment et de suivre

' tous les changemens qui ont lieu dans les matières que l'on traite : on peut aussi ajouter à celles-ci certaines substances, les mêler ensemble, les rapprocher ou les éloigner de l'endroit

où se trouve la plus grande chaleur ; enfin , arrêter l'opération quand on veu^, et la recommencer sans grande préparation ni perte de temps. Tous ces avantages né se trouvent point dans les grands fourneaux, où la matière à traiter est mêlée avec le combustible. Cependant, ce qui a peut-être le plu* contribué à étendre l'usage des fourneaux à réverbère, c'est qu'ils n'ont pas besoin de machines soufflantes , et qu'ils sont , par cette raison , indépéndans de toute force motrice ; on n'est plus obligé de placer son fourneau auprès d'un cour» d'eau ou d'employer des chevaux à faire mouvoir des soufflets, ce qui est toujours fort coûteux et peu en usage pour les fourneaux d'une certaine grandeur. On sait que, dans les fourneaux à réverbère, et généralement dans ( OU s ceux oà l'on chauffe avec la flamme, la circulation de l'air à travers le combustible, ou ce qu'on appelle le tirage, est déterminé par une cheminée plus ou moins élevée , dans laquelle l'air , très-échauffé et par conséquent très-raréfié , s'élève en raison de la différence de sa pesanteur spécifique, comparée à celle de l'air extérieur et de la hauteur de la colonne d'air dilaté.

3." Enfin, il y a des opérations on les matières qu'il s'agit de traiter doivent être maintenues à l'abri du contact de la flamme et même de l'air; alors oh les renferme dans des creusets plus ou moins grands, que l'on chauffe extérieurement en les plaçant dans un fourneau convenablement disposé. Tantôt on les chauffe par la flamme oVun combustible, et alors ces creusets sont mis sur une banquette pratiquée dans l'intérieur du fourneau , comme on le voit dans les fours de verreries; quelquefois on les chauffe en même temps par dessous, comme on le fait pour les caisses à cémenter le fer. Enfin , on se sert aussi des combustibles carbonisés, ainsi que Je pratiquent les fondeurs de cuivre, de bronze, et même ceux qui fabriquent l'acier fondu : dans ce cas, le creuset est placé sur une grille, au milieu du combustible, mais son fond doit être appuyé sur uq cylindre de ferre réfractaire

de même diamètre et élevé de plusieurs -ponces, «fin que l'air froid qui traverse la grille ne le refroidisse pas trop et de peur qu'il ne le fasse éclater "; c'est ainsi que -l*on chauffe les creusets de petite dimension., quand en fait des essais de mînërais par la voie sèrhe. Nous n'entrerons dans quelques détails que relativement aux deux premiers genres de fourneaux.

IL Des fourneaux dans lesquels les matières à traiter sont

mêlées avec le combustible.

$. 3. Nous avons déjà indiqué le* propriétés caractéristiques de ce genre de fourneaux , en disant qu'on y projetait de l'air à l'aide d'une machine, et qu'on n'y employoit- ordinairement que des combustible* carbonisés; il n'est cependant pas impossible d'y brûler du bois à l'état naturel et seulement coupé en petits morceaux, ainsi qu'on l'a vérifié, en Suède, sur des hauts-fourneaux à fer.

L'intérieur de ces fourneaux est une cavité prismatique, plus ou moins régulière, 'dont l'axe est vertical; c'est une espèce de puits ( ce qui leur a fait donner en allemand le nom de Schacht-Ofen) , qui présente ou un prisme droit comme dans les fourneaux à manche, ou un assemblage de pyramides ou de cônes, comme dans les hauts-fourneaux à fer. Quelques-uns, cependant, sont très-bas, comme les foyers de forge et ceux où l'on traite le minérai de fer par la méthode catalane , le fourneau écossois employé pour ,1e plomb , et peut-être quelques autres.

On introduit , par l'orifice supérieur, les substances à fondre avec le combustible; et les matières fondues, produit de l'opération, sortent par la partie inférieure, où se trouve un orifice plus ou moins grand, disposé a cet effet : ainsi tout ce qui entre dans un fourneau de cette espèce, et qui n'est point susceptible d'être réduit en vapeur par la chaleur qui l'y développe, doit parcourir toute la hauteur du fourneau et en sortir à l'état liquide. 11 convient de remarquer, comme

$0 CHAPITRE, m.

une propriété de ce fourneau , qu'il y a constamment dans son intérieur un mouvement descensionnel à peu près uniforme quand il est en bon train ( . Lorsque quelque substance s'arrête dans l'intérieur, parce qu'elle n'est pas suffisamment fluide, on dit qu'il y a embarras, et c'est un engorgement lorsque les matières ne descendent plus du tout. Alprs on cherche à dissiper l'engorgement, soit en augmentant la chaleur du fourneau, soit en ajoutant des fondans : quand ces moyens sont insuffisans, il faut arrêter l'opération, démolir en partie le fourneau pour retirer les matières arrêtées, et le rétablir

1 Si l'on vnuloit reconnoftre tous les mouvemem qui ont Heu dans l'intérieur d'un fourneau, il faudroit considérer d'abord que les matières solides, chargées à sa partie supérieure, prennent un mouvement descendant, en raison de la diminution successive, mais assez prompte ., du volume du charbon qui est dissous par l'air atmosphérique; tandis que les substances volatiles et l'air introduit dans le fourneau possèdent un mouvement ascensionnel beaucoup plus rapide. Nous avons dit que toutes les matières solides n'avoient pas un mouvement uniforme, c'est-à-dire qu'il ne s'exécutoit pas rigoureusement par tranches horizontales , et que la différence des pesanteurs spécifiques avoit quelque influence sur le résultat ; mais il y a aussi des différences entre les substances devenues liquides et celles qui sont demeurées à l'état solide; enfin, il y en a entre les diverses matières fondues, suivant le degré de fluidité dont elles jouissent, leur adhérence anx corps solides qu'elles rencontrent et leurs pesanteurs spécifiques. Ces substances liquides tombent et filtrent goutte à goutte à travers la colonne de matières solides, et c'est ainsi que l'on conçoit que s'opère principalement la réduction des oxides métalliques dans beaucoup de fourneaux. D'un autre côté, les gaz et les. vapeurs qui traversent la même colonne, en sens opposé, y occasionnent aussi des changement chimiques, tels que des oxidations et des dissolutions. On voit par là qu'il se produit dans un fourneau élevé, niais d'une manière beaucoup plus compliquée et en quelque sorte multiple, des effets analogues à ceux pour lesquels est disposé l'appareil imaginé par M. Clément, professeur au Conservatoire des arts et métiers, et qu'il a appelé cascqdm chimique.

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avant de recommencer , ce qui entraîne toujours plus ou moins de perte de temps, de combustible et par conséquent d'argent. Mais quand la marche d'un fourneau est régulière, le remplissage, qu'on appelle la charge, a lieu à des intervalles de temps à peu près égaux, et il en est de même pour la sortie des matières.

§.4. Nous avons déjà parlé de deux orifices principaux : celui de la partie supérieure , qu'on appelle gueulart dans les hautsfourneaux à fer et par lequel on charge , et celui inférieur, par où sortent les matières liquides. H y en a un troisième , par lequel on introduit l'air; c'est Yorifice ou le trou de la tuyère: quelquefois il y a plusieurs orifices de tuyère, comme il peut y avoir plusieurs orifices de coulée ou de percée. * La position des orifices de tuyère est déterminée, d'une part, par la nécessité d'entretenir ton les les parties du fourneau suffisamment échauffées, et de l'autre, de se réserver, k la partie inférieure, un endroit encore fort échauffé et néanmoins à l'abri de l'action trop oxidante de l'air. On atteint ce double but en plaçant la tuyère à une petite hauteur audessus du fond; ce sera seulement quelques pouces dans les fourneaux peu élevés, et un à deux pieds au plus dans les plus hauts.

L'ouverture de la tuyère est ordinairement garnie d'un conduit ou tuyau (d'où lui vient son nom,), qui est en terre ou en métal, et destiné à conduire l'air dans l'intérieur du fourneau > diras quelques-uns d'entre eux (les foyers de forge, par exemple) elle s'avance plus ou moins au-delà de la paroi intérieure ; mais dans les grands fourneaux , où la chaleur est fort considérable, et même dans ceux où Ton fond les oxides de plomb, cuivre, ele, , toute matière se l'on droit promptement, et là tuyère n'est jamais saillante.

Dans les fourneaux à manche , qui servent à fondre les minerais de plomb ou de cuivre, on profite d'un accident pour suppléer à cette impossibilité* de prolonger la tuyère

<ji CHAPIT&B IU. .

dans l'intérieur du fourneau , et l'on porte ainsi Je veiit beaucoup plus loin qu'on ne le feroit sans cela. Comme il s'amasse continuellement, vers la tuyère, des matière» fondues que le courant d'air refroidit et finit par solidifier, il se forme une espèce de tuyau ou cylindre creux , au milieu duquel passe le vent ; c'est ce que les fondeurs appellent le nez, qui fait un véritable prolongement de la tuyère : dans les hauts-fourneaux à fer on n'en laisse point former, mais dan» les fourneaux à manche on le forme expris et on le conserve d'une certaine longueur. Il y a des avantages ou (les facilités à fondre de cette manière. . . * ' ^ft'jt

C'est dans la tuyère- que se réunissent les huses ou canons des soufflets, sduventau nombre de deux ; pour cela elle est conique , mais sôn petit orifice, tourné vers l'intérieur dir fourneau, n'a jamais plus de deux pouces ou deux pouces et demi de diamètre : enfin, on lui donne quelquefois une certaine mc/iWso», soit au-dessus du, plan horizontal, soit au* dessous, et quelquefois même une déclinaison, c'est-à-dirç que sa direction Ifaft un' angle, qui n'est pas toujours droit, avec la face intérieure dans laquelle elle est implantée. La direction de la tuyère a toujours beaucoup d'influence su» la conduite des opérations; on le conçoit facilement,/ quand on sait que c'est. sa position qui détermine l'endroit de là plus grande chaleur dans le fourneau, net qu'en la faisant plonger ou en la relevant, on augmente la chaleur ou on la diminue dans le creuset. * x <<<«Ï4*3|

§. 5. La détermination de l'endroit où se' trouve la plus grande chaleur dans un fourneau, n'est pas susceptible d'une précision géométrique ; mais bu voit qu'elle doit se trouver là 'où- a lieu # la combustion la plus rapide : or, c'est évidemment vers la tuyère et un peli au-dessus, pa^rce que l'air tend à s'élever dès lé moment dù il en sort, tant à cause de la dilatation qu'il éprouve, qu'à raison du mouvement ascensionnel déjà imprimé à toutes les substances aériformes qui se trouvent dans le fourneau.

C'est à raison de ce mouvement qu'il est de toute nécessité de faire arriver l'air à la partie inférieure de l'appareil , pour qu'en s'élevant ensuite, il échauffe les parties supérieures, prépare les matières à la fonte, et produise cet effet avantageux, qu'elles n'arrivent, ainsi que le combustible luimême, à l'endroit de la plus grande chaleur, qu'après avoir acquis une température peu différente de celle qui s'y développe, et par conséquent sans la diminuer sensiblement.

§. 6. On voit, d'après tout ce que nous venons de dire . que la combustion et les diverses opérations chimiques, telles que la réduction des oxideS métalliques, la. combinaison et vitrification des terres, et la séparation des métaux, tout cela s'opère dans le même espace et pour ainsi dire confusément ensemble. C'est donc une opération très-compliquée que celle 1 de la fonte des minérais dans les fourneaux où ils sont jetés pêle-mêle avec les combustibles; elle l'est d'autant plus, qu'une fois mises dans le fourneau , on ne peut plus guère agir immédiatement sur ces matières, et que l'on ne juge de l'état de l'opération que par des signes peu certains et presque par conjecture : aussi l'art du fondeur est-il extrêmement difficile ; une longue pratique, beaucoup d'attention et un travail pénible mettent seulement en état d'éviter les accidens graves. Le fondeur doit apercevoir par de foibles indices les dérangemens qui se préparent, en démêler les causes, en assigner le remède , et l'appliquer à un instant où un œil moins exercé n'aperçoit point encore de. changement dans la marche du fourneau. Ces indices, sur lesquels nous ne nous arrêterons point , sont l'obscurcissement de la tuyère, par i'oriâce de laquelle on doit toujours apercevoir une lumière plus ou moins brillante; l'épaisseur ou la fluidité trop grande des laitiers ou scories; leur couleur, celle de la flamme qui sort du fourneau; enfin, le bruit que fait l'air qui traverse les matières, et celui qui résulte souvent de leur chute dans l'intérieur, lorsqu'elles ne descendent pas régulièrement , mais

par secousses. Enfin, à l'aide d'un ringard (barre de fer pointue) , le fondeur sonde les parties inférieures, et il détache les matières agglutinées lorsqu'il en trouve d'attachées aux parois du fourneau. Les principaux moyens d'action du fondeur sur les matières contenues dans un fourneau, résultent principalement de ceux qui peuvent augmenter ou diminuer la température de son intérieur. 11 en existe plusieurs pour arriver au même but ; mais il faut choisir et employer les plus convenables dans chaque circonstance , et quelquefois les combiner ensemble. C'est ainsi que tantôt on augmente ou l'on diminue la quantité de combustible par rapport à la masse de matière à fondre; tantôt on augmente ou l'on diminue le vent ; enfin , on ajoute quelquefois des fondans ou d'anciennes scories, qui agissent comme dissolvans.

Les principales causes des dérangemens d'un fourneau sont lés variations dans la qualité du combustible, ou bien dams la nature et la pureté des minerais; quelque changement dans la marche des machines soufflantes ; enfin, des dégradations dans son intérieur : souvent l'inattention des fondeurs y contribue beaucoup, parce, que, oubliant de charger le fourneau quand il en est temps, ils le surchargent ensuite tout d'un coup pour cacher et dans l'intention de réparer leur faute. f

La conduite d'un fourneau consiste à l'entretenir constamment rempli (ou à peu près) de combustible et des matières à fondre, dans les proportions que l'expérience a fait coniroftre comme les plus avantageuses • le fondeur doit toutefois faire varier ces proportions suivant l'état du fourneau, sa chaleur ou son refroidissement. Il veille à tenir la tuyère en tel état que l'air pénètre bien dans l'intérieur; il surveille le travail des machines soufflantes j il prépare les mélanges, ordonne les charges et fait ensuite enlever les scories ou laitiers; puis il fait la percée pour faire couler le métal hors du

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fourneau , lorsque le creuset est rempli. Le fondeur est chargé de préparer le fourneau , de le débarrasser des engorgemens qui surviennent; enfin, de le réparer toutes les fois qu'il en a besoin Y il a ordinairement avec lui un aide et plusieurs manœuvre». Dans quelque circonstance que l'on s€ trouve, il ne faut jamais perdre de vue que l'objet de toute opération métallurgique est non -seulement, d'obtenif un certain résultat utile, mais encore avec la moindre dépense qu'il sera possible : en conséquence on doit toujours choisir les moyens les moins coûteux, et épargner surtout le combustible et la main d'oeuvre.

§. 7. Dans le genre de fourneaux dont nous venons de. donner une idée , on en distingue plusieurs espèces, que nous allons indiquer sommairement.

Les fourneaux courbes oit fourneaux à manche servent à fondre les minérais de plomb, de cuivre, d'étain, etc.; ils sont peu élevés et on les charge par devant : mais ce qui les caractérise surtout, p*est que le creuset dans lequel se rassemblent les matières fondues et qu'on appelle bassin d'axant -foyer, se trouve ej! avant du corps du fourneau et, pour ainsi dire, extérieur à celui-çi ; un petit canal incliné, creusé dans la brasque, ainsi que le, bassin dont nous venons de parler, sert à y conduire les matières, et on l'appelle trace; enfin il y a toujours un second bassin dit de percée, ou inférieur, qui peut communiquer avec le premier. Le devant du fourneau? que l'on appelle poitrine, est fermé, dans sa partie inférieure* par des Briques ou des pierres, de manière que Ton péut aisément les démolir lorsqu'on arrête le fourneau et les réta* blir pour recommencer car souvent le fondage dans ces fourneaux ne dure qu'une semaine. • . •

Cette poitrine des fourneaux courbes 's'abaisse jusqu'à la brasque, excepté dans l'endroit où se trouve la trace, où il reste un vide ou trou qu'on appelle teil, parce qu'il en sort constamment un peu de flamme et de lumière pendant le

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travail : de là les expressions de fondre sur ml et fondre sur trace, qui désignent des circonstances un peu différentes. On dit aussi dans les mêmes circonstances que l'on fond à poitrine ouverte, tandis que, dans d'autres circonstances, et par exemple dans les hauts-fourneaux à fer, on fond à poitrine fermée, , , v ,

Le bassin d' avant-foyer , recevant tout ce qui sort, fondu du fourneau, se remplit bientôt de scories et de métal, ou de mattes qui occupent des hauteurs différentes daus ce bassin. On enlève presque à chaque instant les scories ou crasses qui se solidifient par refroidissement à la superficie du bassin, et lorsqu'on aperçoit qu'il demeure presque rempli de matières métalliques, on perce, c'est- à- dire que Ton débouche un conduit pratiqué' dans la brasque et qui amène ces matières dans un autre bassin, creusé dans le sol de la fonderie, et qu'on appelle bassin de réception pu de coulée» ,

Il y a des fonderies où Ton forme deux bassins d'avantfoyer , et par conséquent deux ails, dont l'un est bouché, pendant que lé métal coule par l'autre; il y a aussi deux bassins de réception : cette disposition a pour objet d'éviter d'arrêter la fonte pendant que l'on fait la percée.

La hauteur des fourneaux dont on vient de parler ne passe guère 2 ou 2,00 mètres : lorsqu'ils sont plus élevés, on ne peut plus les charger par devant, et ils prennent le nom de demi-hauts- fourneaux; la hauteur de ceux-ci va jusqu'à 4 mètres et davantage» • .

'On trouvera à l'article de Chaque métal l'indication de l'espèce de fourneau que l'on emploie ordinairement pour ses minérais, et des dessins dont l'explication en ; fera connoitre tous les détails. Nous ne nous arrêterons point à traiter des hauts-fourneaux à fer, dont la hauteur est quelquefois de 20 mètres , quoiqu'elle soit souvent beaucoup moindre : ils ne diffèrent pas essentiellement des précédens, et offrent souvent cette particularité, qu'ils Admettent fréquemment

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plusieurs tuyères. On rencontre cette dernière disposition plus rarement dans les fourneaux où l'on fond le cuivre et le jtlomb. Cependant on y a trouvé des avantages réelsau Hartz et dans d'autres usines de l'Allemagne, où on les emploie depuis quinze ou dix-huit ans. Quelques hauts-fourneaux à fer, et notamment tous les anciens fourneaux, n'en ont qu'une; mais presque tous ceux qui sont chauffés avec le coke, en ont deux et quelquefois trois.

Mous ne dirons rien des fourneaux écossais et des foyers de forge, qu'on appelle quelquefois h as -fourneaux , si ce n'est qu'ils sont compris dans les généralités exposées ci-dessus.