II

mm

ncau, afin que pendant l'opération, les ouvriers puissent modifier le vent selon les circonstances.

Les charpentiers qui font les trompes attachent une grande

importance à la construction des extrémités inférieures des arbres, qu'on voit en g, /i, f(fig. 16.)

La caisse à vent doit avoir une charpente en bois solidement construite. Les dimensions intérieures de celle que représente la figure 18 sont les suivantes :

3". 09 de longueur, 1-.51 de largeur à l'extrémité la plus large,

F^.IQ.-TineîcoupeTerticleporle^tre. Qin ggg à rextrémité ^ plus

étroite, et lœ.32 de profondeur. La coupe transversale de l'intérieur du conduit p est carrée, et a 0m.26 sur chaque coté. L'intérieur du porte-vent, o, est quadrangulaire à l'endroit où

Fig. 20. - TIne et foyer.

il joint/?, il a 0m.18 sur 0m.20 à cette extrémité; à l'autre, il est circulaire, et a 0ra.12 de diamètre. Le tuyau à vent est conique, et a 0m.037 de diamètre à son extrémité étroite.

Il y a une modification moderne de la trompe, maintenant généralement adoptée, et que Ton désigne sous le nom de Une : la caisse à vent est circulaire comme un tonneau et plus facile à construire que la caisse trapézoïdale t on en voit la représentation fig. 19 et 20; elle n'a pas besoin de description

pour être comprise. On dit que le vent de la Une est plus humide que celui de la trompe ancienne, dans laquelle il y a plus de distance entre les extrémités inférieures des arbres et l'homme ; la raison en parait assez plausible. Il y a aussi des différences dans le mode d'admission de 1 air dans les arbres.

A Villeneuve-d'Olmes, on a adopté, au lieu des aspirateurs ordinaires, la disposition que présente la fig. 21 (1). »'?. 31. - Autre trium» pu rimn»-

' duct ion de 1 air par les tuyaux DE,

La tension du vent est mesurée par w.wMur—rM* un simple manomètre à siphon, en verre, dont la branche inférieure passe par un tampon de bois qui s'adapte à un trou pratiqué dans le haut du tuyau p (fig. 16). Une échelle graduée est fixée à l'instrument, et les degrés correspondent à une colonne de mercure haute de 0*. 004512 (2). Suivant Richard, aucune machine ne produit un courant d'air d'une tension aussi constante que la trompe, car on dirait que le mercure est gelé dans le manomètre* Le degré de tension est en raison de la hauteur de la chute d'eau. Dans le département de l'Ariége, on voit des trompes hautes de 9 à 10 mètres; mais généralement elles n'ont que de 7 mètres à 8m.o0. Une trompe bien construite peut, avec de telles chutes, donner un courant d'air d'une tension maximum de O^.OSoo, et quelquefois môme 0m.0945 de mercure. A cause de la nature du minerai, et afin d'économiser le combustible, les bonnes trompes sont maintenant (1843) combinées de manière que la tension maximum du courant d'air ne s'élève jamais plus haut que 0m.0675 de mercure.

La pression de l'eau sur l'étranglement des arbres paraît avoir beaucoup moins d'influence pour augmenter la tension du vent que la hauteur des arbres* Richard a vu des trompes

(1) Richard, p. 178.

(2) Richard, p. 181.

qui n'avaient au-dessus de 1 étranglement qu'une colonne d'eau de 0".73, et qui produisaient cependant un vent ayant une tension de 0n,.08i2 de mercure; tandis que d'autres trompes, qui avaient une colonne d'eau de 2 mètres, ne pouvaient produire qu'un vent d'une tension de 0.0677 de mercure, les dimensions des étranglements et les aires de section des conduits porte-vent étant les mêmes dans les deux cas (1). La tension du vent est sensiblement proportionnelle à la quantité d'eau employée, excepté quand cette dernière est réduite beaucoup au-dessous des limites qui existent ordinairement.

La quantité d'eau employée étant la môme, les dimensions, la forme et la nature de l'étranglement influent sur la tension (2).

Les observations suivantes de Richard sur la trompe méritent l'attention. Il y avait quatre aspirateurs vers le milieu de l'arbre d'une tine qui rejetait l'eau par intervalles. Dans chacun était fixé un tube de verre recourbé, dont l'une des extrémités communiquait avec l'intérieur de l'arbre, et l'autre plongeait dans de l'eau contenue dans un vase de verre. Des bulles d'eau s'échappaient d'une manière intermittente des extrémités plongées dans l'eau. Cela faisait supposer qu'en fermant ces aspirateurs la tension du vent eût dû augmenter; mais il fut constaté qu'il n'en était absolument rien. Une expérience semblable fut faite sur une autre trompe et donna les mêmes résultats.

On fit alors des expériences sur les aspirateurs d'en haut. Dans l'un d'eux, l'extrémité d'un tube de verre recourbé fut ajustée de la manière décrite ci-dessus. L'eau s'éleva à 0"\02 dans la branche qui était dans le vase de verre. L'un des aspirateurs fut fermé, mais cela ne produisit aucun changement, l'eau s'élevant toujours de 0".02 dans le tube de verre, et le manomètre de mercure ne présentant pas de signe de dimi-

(1) Ouvrage cité, p. 223.

(2) D'Aubufsson.

nution dans la tension. On trouva aussi que le niveau de Feau restait constamment à 0m. 02, soit que les étranglements fussent entièrement ouverts ou fermés, de manière à réduire la tension de l'air dans la trompe à 0". 02707 de mercure, quoique la tension augmentât en proportion de l'ouverture des étranglements.

Richard assure que la tension du vent est un peu diminuée quand l'eau devient trouble, comme il arrive après un orage.

Avantages et désavantages de la trompe. — On peut, comparativement aux cylindres soufflants, la construire et l'entretenir à peu de frais ; elle produit un vent extrêmement égal et qu'il est facile de régler. D'un autre côté, l'air qui constitue le vent de la trompe, non-seulement est toujours saturé, ou peu s'en faut , d'humidité , mais encore il contient de petites particules d'eau en suspension mécanique; la quantité d'eau qui se trouve ainsi introduite dans le fourneau en même temps que l'air, est un sérieux défaut inhérent à cette sorte de machine soufflante. Souvent l'eau transsude à travers le tube de cuir ou bourec, coule le long du porte-vent et tombe dans le fourneau ; mais ceci ne devrait pas être, et indique un défaut de construction ou de fonctionnement dans la trompe. La proportion d'eau suspendue mécaniquement peut être encore beaucoup plus grande, si l'on permet à l'eau de monter dans la trompe plus haut que la banquette, ou si l'on diminue beaucoup la distance qui sépare la base des arbres du tuyau par où sort l'air. Cette eau, finement divisée, peut être transportée par l'air à une grande distance : ainsi d'Aubuisson employa une trompe pour ventiler une mine, et transporta l'air par une conduite le long d'une galerie, à une distance de 387 mètres ; et quoique cet air passât par deux coudes de 90° et deux autres de 135°, et montât considérablement pendant tout son parcours, on voyait cependant des filets d'eau s'échapper par l'extrémité du tuyau (1).

(i) Expériences faites sur la trompe du ventilateur des mines du Rancié, suivies Je quel-

izedby VîOO

454 MÉTHODE D1RECTB.

Théorie de la trompe. — Venturi, en 1800, rendit compte du soufflage par le mouvement qu'il supposait communiqué par la chute d'eau, à l'air environnant et en contact avec elle. Thibaud et Tardy donnent l'explication suivante : l'eau dans sa descente par les arbres augmente de rapidité, diminue en aire de section horizontale et laisse un vide, dans lequel l'air se précipite par les aspirateurs ; l'air est alors entraîné en bas par l'eau (1). Riohard avoue son impuissance à présenter une théorie satisfaisante. En 1848, Magnus, professeur de physique à l'Université de Berlin, affirmait que la véritable cause physique de la descente rapide de l'air était encore entièrement inconnue (2). Toutefois, ce philosophe distingué est conduit par ses expériences sur le mouvement des liquides, à conclure que dans la trompe il se produit la même action que lorsqu'on verse de l'eau dans un verre, et que des bulles d'air s'engageant dans l'eau sont emportées en bas par cette même eau. Le lecteur n'a qu'à répéter cette simple expérience et à en observer attentivement le résultat; il sera probablement surpris du volume d'air considérable qui pénétrera intimement dans l'eau versée dans le vase. Magnus a décrit quelques expériences très-intéressantes à ce sujet ; nous y renvoyons le lecteur.

Résultats donnés par la trompe. — Dans une trompe bien proportionnée et bien construite, Y effet peut être en général estimé au moins à 1/10 de la puissance y c'est-à-dire que la force représentée par la chute d'une quantité d'eau donnée, d'une hauteur donnée, dans un temps donné, étant 1, la force représentée par le vent produit par cette eau dans le même temps est seulement de 0.10; mais elle peut aller jus*

ques obterwtionS sur les trompes en général, par M. d'Aubuisson. Ann. des Mines, 2" série, t. IV, p. 244; 1*28.

(1) Expériences faites sur les trompes des forges de Vic-Dessos (Ariége), Ann. des Mines > t. VIII, p. 506; 1835.

(2) Uber die Bewegung der Fkusigkeiten. Konigl. Akadem. ekr Wissemchafhn fier 1848, Berlin. (Sur le mouvement des fluides.) 11 y a une traduction anglaise de ce mémoire dans le Phit*fiag.t 4e série, t. I, p. 1 ; janvier 1851.

qu'à 0.15 (1). On voit par là que dans cette machine il y a beaucoup de force dépensée en pure perte. Ce n'est pas là toutefois une considération importante, pourvu qu'on ait un grand approvisionnement d'eau. L'étranglement étant le môme, V effet utile, suivant d'Aubuisson, augmente en proportion plus grande que la quantité d'eau dépensée.

Roue hydraulique y marteau et enclume. — Le marteau est mû par une roue hydraulique. Le mécanisme entier est représenté dans la figure 22, qui est une section faisant voir la roue hydraulique, le marteau et l'enclume.

Les roues hydrauliques sont en bois, et l'eau tombe dessus d'une hauteur considérable, soit 7 mètres ou plus, de manière à jagir bien plus par son choc que par son poids. Elles ont généralement de 2m.50 à 3™. 50 de diamètre, y compris les augets. L'axe de bois, a, est recouvert d'un cylindre creux en fonte, 6, ayant quatre ouvertures pour recevoir les cames de fer forgé, cy c, c, c, qui mettent le marteau en mouvement.

Le marteau consiste en un long manche en bois, dont l'une des extrémités est appelée la queue, et l'autre la tète. Lie manche consiste en une pièce de hôtre équarrie, drf, d'environ 0m.35 de diamètre moyen, et de 4m.30 de longueur, renforcée de cercles de fer ; e est une virole de fonte qui porte de chaque côté un pivot horizontal /*, au moyen duquel le marteau peut monter et descendre dans un plan vertical, jusqu'à la hauteur de 0"\ 35 à 0m. 47 ; à la queue du manche est un morceau de bois de hêtre, gr, qui reçoit les coups des cames et est fixé par un demi-cercle de fer, comme on le voit dans la gravure; l'épaisseur de ce morceau de bois détermine la hauteur à laquelle le marteau peut ôtre élevé, et l'on en change, suivant les circonstances; l'un servant pour cingler, et un autre pour étirer. La tète du marteau, A, est en fonte, d'une seule pièce, et percée d'un trou, comme on le voit dans la section, fi g. 22, A,

(i} Q'AubnJMoii, 4»«. ta Mmth *> uns, t. IV, p. 23G ; 18*8.

au moyen duquel elle est adaptée au manche ; elle est solidement assujettie par des coins en chêne et pèse de 600 à 670 kilogrammes. Le marteau est soutenu par une charpente

iîip

Behelle mélrlqa* i Oa.OIS.

Fit]. 1Î. - Roue hydraulique, marteau et enclume.— A, coupe de la tète du marteau ; B, rue complète de I g et coupe en travers, montrant comment l'arbre de la roue eet logé dans le couasinet en fonte.

solide en chêne. De chaque côté est un montant de bois de chêne, i, supporté par une poutre horizontale, kk, parallèle au grand axe du marteau, et assujetti par des étais inclinés, qq ; les deux montants de chêne sont solidement assemblés au moyen de traverses, rr, etc. ; ss est un bloc de chêne rectangulaire, long d'environ 2 mètres, haut de 0m.72 et épais de 0m.36, solidement relié de fer, supporté à gauche par un gros billot de chêne, f, et à droite, par une des traverses, r; il y a un bloc semblable, ss, de ce côté-ci du marteau, où la gravure n'en représente point; ces blocs sont fortement assujettis par les coins horizontaux vv , et par les coins verticaux ww; dans ces blocs sont encastrés des coussinets de fer forgé ou de fonte destinés à recevoir les pivots du marteau, f; au moyen de ce système de coins, le marteau peut être faoile-

ment et solidement ajusté. Sons la queue est une grosse pierre, x ; lorsque Ton cingle, on place sur cette pierre une grande plaque de fer, y, sur laquelle la queue vient frapper et rebondir, de manière à accélérer la chute de la tête du marteau, qui, en marchant bien, doit donner de 100 à 125 coups par minute.

L'enclume, z> est en fer; elle a 0m.10 de long, 0B.25 de large au milieu, et CT.22 à chaque extrémité ; au moyen d une pièce en saillie, ou tenon, long d'environ 0m.13, et large d autant, elle est fixée dans un lourd bloc de fonte, a, supporté par un gros bloc de pierre, p, dans lequel celui de fonte est assujéti au moyen de coins.

Dans certaines forges, il y a des marteaux spéciaux pour finir les barres ; ils sont construits précisément de la manière qui vient d'être décrite.

Personnel d'une forge catalane. — Il se compose de dix personnes, huit forgeurs et deux hommes de peine, qui sont : un foyer, ouvrier principal; il construit et entretient le fourneau, surveille la trompe, la tuyère, le chargement, et, de plus, il étire en barres le fer produit par les opérations ou chauffes, de deux en deux; l'ouvrier foyer a un aide. Il y a ensuite un marteleur appelé maillé, qui est chargé de tout ce qui a rapport au traitement mécanique du fer ; il ajuste et surveille le marteau, entretient la roue hydraulique et les outils, conduit le cinglage du massé, et étire le fer à tour de rôle avec l'ouvrier principal; il a aussi un aide. Deux fondeurs (escolas)(ty, qui s'occupent alternativement de la marche du fourneau, en d'autres termes du traitement du minerai pendant tout le cours d'une opération, et qui dirigent et surveillent le réchauffage du fer pour l'étirage sous le marteau : chacun d'eux a un aide. Richard considère le foyer comme trop payé et même entièrement inutile ; ses fonctions seraient, à son avis, mieux

(1) Ils tirent leur nom de escoula, forme patoise du verbe écouler, parce qu'ils percent le trou de coulée pour X écoulement des laitiers. (François.)

remplies par les fondeurs on escolas. Cette répartition des fonctions est nuisible et amène souvent des disputes et des récriminations entre le foyer et les escolas, quand les opérations ne marchent pas d une manière satisfaisante. Voilà donc quatre ouvriers-ohcfs et quatre en sous-ordre. 11 y a, outre cela, un gardien de la forge et un commis. Le garde-forge est chargé d'enmagasiner les matières premières et les produits , et de veiller à ce que le fourneau soit convenablement approvisionné de minerai et de charbon ; son salaire est de 500 francs par an. Le commis a la forge sous sa surveillance; il est chargé des détails commerciaux, de la réoeption des commandes et de l'expédition des produits; il est logé; son salaire varie entre 800 à 1 200 francs par an (1). Richard les représente comme des gens ignorants dam la partie, et il constate qu'on leur accorde en général le fâcheux privilège de vendre du pain et du vin aux ouvriers forgerons, ce qui est une des formes les plus déplorables du système d'échange.

Les ouvriers forgerons se payaient encore ainsi il y a quel** ques années : chacun des quatre maîtres recevait 45 centimes par quintal de 40 kilogrammes de fer marchand produit ; les aides de l'ouvrier principal et du marteleur (aides du foyer et du maillet) reoevaient 22 centimes 1/2 par quintal, et étaient en outre nourris par le maître, à l'exception du pain. Les aides des fondeurs (valets ftescola) reoevaient 6 francs par semaine, et étaient entretenus par leurs chefs.

Manière de conduire V opération. — » Une oharge de 12 quintaux (487 kilogrammes) de minerai est pesée et écrasée sous le marteau de la forge; elle est ensuite réduite en une poudre plus ou moins fine et en morceaux dont les plus gros ont un diamètre de 5 à 6 centimètres; on la divîàe alors par le tamisage en mine et en une poudre grossière (greittade), qui contient une bien plus grande proportion de matières terreuses que

(1) Tous les détails précédents sont empruntés « l'ouvrage do M. Frapflois.

la mine. Le fond du tamis dont on se sert est fait de fils de fer concentriques, espacés d'un centimètre au plus, et soutenus par quelques fils de fer placés en rayon. La greillade est bien humectée d eau et mise en tas, à la droite et à portée du feu. Avec une bonne hématite brune (ou mine /ferme), la quantité de greillade peut s'élever à environ moitié du minerai (4). Le feu, après avoir terminé un massé, est supposé en activité et en bon roulement; il reste dans le fond une quantité de charbon incandescent et de déchets de la dernière opération. Les pièces en fer, formant la face n° 2 (les porges), sont chauffées tout à fait au rouge jusqu'au nez de la tuyère ; celles de la face opposée n° 4 (Vote on le contre-vent), le sont de môme jusqu'à la moitié de cette hauteur. Les faces nQ 1 (le latairol) et n° 3 (la cave), ainsi que le fond, sont austfi au rouge. Après avoir nettoyé le feu, on y rejette les charbons enflammés, puis de nouveaux charbons menus que l'on tasse fortement par-dessus. Le fondeur se sert pour cela de la pelle, frappant tantôt avec le plat, tantôt avec le tranchant, de manière à briser les plus gros morceaux de charbon et à bien les serrer tous les uns contre les autres. Quand le charbon atteint presque le bas du nez de la tuyère, on partage le feu parallèlement aux porges (face n* 2), en deux parties, au moyen d'une longue et largo pelle ou plaque de fer, et à une distance des porges d'environ deux tiers de l'espace compris entre cette face et Yore ou la face n° 4, A gauche de cette plaque, c'est-à-dire des porges, on ajoute du charbon que l'on tasse ; on en jette aussi quelques pelletées à droite de la plaque et l'on presse fortement avec le bascou, outil plat à son extrémité, tout ce qui est entre l'ore et la plaque. Immédiatement par-dessus ce lit de charbon ainsi tassé, on verse une caisse de minerai, que Ton fait glisser à droite, le long de la paroi inclinée n° 4, et ensuite on le tasse. On jette encore et l'on tasse du charbon à gauche

(I) M. François, p. «71.

de la plaque, puis une seconde caisse de minerai à droite. Enfin, on ajoute une troisième caisse de minerai de la même manière que la seconde, puis le fondeur enlève adroitement la pelle ou la plaque qui sépare le creuset en deux; dans cette manœuvre, il a soin d'incliner la pelle ou la plaque presque parallèlement à la face n° 4 , de manière que le tas de minerai tombe un peu en arrière sur le plan incliné, où il se distribue suivant son talus naturel. Le minerai forme ainsi un dos d'âne dont l'arête vient buter d'une part contre la face n° 3 (la cave) à environ 0m.3 au-dessus du fond, et s'appuyer d'autre part sur le plan incliné de la banquette destinée à soutenir l'avant-feu (face n° 1 ou latairol) jusqu'à mi-hauteur environ. On recouvre complètement de brasque humectée, parfaitement tassée et talussée le plan incliné de gauche qui regarde les porges. Sur cette brasque, on entasse des menus charbons jusqu'à la hauteur de l'arête du dos d'âne, puis pardessus de la brasque mouillée ; on bat bien le tout à la pelle, de manière à rendre le tas parfaitement solide. Le chargement terminé, l'on donne un bon coup de vent pour dégager le feu. Tout cela est l'affaire de quelques minutes.

A peine le vent a-t-il été donné, qu'une infinité de jets d'une flamme bleuâtre, de 6 à 10 centimètres, s'échappent de tous les points de la droite du tas de minerai que ne recouvre pas le charbon. S'il parait des jets semblables sur le talus de gauche, on répand immédiatement par-dessus du menu charbon légèrement mouillé, que l'on tasse fortement ; si, au contraire, il ne se montrait pas de flammes sur la droite, c'est que le creuset serait ou froid ou mal construit, ou que le chargement aurait été mal fait. Au bout de quelques minutes, pendant lesquelles on a bouché avec de l'argile le trou de coulée de la face n° 1 (latairol), on diminue le vent, de façon que le manomètre marque 6 degrés (= 0m.027).

Richard a donné une description ou procès-verbal trèsdétaillé de l'opération d'une charge ou chauffe ; il n'y consacre

pas moins de douze pages in-4° : nous en indiquons seulement les points les plus intéressants. 11 est nécessaire de savoir d'abord que Ton réunit en une grosse masse, au-dessous de la tuyère, le fer réduit dans l'opération. Cette masse, qu'on appelle loupe ou massé, est martelée ou cinglée sous un lourd marteau ou mail, et divisée en trois segments : l'un, au centre, est la massoque, et les deux autres, aux extrémités, sont les massoquettes. Ces différents morceaux sont étirés en barres sous le marteau; mais, pendant l'étirage, il est nécessaire de les réchauffer plusieurs fois. Or, le réchauffage se fait dans le même feu qui sert à réduire la mine, et sur la face n° 2 (les porges), au-dessus de la tuyère. La surface inclinée de la face n° 1 (latairol), appelée la banquette, facilite l'introduction et l'enlèvement de la massoque et des massoquettes. Nous donnerons plus loin de plus grands détails sur cette partie du travail sous le mail. Il faut deux hommes à un feu : un chef, ou escolay qui a la direction de tout et fait lui-même la partie de l'ouvrage qui exige de l'habileté, et un aide ou valet , qui fait l'office de manœuvre pour apporter le charbon, le minerai, etc.

Le feu chargé comme il a été décrit, on ouvre entièrement les arbres, et le manomètre marque 18° (0m.0812 de mercure). On jette du charbon dans l'angle formé par les faces n" 2 et 3 (porges et cave), de manière à former un talus descendant de l'arête du tas de minerai en dos d'âne, jusqu'à environ 0m.25 plus bas. On maintient le contenu du feu à un niveau constant, en ajoutant à plusieurs reprises du charbon et du minerai à l'état de greillade, pendant la première partie de l'opération dont Richard, dans son procès- verbal, fixe la durée à i heure 13 minutes. Après chaque addition de cette nature, on arrose d'eau. Au bout d'environ 8 minutes, on fait marquer au manomètre 8° (0m,0361), et on le maintient à cette hauteur durant toute la première période du traitement.

Ensuite commence la seconde période où l'on fait monter

le manomètre à 10e (0m.0451). On nourrit le feu de charbon et de greillade, et Ton jette de l'eau de temps en temps pour empêcher une consommation inutile de combustible. Au bout de 1 heure 46 minutes, on ajoute, en place de greillade, une petite charge de scories détachées du dernier massé et cassées grossièrement. Au bout de 1 heure 59 minutes, on perce pour la première fois au bas du chio (trou de coulée), et les scories lourdes qui en découlent sont arrosées d'eau, puis remises au feu, où on les recouvre de charbon.

Au bout de 2 heures 22 minutes, on fait monter subitement le manomètre à 14° (0B.0632), et la troisième période commence. On introduit alors pour la première fois, au lieu de greillade, une partie du minerai en morceaux, en enfonçant un ringard (la politique) entre les plaqueB de fonte formant la face n° 4 (l'ore) et le minerai, et, s'en servant comme d'un levier appuyé contre l'ore, on avance douoement sous le vent le minorai de la partie inférieure. Cette manœuvre s'appelle donner la mine. On continue à ajouter de temps en temps du charbon, de la greillade et de l'eau. Au bout de 2 heures 56 minutes , après avoir fait écouler les scories lourdes quelques minutes auparavant, et laissé le chio ouvert, la flamme qui s'élance du feu blanchit, semblable à la lumière brillante que produit le fer en combustion dans l'oxygène; alors on ferme immédiatement le chio.

Après 3 heures 4 minutes , on fait monter le manomètre à 16° (0B\0722); et la quatrième période commence. On répète la même série de manœuvres; les scories qu'on trouve trop lourdes sont rejetées dans le fourneau. Au bout de 3 heures 25 minutes, on termine le réchauffage du dernier massé formé. Richard constate que c'est après 3 heures 33 minutes, qu'en retirant du feu le ringard employé aux manipulations, la pointe de ce ringard est recouverte d'une croûte dont l'épaisseur varie entre 4 et 8 millimètres; cette croûte, après avoir été refroidie dans l'eau et grattée avec un couteau, présente une

surface blanche très-brillante. A peu près au même moment, Richard a constamment observé qu'une poudre jaune commence à couvrir le charbon ; mais il n'a jamais pu se rendre compte de sa formation. « Gela a lieu constamment, dit-il, et « toujours vers la quatrième heure, à partir du commencement « de l'opération, quelle que soit la qualité du charbon ou du « minerai employé. La surface entière du charbon incandes- « cent à la partie supérieure est recouverte d'une sorte de « cendre d'un jaune de soufre, parfaitement distinct et quelce quefois éclatant (1). » Richard a laissé de ces morceaux de charbon recouvert de poudre jaune se refroidir à l'abri de l'air atmosphérique, et il a constaté sa persistance. Les ouvriers l'attribuent au soufre, ce qui est évidemment absurde ; nous ne voyons pas ce que cela peut être.

Au bout de 3 heures 50 minutes, on fait monter le manomètre à 18e (0"\0812); c'est la cinquième période. On nourrit le feu par intervalles, de charbon et de minerai en morceaux. La flamme est devenue un peu moins bleuâtre, le charbon est presque partout enflammé à la surfaoe , et tout le tas de minerai a disparu sous le charbon. Au bout de 3 heures 59 minutes, on fait la coulée des scories, et « la flamme sort du trou de coulée avec un bruit semblable au tonnerre lointain. » Au bout de 4 heures 10 minutes, le niveau de la masse de charbon dans le creuset est à peu près aussi élevé au-dessus du foyer que ce dernier est profond. Au bout de 4 heures 19 minutes, il est évident que le massé occupe un volume considérable sous le charbon. On charge du charbon en abondance, en faisant de temps en temps couler les scories, qui sont devenues très-maigres, et on introduit, de la manière déjà décrite, du minerai sur la faoe nQ 4 (i'ore)* Après 5 heures 29 minutes, depuis la mise en feu, le fondeur abat les angles saillants du massé sur la face n* 1 (latairoï), et recherche vers le centre du

(1) OttragecNé, p. «61.

creuset , autour du massé , les divers fragments de fer qui sont éparpillés dans le charbon afin de les souder. L'ensemble des opérations pour former la loupe s'appelle la baléjade. Au bout de 5 heures 38 minutes, le fondeur abat encore les arêtes et les aspérités du massé, et l'on peut dire alors qu'il donne « la dernière main au travail » ; il détache les écailles de fer qui adhèrent aux faces du creuset, et les ramène vers le milieu du massé, de manière à les y souder. Au bout de 5 heures 43 minutes, la flamme blanchit subitement et devient trèséclatante ; les forgeurs disent alors que le feu rime, ou que le fer se mange. Après 6 heures 3 minutes, on arrête le vent, et l'on recule le bourec. On rejette alors sur la banquette, du côté de la face n° 4, les charbons qui recouvrent le massé, et on les éteint avec de l'eau. On introduit sous le massé, entre les latairolés, un très-fort levier de fer forgé (de 7 à 8 centimètres de diamètre), et l'appuyant sur le reslanque, on le soumet à une suite de violentes secousses dirigées vers le bas, par un ou deux ouvriers qui montent et sautent dessus. Le massé ou loupe, ainsi complètement détaché, est enlevé du creuset par-dessus la face n° 1 (latairol), comme l'indique la figure 15.

L'opération que Richard a décrite avait duré plus longtemps qu'elle n'aurait dû, à cause, dit-il, de l'état défectueux de la tuyère ; ce qui donna lieu à une plus forte consommation de charbon.

L'opération entière, désignée indifféremment par les noms de feu ou de chauffe, avait duré 6 heures 3 minutes. Selon Richard, il s'était évaporé, pendant ce temps, 106". 62 d'eau, dont 51k.5 furent jetés sur le feu; le reste provenait du charbon; le poids total de l'air fourni par la trompe avait été de 2 800k.03 ; le poids moyen d'air, par minute, de 7\71, lasomme de carbone converti en gaz, de 461\32, ce qui donne une quantité moyenne de carbone, consumé par minute, égale à 1\27 ; la quantité de charbon de bois con-

sommé avait été, en poids, de 544k.07, ou, en volume, 2mc.412; les barres étirées, provenant du massé, pesaient 151". 6, et la quantité de minerai employé, environ 487 kilogrammes.

Une faut pas croire que tous les fondeurs conduisent l'opération d'une manière exactement conforme à la description précédente ; car la pratique, quoique toujours la môme dans les points essentiels, diffère avec les ouvriers dans les détails de moindre importance.

Suivant M. François, dans les forges de l'Ariége, on obtient généralement avec 312 kilogrammes de minerai et 340 kilogrammes de charbon de bois, 100 kilogrammes de fer marchand, et la -durée moyenne d une chauffe est de 6 heures. Richard estime qu'en bon roulement, 100 parties en poids de minerai doivent donner 31 parties de fer en barres et 41 en scories, contenant environ 30 pour 100 de fer métallique. Les résultats obtenus par Richard à la forge du Ressecq ont été : minerai, 100; fer en barres, 31.2; scories, 50.2; minerai, 100; fer en barres, 31; scories, 51.8. On prit des précautions pour recueillir les scories aussi exemptes d'impuretés que possible, et ou eut soin de les faire sécher avant de les peser. Sur les quarante forges en activité de l'Ariége, faisant chacune, en moyenne, mille feux ou chauffes par an, Richard a calculé que « 2 400 000 kilogrammes de fer étaient perdus chaque année dans les scories répandues, depuis des siècles, sur les routes ou jetées dans les cours d'eau. »

Un bon massé est une masse plus ou moins sphéroïdale, lisse à l'extérieur, exempte de saillies irrégulières ; sa surface supérieure présente une dépression correspondante au nez de la tuyère; il doit être au rouge blanc quand on le retire du feu.

Les caractères des scories fournissent des indications importantes sur l'allure du feu. Les scories, dans un bon traitement, sont généralement d'un noir bleuâtre et doivent couler

facilement ; une fois éteintes dans l'eau, elles sont légères et h. no

friables. Celles de mauvaise allure coulent péniblement et épais, donnent des étincelles au contact de l'air, en raison des parcelles de fer métallique qu'elles charrient. Cependant, les scories des premières coulées sont souvent chargées de fer ; dans ce cas, comme nous l'avons vu, on les remet au feu.

En bonne marche, Y œil de la tuyère, c'est-à-dire le point lumineux qu'on aperçoit par le large bout, doit être clair, d'un blanc éclatant.

M. François indique minutieusement plusieurs autres caractères au moyen desquels on doit observer, conduire et corriger l'allure du feu ; mais tout cela ne peut s'apprendre convenablement que par la pratique.

Théorie de t opération. — Richard et M. François ont décrit les changements progressifs qui se produisent dans le foyer catalan, en examinant avec soin la masse pendant les principales périodes de l'opération. Pour y parvenir, des feux marchant dans les mêmes conditions ont été subitement arrêtés à des intervalles successifs, depuis le commencement d'une chauffe jusqu'à la fin. M. François a publié sur le rôle des réactions dans le creuset, des détails nombreux et très-minutieux, en même temps que l'étude microscopique du minerai en réduction.

En parcourant l'exposé précédent du procédé, le métallurgiste sera frappé de la manière particulière dont le tas de minerai en morceaux est disposé sur la face n° 4 (l'ore), et amené graduellement dans le feu, tandis que la greillade est introduite de temps en temps, alternativement avec le charbon. Grâce à ces combinaisons, les produits gazeux de la combustion sont, autant qu'il est possible, forcés de traverser le tas de minerai qui, se composant de morceaux détachés, n'oppose à leur passage aucun obstacle sérieux. Mais l'oxyde de carbone, un des éléments principaux de ces produits gazeux, aura réduit le minerai plus ou moins, avant que ce dernier tombe au fond du creuset. Le minerai, hématite brune ou s

guioxyde de fer hydraté, perd son eau combinée à une température relativement basse et devient poreux, fissuré et, par conséquent, perméable aux gaz. C'est pour cette raison que les oxydes hydratés qui ne sont pas trop compactes sont si recherchés pour le traitement direct (i). La réduction s'opérera donc graduellement dans le tas de minerai depuis le bas jusqu'aux parties supérieures et extérieures, et, entre ces limites, il existera naturellement tous les degrés, depuis le fer métallique jusqu'au minerai brut. Cette méthode de réduction est fort ingénieuse et bien digne d'attention»

Quand le minerai descend dans le creuset, il est exposé à une température graduellement plus élevée, qui suffit à la fin, pour faire entrer la silice en combinaison avec les bases terreuses qui s'y trouvent associées et avec une grande quantité de protoxyde de fer, et pour former des scories très-fluides. Les parcelles de fer réduit, soumises à la température de soudure, 8 agglutinent ensemble en une masse un peu spongieuse ou massé, qui retient une quantité considérable de scories. Le minerai, introduit à l'état de greillade, est réduit également et forme des scories ; le fer qui s'en sépare contribue à l'accroissement du massé. Le massé finalement est soumis a des coups répétés sous un lourd marteau qui expulse plus ou moins complètement les scories, et forme le fer en masse compacte ou loupe.

La greillade, à l'état de poudre grossière, présente une très* grande surface à l'action réductrice du courant ascendant d'oxyde de carbone et du charbon incandescent avec lequel il est en contact; elle doit donc se réduire rapidement, et alors les parcelles de fer métallique qui en résultent, descehdent et s'agglomèrent au fond du creuset, avant qu'une seule partie de fer soit détachée de la face n° 4. Ce noyau s'appelle le principe du masse, et Richard le compare ingénieusement à un

(1) François, p. 228.

4t>8 MÉTHODE DIRECTE.

fœtus ; il forme une mince couche au fond du creuset, et retient les particules de fer qui sont réduites ultérieurement. Il est important que le principe soit au centre du fourneau, ni trop haut ni trop bas, et un peu plus rapproché de la face n° 3 (la cave). Il peut se faire que le principe se place mal près d'une des faces du feu ; il convient dans ce cas de l'arracher et de provoquer la formation d'un second mieux assis (1). Quelquefois il se forme deux principes ou même davantage, auquel cas on ne peut obtenir un massé pur et homogène.

M. François a divisé le feu en plusieurs régions distinctes, correspondant aux réactions qui s'opèrent dans chacune. Ce moyen d'à pour but que de fixer les idées et d'aider à l'intelligence de la descente graduelle et successive du minerai, pendant les diverses périodes de la réduction ; et quoique les lignes divisoires qu'il assigne à ces diverses régions, dans la figure que nous reproduisons (fig. 23), se rapprochent réellement de l'état normal d'un feu en bonne allure ; quoique toutes choses y soient représentées comme elles doivent l'être pendant la baléjade, ces lignes sont loin d'être constantes, et M. François reconnaît qu'elles varient entre les limites les plus étendues, de la manière la plus irrégulière et la plus bizarre, suivant l'état du feu, la nature du minerai, du charbon et du vent (2). Relativement au minerai en morceaux, ou au contrevent, la calcination est l'opération dominante de la région n' 1; dans celle n° 2, on observe principalement les phénomènes de réduction des oxydes et l'apparition des pellicules du fer métallique ; la scorification et la liquation des terres, une réduction plus active et un commencement de carburation, marquent la région n° 3 ; enfin, dans celle n° 4, la réduction, la liquation des terres sous forme de scories, et la carburation, s'exercent simultanément avec une grande activité (3). Quant

(1) François, p. 46.

(2) Ouvrage cité, p. 235.

(3) Ouvrage cité, p. 226.

au minerai à l'état de greillade, en A, à environ 0m.20 au-dessous de la surface du feu, la calcination et la réduction dominent ; en B, région qui descend à 0".50 de la surface, les phénomènes caractéristiques sont la réduction et la scori-

fication; en C, région qui -

comprend le bain de scories, la réduction et la liquation sont développées (1).

A la partie supérieure de la région n° 1 , le minerai est en noyaux indépendants ,

** r Echelle métrique i Om.O*4 par laèfre.

ayant la forme mais non plus Fig M ^^ d.m feu ^ Vm de ta la couleur ni la texture du wp-«i-i«^i.ta*i4«*. minerai brut. La couleur a passé du rouge ocreux au noir bleuâtre , légèrement métallique ; la texture est devenue plus compacte et le grain plus serré. La surface de chaque morceau est persillée de fissures et de gerçures qui pénètrent à une certaine profondeur, et tous ces fragments sont magnétiques. La présence de l'oxyde magnétique de fer se manifeste par une texture compacte, un grain serré et une couleur noire bleuâtre, surtout à la surface extérieure des fragments et sur les parois des gerçures, là où l'action réductive a pu se faire sentir ; la couche formée par cet oxyde augmente d'épaisseur à mesure que l'on descend dans la région n° 1 . Si le minerai est pénétré de fissures, la totalité du sesquioxyde de fer qu'il contient passe à l'état d'oxyde magnétique avant que le fer soit réduit. Si , au contraire , la structure du minerai reste serrée et sans gerçures, on a à la fois sur le même fragment du fer métallique à la surface, puis une couche d'oxyde de battitures formant enveloppe, et de l'oxyde magnétique au

(1) Outrage cité, p. 246.

centre ; ce qni ne s'observe guère que sur des échantillons de sesquioxyde de fer compacte.

M. François a donné l'analyse d'un mélange de plusieurs noyaux de différentes grosseurs pris au milieu et au bas de la région n° 1 . La pesanteur spécifique = 4.515, celle du minerai cru étant, terme moyen, de 3.650.

Sesquioxyde de fer 49.21

Oxyde magnétique 26.05

Oxyde brun de manganèse (Mn'O*). ... 4.12

Chaux et magnésie , , 6.00

Argile et quartz 12.55

Perte au feu (O et CO3) 1.05

Il n'y a guère plus de silice combinée que dans le minerai brut. Les carbonates n avaient pas encore été complètement débarrassés d'acide carbonique, et le peroxyde de manganèse n'était pas totalement à l'état d'oxyde rouge.

Au-dessous de la ligne de division des régions n™ { et 2, les noyaux de minerai seraient revêtus à la surface d'une pellicule de fer qui devient très-visible lorsqu'on les brise, et qui, sur les noyaux de la partie inférieure de la région n* 2, mesure de 1 à 3 dixièmes de millimètre d'épaisseur. Au microscope, on voit que cette pellicule consiste en une agrégation confuse de particules de fer et de matières incomplètement soorifiées. La pâte du noyau sous la pellicule est d'un noir bleuâtre, légèrement vitreuse, d'un aspect gras, à texture rugueuse. En brisant les noyaux extérieurs, on aperçoit encore, noyés dans la pâte intérieure, les traces des principales fissures, ainsi que les parties métalliques qui en recouvraient les parois.

Les analyses suivantes se rapportent au minerai de cette région. La densité du n° i = 4.695, et celle du n° 2 » 5.250.

Fer métallique. . .

Sesquioxyde de fer.

Protoxydo de fer. .

Oxyde de manganèse Chaux et magnésie.

Argile

Silice combinée. . .