DÉTAILS SUR LA FABRICATION DES RAILS BIS FER

Composition de la trousse, — L'Exposition , outre les rails en acier puddié, Bessiincr ou fondu, nous oiliv un ^rnnâ nombre de rails en ter, de formes variées, dont la cassure dénote généralement un fer de bonne qualité. Mais queUe conséquence utile tirer de l'aspect de ces rails? Nous savons que des usines dont la fabrication courante est médiocre ont exposé de très-beau\ rails. Cela n'a rien qui doive étonner. La question serait de savoir à (juei prix ces usines pourraient livrer ces rails aux compagnies. Il ne faudrait d'ailleurs pas juger de la qualité des rails par la cassure seulement. L'aspect de la cassure varie

suivant la manière dont elle a été faite. Les ingénieurs ne sont pas d'accord sur Finfluence exercée par cet aspect sur la durée du rail; les uns veulent une cassure partie grenue,

partie nerveuse, d'autres une cassure toute grenue, quelquesuns, enfin, une rassure entièrement nerveuse. La question si intéressante de la labrication des rails ne peut être utilement considérée que dans les usines. Nous n'avons pu malheureusement les visiter; mais des notes qui nous ont été fournies par M. Mathieu, ancien élève de l'École centrale des arts et niuiiuîactures, ingénieur du uialériel au chemin de fer du Midi, qui y a séjourné et en a étudié les procédés de fabrication, jetteront quelques lumières sur ce sujet. Avant de les transcrire nous croyons devoir les faire précéder de qudques lignes sur les méthodes les plus généralement en usage.

Pour fabriquer un rail, on commence toujours par former une trousse composée de barres de fer plat d'environ 7 mètres de longueur que Ton superpose. On chauffe la trousse au rouge blanc dans un four à réverbère, puis on la fait passer dans un laminoir où» après avoir été étirée dans plusieurs cannelures de dimension et de forme variées, elle finit par prendre la forme du raii. Les barres de fer, par la cx)mpression, se soudent entre elles de manière à ne plus foi'iner (ju'un^* seule et même l>ai-re. Quelquefois on se sert, pour comprimer la trousse, indépendanmient du laminoir, de marteaux d'espèces diverses.

Les barres dont on forme la trousse ne sont pas ordinairement de la même qualité. Celles qui, se trouvant uu sommet et au pied de la trousse, doivent faire partie du * champignon dans le rail fini (rail à double champignon), sont en fer grenu n® 2 (fer corroyé).

Pour le rail à shnple champignon, Yignole ou autre, elles ne sont en fer n® 2 que pour le sommet. Lus autres, qui forment le corps du rail, ou le pied dans le rail à simple c!)ampignon, sont en fer u^ i (fer puddlé ou ébauché). Le rail périssant le plus souvent par le dessoudage de ses élé-

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ments, on attrîhuo ce flcssoiKhi^^p à l'^iiiploi «les deux os|)c'ccs de ter â ei ii° i, qui se suudeut mai l'uo à l'autre. On a donc essayé de substituer aux trousses formées de deux espèces de fer, des trousses enUèrement composées de fer % ou de fer m i . Les barres de fer n* 2 se sondent mal les uiius aux autres, celles en fer n« 1 se soudeiiL hiisii; mais il faut, \>our obtenir de bous rails, employer du fer n» i d'une qualité particulière. On a donc renoncé aux trousses en fer n^ % et on essaie dans un grand nombre d'usines, en Allemagne surtout, les trousses en fer pudcUé. La question des avantages respectifs des rails en fer n° 2 et n° 1, ou en ter ii" 1 seulemeiil, n'est pas encore résolue.

Eu France, toutes nos grandes usines, après avoir essayé les trousses en fer puddlé, continuent à l'aire emploi de trousses composées de fer n* i et n*» 2. Il en est de même en Angleterre. C'est en Allemagne seulement que la fabrici^ tion des raiis uni^ueiaenL en fer puddlé s'est répandue.

Nous n'avons pas à parler de la fabrication des rails en France, bien connue de nos ingénieurs. Les notes de M. Mathieu feront connaître celle du pays de Galles, et d'autres notes que nous croyons devoir également reproduire, et (pii ont été rédigées par M. Guillaume, ancien élève de ri'>ole centrale, inj^énieur du matériel lixe au chemin de l'Est, doimeront une juste idée de la fabrication en Allémagne.

Les personnes qui youdraient connaître mieux cette der* nière fabrication, devront consulter un intéressant mémoire

publié p^r M. Desbrière, infrénieur civil, sur la tiibrication des rads en iër puddlé à l'usine du Pliéuix (Lourds du Rhin).

Voici d'abord les notes de M. Mathieu :

« Fabrication des rails en Angleterre, — La compagnie des

tliemais de fer du Midi français a fait, en An^deferre, (Munies besoins de son nouveau réseau, une commande assez

SftS CLASSE V. — SECTION U

importante do mils, que les forges françaises ne pouvaient « s'engager à livrer en temps opportun.

» Ces rails ont été commandés aux deux usines de Blaind et Dowlais, situées dans le pays de Galles. — Les conditions

(iu marclié ont Hé exactement celles imposées à nos forges IVaiiçaises. — Quelque répugnance que les maîtres de forges anglais aient d'abord manifestée à accepter notre cahier des charges, cependant ils ont compris que la seule manière de fidre concurrence à nos usines sur le marché français était d'accepter les mêmes conditions «qu'elles.

» Les tontes servant à la fabrication des rails piovu uiient toutes des mêmes minerais : fer cai'ljouaté, hématite rouge, auxquels on ajoute des scories provenant des fours à puddltf et des fours à réchauffer, grillées en tas.

9 Les fourneaux marchent à Tair chaud.

» La tonte qu'ils ])roduisent est généralement mazée. Quand elle ne Test pas, on la coule dans des lingotières que l'on arrose d'eau.

» La fonte mazée est destinée à la fabrication des couvertures, la fonte non mazée à celle des fers qui doivent composer l'intérieur du pa(|uet.

» En outre, le puddlage est conduit avec Tu ne ou l'autre fonte, de manière à obtenir du grain pour les couvertes et dii nerf pour le repos du paquet. La boule puddlée est pressée au squeezer et amenée par quatre cannelures de laminoirs, et de la même chaude, en barres de 0",027 d'épaisseur.

» Le paquet des couvertes est composé de neuf mises en fer puddh' de 0"S027 d'épaisseur ; le paquet a de largeur

sur 0"',30 de hauteur; il pèse :250 kilos; les barres qui forment le paquet sont de deux largeurs différentes, de façon que les joints de deux barres superposées soient croisés.

» Le paquet des couvertes est chauffé au four à réverbère, puis passé au laminoir, où il est sou lé et amené en bancs de 0™,030 (réi)aiss<'ur et 0",220 de lai'ge. Cette opération se lait d'uue seule chaude.

9 Le paquet du rail est composé de lër à grain corroyé, et de fer à nerf puddié.

» Le rapport du fer corroyé au fer pnddié est de un tiers

en poids, le paquet pesant "loi) kilo^'.; il reiiterine 80 kilog. de Ter corroyé et 170 kilog. de 1er piiddlc n" 1. Les dimensions sont de 0'",^ de large sur 0°',âl> de hauteur et O'^fiU de longueur ; il contient neuf mises. Le rail étant à double champignon , la mise supérieure et inférieure est d'une seule largeur, et lu deuxième mise, ((ui est dirertement au-<kssus de chacune de eeilts-ci, est eomiiosée de trois barres 9 dont deux ranôes en i'er corroyé sont placées laté* ralementy et la troisième au milieu est en fer puddié. Ces deux mises latérales en fer corroyé sont destinées à éviter les criques sur les bords du champignon du raU , en mémo temps (]u'elles ont pour effet de le reul'orcer dans sa partie iatiguéu par les boudins des roues.

n Le reste du paquet est composé de barres de fer puddié 13P 1, de deux largeurs différentes, afin de pouvoir croiser les joints.

» Le paquet ainsi fuit est porté au ibur à réeliaullér ; il y leste une heure et demie; de là, il est conduit au\ biooniiugs ou cylindies ébaucheurs, à mouvement circulaii'e altematil, où le poquet passant par quatre cannelures conunence à être soudé et subit un allongement de 0"*30.

» F^a vitesse de rotation du bloomin;^' est très faible; elle n'est que de trei/e rév(»luti(>ns par minute.

» Du bioomini; , le paquet est reporté au tour à réchauffer, où il séjourne trente minutes; c'est ce qu'on peut appeler un demi-réchauffage; de là il va au cylindre dégrossisseur, où il passe par quatre cannelures ({ui lui donnent la forme et la longueur qu'il doit avoir.

» On remarquera que, dans celte fabrication, Feuqjloi du marteau n'entre dans aucune des opérations. C'est là une chose à regretter ; car, avec son emploi, ou obtiendrait des fera mieux soudés et plus durs que ceux (luc les usines four-

iiisseut ; il est vrai ({lus d'un autie colé, ce serait au déiriment de la rapidité de la fabrication et du rendement.

» Ainsi, la boule de puddlage, qui est pressée aux squeezcrs^puis laminée de la même chaude, serait mieux travaillé,

mieux épurée, si elle était coiiipiiiucc au niarU'au pilou.

» De infinie, io pa(|uet des couvertes pourrait être soudé au marteau, puis étiré au laminoir, au lieu d'être entièrement soudé et tiré au laminoir. Ëniin, le paquet du rai), au lieu d'être i^assé au blooming: après la première chaude, serait bcaucoiij» luicuv snuilé et corroyé s'il était porté sous un pilou, où il recevrait vingt ou trente coups de luarleau, pour être, après ce martelage , reporté au four, où il recevrait un demi-réchauffage, pour être enfin terminé aux laminoirs dégrossisseur et finisseur.

» Cette série d'opérations, où le marlela;ic serait, [M)ur la plus ffrandc partie dv la ral)i'icaliou, sul>siiiiié au lauiinagc, est adoptée dans le Yorksiiire pour la fabrication des rails ordinaires : aussi les produits de cette partie de TAnglctenv sont-ils plus estimés et plus chers aussi que ceux du pays de Galles.

)) Cela ne veul pas dir»,' (juc la (iiialilé des rails tii^nl uniquement à une bonne labrit;ation, il y a toujouis la <)ualilé des minerais qui domine dans toute fabrication de fer ; mais avec des minerais à peu prôs semblables, la supériorité dans la qualité doit être attribuée aux produits obtenus par le marteau, de prétérence à ceux ol)tenus par le laminoir.

» Uuoi qu'il en soit, les i ails (>l»t iiu.^ à lilaind et à l>owlais, tabriqués ainsi qu'il > i* nt d i iie dit, résistent aux épreuves imposées par le caliier des cliargcs :

l« Au choc d'un mouton do 300 kilogranunes tombant de 1"',()0, ils ne cassent pas.

2'» A la ])r( Ssiou d(; 80,000 Ulograiumes, ils llcchissciit et ne cassent pas non plus.

Dans les deux épreuves, le rail est placé de champ et posé sur deux appuis distants de 1"*,10«

3IAT£RieL FIXE. 201

» Eu résumé, les moyens do. fabrication employés cii Augleterre diltèrent très-peu des méthodes pratiquées eu France.

» Lo pays de Galles, qui, de toutes les parties de l'Angle* terre, l'st celle ( ni ia t'iibriealiuii du 1» r csl peut-être la plus ancienne, e6i aussi celle où les moyens de le tubriqucr sont aujourd'hui les moins en progrès ; les dépenses faites et la routine y ont une large part : aussi, plusieurs de nos usines firançaiscs sont-cUcs mieux et plus largement installée» qae beaucoup de for^^es de ce pays, n

Ia'> liuLes suivant4^'s, de M. Guillaume, permettront de comparer les procédés anglais aui procédés allemands :

« Fabrieation des rails m Allmagne, Les ingénieurs

allemands sont encore très-divisés d'opinion sur la nature du fer qu'il convient d'employer dans lu lubncutlon des rails.

» Généralement, ils exigent, comme en France, que la téle du raîl Vîgnole soit en fer à grains et le pied en fer nerveux. Cependant, depuis peu d'années, des ingénieurs de

quelques lignes très-iiiipurtaiites (Bade, Wui temberg, Cologne à Minden) font fabriquer des rails entièrement en fer nerveux (fer fort).

n Ils estiment que la durée des rails dépend uniquement de la perfection de la soudure, et ils pensent arriver plus facilement à ce résultat avec le fer nerveux, qui supporte un rédiaiitlai,^' Ix-aucoui» plus énergique que le fer h grains.

9 À i'u&ine de Bui'bacii, où Ton fabrique des i*aiis de cette espèce» les cassures dénotent une bonne soudure. On emploie dans celte fabrication dos fers aussi peu rouvralns que possible, afin de pouvoir les travailler à de hautes températures ; dans ce but, on cliai'gc au fourneau une certaine quantité du mi lie rai inanganésitére de Nassau ; on a même <^tenu récenunent d'assez bons résultats en rempia^nt ce minerait qui est tro^ co&teux, par une petite quantité de

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peroxyde de lauii^aïu-sc introduite dans le lit de tusioni eulia la coulée est laite eu lingotii'res et arrosée abondamment pour enlever encore un peu de soufre.

» Les trousses pour rails, qui sont très-fortes» sont en-* tièrement en fer puddlé, la mise supérieure formant couverte en deux pièces. Elles sont corroyées pendant deux à trois minutes sous un pilon de 3,()0() kilof^ranuaes à paiin<' carrée de 0™,60 environ de coté ; elles sont ensuite récliautfées pendant un quart d'heure et portées aux cylindres dé« grossisseur et finisseur*

» Les conditions de réception ne sont pas les mêmes (ju'eii 1 laiH'c, même pour les rails à tête à grains. Il n*y a pas d épreuves au choc ; nuus extrayoiis de divers cahiers de charges les renseignements suivants sur les épreuves par flexion :

» Sarrebruck à Bingen. — Le rail posé sur deux points d*appui espacés de 3 pieds (0™,942) doit supporter 120 quintaux (0,000 kil.) au milieu de sa lonf^ueur, sans llèclic permanente ; placé le ciiampignon eu bas, il doit i»rendi*e i p'' 1/2 (0''s0â9j de flèdie permanente, sans altération.

» Wurtemberg» ^ (Fer fort), charge de 200 quintaux (10,000 kil.), sans flèche permanente; flèche pennanente de 3 pouces (O-^OTS), le chaiaiHç^Hua en bas.

» Nassau. — Toutes les épreuves que les agents réceptionnaires jugeront convenables.

0 ïaunus. — Flèche permanente; sans altération, de Û",iO sur une longueur de 1 mètre.

» Cologne à Minden. — (Fer fort), comme pour Nassau.

» Mein-Necker. — Chai-^e de iUO (piiiitaux (li,o()U kil.)^ sans ll('(]ie permanente, les points dapjmi sont espacés de 3 pieds (0™,94i); flèche permanente de 1 p"» 14 (0»,032), le champignon en bas.

» Hesse. — Flèche permanente, sans altération, de 0",10 sur 4 mètr.'; charge de 200 quinLau.>i (10,000 kil.j, i>au5 llèche permanente.

MATERIEL FIXP. 2'.)3

D Wcstphalic. — Chargée de âOO quintaux sur 3 pieds, sans flèche permanente.

» Est-prussien. — Charge de 210 quintaux; flèche permanente, sur 3 pieds, sans altération de 4 pouces (0°*,108), et de \ \r 14 m«,032), la lete en lias.

» Ou voit que les rails doivent supporter, en f<én»'ral, une flèche permanente qui peut aller jusqu'à Û%039 dans la t'ahrtcation ordinaire, et jusqu'à 0'",078 dans la fabrication en fer ncn-eux, lorsqu'on les place le champignon en bas, sur deux points <r:i|ij>iii cspiif^és de 3 j)ic(ls. Jl est dinieile de satistaire à celt^* condition avec des clianipifirnons tout ù l'ait à gi'ains; ceux r[ue nous avons vus ù Burbaeh étaient tous plus ou moins mélangés de fer à nerf.

n Tl y aurait un grand intérût à suivre les essais de rails tout en fer nonoux, car s'ils faisaient un aussi bon service <pî<» les ;iiitr.'s, on se trouvirnit allrancln de la nécessité où ion est aujourd'hui de spécialiser la fabrication des rails dans des usines qui ne peuvent faire en même temps des fers marchands. »

On est donc loin étêtre fixé sur le meilleur mode de fabrication des rails. On ne l'est /// ' pas sur la nature du fer le plus convenable a employer pour la confection du rail : el bien que nous repoussions remploi du fei* nerveux pour le champignon, nous n'avons pu négliger de faire mention du changement qui s'est opéré récemment à cet égard dans l'esprit d'un certain nombre d'ingénieurs 'distingués de l'Àlieinagne.

Trousses avec couvertes d'une très-grande épaisseur^ — Nous trouvons dans l'exposition anglaise (métallurgie), avec de nombreux échantillons de rails de divers types, les spécimens des trousses eni|)loyées dans plusieurs usines du pays de (lalirs. Ces t?'ousses s»* tout reniai'(jii('r pai* l'épaisseur considérable de leurs coin (M t(\s; cette épaisseur est de 0^,053 pour un paquet dont toutes les mises réunies ne

294 CJ.Ab.>E V. — SECTION I.

représentent que O^^ÎIO, de sorte que, pour ]e rail à double champignon, ]e poids du fer corroyé est la moitié du poids

total; ces ^^rosses couvertes occuiK'iil une épaisseur de O'",0:20 environ dans le rail iini.