PETITE FORGE

863. Petite forge de Seraing. — Dans cette forge, oîi l'on a principalement pour objet d'utiliser les bouts de barres et les riquettes provenant du laminoir, on fabrique des essieux de S à 100 k. au plus, des pièces mécaniques (crapaudines, glissières, etc.,) de S à SO k., des arbres et des tiges de S à 140 k., des ronds de 4 k. pour canons de fusil, etc., et l'on emploie : 1° deux fours a réverbère particuliers, à cheminées, dont l'une est en tôle et l'autre en briques, 2" quatre marteaux-pilons du système Naylor.

864. Personnel. — Tout le personnel de la forge se compose de deux marteleurs, de deux chauffeurs et de deux machinistes. On ne travaille que le jour, avec un four et deux marteaux. Les six ouvriers sont partagés en deux sections, dont la première se compose d'un marteleur qui finit les pièces et touche par jour k fr. 30, d'un chauffeur dont la journée est de 3 fr. et d'un machiniste payé a raison de 1 fr. 7S, par jour ; l'autre section est formée d'un marteleur pour dégrossir dont la journée est de 3 fr. SO, d'un aide-chauffeur qui gagne 1 fr. 25, et d'un machiniste également à 1 fr. 2S. Tous les ouvriers travaillent à l'entreprise.

865. Les fours. — On ne travaille qu'avec un four; l'autre est tenu en réserve. On n'utilise pas les flammes perdues de ces fours, parce que la porte de sole en doit être levée trop souvent pour une production suffisante et uniforme de vapeur.

866. Les marteaux. — Deux des marteaux Naylor pèsent l'un et l'autre 200 k. (poids de la tète), le troisième 600 k., et le quatrième 500 k. Tous sont à double effet et à grande vitesse.

Pour le fer, on préfère les marteaux à simple effet, et pour l'acier Bessemer les marteaux à double effet ; car cet acier, qui ne peut se souder ni se dessouder et ne comporte pas une chaude très-intense, demande à être travaillé vivement ou à coups précipités ; le fer, qui doit se souder ou rester soudé, exige, au contraire, peu de vitesse, pour ne pas être désagrégé, broyé ou mâché.

Si aux poids rapportés des tètes de marteaux nous ajoutons ceux des pistons respectifs et de leurs tiges, on obtiendra le poids de la masse percutante, poids qui, dans les marteaux ordinaires, constitue leur puissance, mais auquel, dans les marteaux qui fixent actuellement notre attention, il faut ajouter la pression de la vapeur au-dessus du piston

SECTION IV. PROCÉDÉ BESSEMER

pour avoir cette valeur. Ainsi, la masse percutante pesant SSi k., par exemple, la force totale d'un marteau à double effet pourrait s'élever à plus de 860 k., la pression de la vapeur étant de '2^,1 par centimètre carré de surface du piston.

D'après une évaluation faite à Seraing, si l'on a égard au ressort de la vapeur au-dessus du piston, la puissance des marteaux Naylor de cette usine serait respectivement de 300, de 1000, de 1500 et de 2000 k. On trouve ce dernier marteau (c'est celui qui pèse 500 k.) bon pour dégrossir, mais trop violent pour finir les pièces.

Tandis que les gros marteaux battent tout au plus 25 coups par minute, ceux de la petite forge à acier de Seraing peuvent fournir jusqu'à 200 coups, et les marteaux plus petits comportent des vitesses plus grandes encore.

Du reste, tous les marteaux-pilons frappent légèrement ou fortement, vite ou avec lenteur, à courte ou à longue course^ comme on le veut; et même dans les petits travaux qui s'exécutaient autrefois à la main, les marteaux-pilons légers procurent une économie notable de temps et de main-d'œuvre et une plus grande exactitude des articles forgés.

Les marteaux dont la masse percutante pèse moins que 2000 k. sont, en général, pourvus d'un mécanisme automatique, tandis que les autres se manœuvrent mieux à la main.

Les deux marteaux Naylor de 1500 k. et de 2000 k. sont seuls à double support, le bâti des deux autres est simple ou à un montant.

Le deux premiers sont desservis par un chemin de fer aérien.

867. Marteau Naylor de ta force de 1000 A;., en y comprenant la pression au-dessus du piston. — La planche 38, fig. o à 13, donne le détail du cylindre à vapeur de ce marteau, à l'échelle de i/io. Toutes les mesures sont cotées en millimètres. Les fig. 3, 4 et 10, et au besoin les fig. 3, 4, 5, 9 et 10, suffiraient pour le constructeur, g, cylindre à vapeur; h, tuyau de décharge ; k, petit cylindre ou chapelle de distribution de la vapeur.

La soupape en cuivre jaune, qui se trouve au sommet du gros cylindre g et qui agit sur un ressort à boudin, sert à l'introduction de l'air atmosphérique pour faire redescendre le piston, dans le cas où celui-ci serait emporté de manière à dépasser la prise supérieure de vapeur (atmospheric valve).

Les pistons du cylindre k sont munis de cuir ou de caoutchouc, et celui du cylindre g l'est d'anneaux en acier.

Les fig. 1 et 2, sont destinées à montrer le mouvement du marteau. l', fig. 2 (face gauche), élévation du levier du modérateur qui sert à admettre la vapeur et que l'ouvrier placé derrière le bâti ou support

non figuré du marteau manœuvre par la main gauche. /, plan du même levier montrant les charnières c, c et la douille d. f, glissière antérieure : l'autre glissière fait partie du support, b, levier qui active la boîte de distribution de la vapeur de la chapelle au cylindre à vapeur. On n'a pas figuré le contre-poids qui doit se trouver en e et qui sert à relever tout le mouvement.

a', fig. l (face droite), levier que l'ouvrier saisit par la main droite et au moyen duquel il ralentit ou accélère la vitesse (mouvement de lenteur ou de vitesse) suivant le cran de la crémaillière auquel il le fixe, a, levier pour limiter la course du piston. — x, x' , leviers coudés servant à régler le mouvement automatique du mouton. — z, roulette ou galet fixé au mouton et attaquant les leviers x et x'.

868. Enclume Nasmyth. — Il convient de remarquer les avantages que présente l'enclume en V de Nasmyth, principalement pour le forgeage des arbres et des pièces de fer cylindriques. Cette disposition est indiquée pl. 4.2, fig- 12. Avec une panne et une enclume plates, l'effet des coups successifs du marteau est d'étendre la pièce ronde sous la forme d'ellipse, et comme on retourne la pièce de temps à autre, de désagréger le centre de la masse et d'y créer en quelque sorte un noyau poreux. Cette altération dans la direction des fibres est telle, qu'elle se manifeste tôt ou tard à l'extérieur. Avec l'enclume en F, l'action du choc est, au contraire, convergente, le métal étant maintenu sous le centre de gravité du marteau, au fur et à mesure qu'on le fait tourner. Un forgeron peut faire avec cette enclume, en une seule chaude, ce qui en exigeait souvent trois avec les enclumes ordinaires. Un autre avantage est l'expulsion plus complète des scories.

Un angle de 80 degrés convient le mieux pour l'inclinaison des côtés du F. Les arêtes supérieures doivent être rabattues ou arrondies, et les parois ont une courbure dans la direction de l'axe de la pièce, afin de faciliter l'extension de celle-ci (Pcrcy, t. IV, p. 363).

c) GnANDE FORGE.

869. Composition et division de l'usine. — Dans cette usine qui, à Seraing, constitue le principal débouché de l'aciérie, on peut distinguer trois sections, savoir : la grose forge proprement dite, ou l'on fabrique les plus grandes pièces mécaniques en travaillant avec des fours à réchauffer et de gros marteaux-pilons ; la forge moyenne, qui emploie des fours à réverbère et des marteaux-pilons plus petits pour marteler de petites pièces de locomotives, et les forges à bras oîi le fer est chauffé dans des feux de forge.

On a en tout IS marteaux-pilons avec autant de fours à réchauffer et

638 SECTION IV. — PROCÉDÉ BESSEMEU

une quarantaine de feux de forges. Il y a : 1 marteau-pilon, dont le mouton pèse IS tonnes, avec 2 fours, l, qui pèse 7 tonnes et travaille avec deux fours à réchauffer plus petits, 2 de 4 tonnes avec i fours encore plus petits, 3 de \ 1/2 tonne et autant de petits fours, et 8 de 1/2 tonne avec des fours très-petits et plusieurs feux de forge.

Les quatre premiers marteaux avec leurs fours appartiennent à la grosse forge proprement dite. Les autres, ainsi que leurs fours et un certain nombre de feux de forge, constituent la section appelée le petit martelage. Deux des huit marteaux de i/-2 tonne servent, comme les trois de 1 1/2 tonne, à marteler des pièces de locomotives, et les six autres à divers usages des forgerons à bras voisins.

Les fours sont desservis par des grues qui conduisent aux marteaux.

Chacune des trois subdivisions de l'usine pourrait occuper une espèce de halle rectangulaire, contre les longs côtés de laquelle seraient établis les fours ou les foyers et dans laquelle les marteaux occuperaient la ligne du milieu parallèle à celles des fours, tandis que les grues formeraient deux lignes parallèles entre les fours et les marteaux.

870. Les fours. — Ils ressemblent aux fours à réchauffer des laminoirs, excepté qu'ils sont plus grands, n'ont généralement qu'une porte de sole, mais très-grande, et sont percés, vis-à-vis de cette porte, d'une ouverture pour le passage de l'extrémité des pièces très-longues déjà forgées et ne devant plus éprouver l'action du feu : pendant le chauffage, cette ouverture se bouche, comme les joints de la porte, avec des briques réfractaires et avec du mortier en terre grasse ordinaire.

Tous les fours sont à vent forcé et on en utilise les flammes perdues pour chauffer des chaudières à vapeur. Ils ont des foyers ordinaires et des dimensions conformes à celles des pièces à chauffer.

Dimensions principales des fours qui desservent le marteau de IS tonnes. Grille : largeur 1-»,10, longueur 1",20, distance au sommet de l'autel 0,4S, tisard 0'»,36. 0'»,36. — Sole : longueur et largeur 1"',80 ; portes (il y en a deux placées vis-à-vis l'une de l'autre) : largeur 1™,10, hauteur O-^^Qô, hauteur au-dessus du sol 0"',7S ; fléau: longueur Im. au plus; section de la cheminée au niveau du fléau,

o-^Go. o^^eo

Pour les feux de forge, on a adopté la tuyère Ramet, représentée pl. 37, fig. 6 et 7. La fig. 6 est la coupe de la forge avec la tuyère en place et la fig. 7 est la tuyère vue par dessus. A, tuyère vue posée. B, buse de raccordement. C, tuyau de conduite du vent. D, tige du régulateur. E, dossier de la forge. F, massif de la forge. E, soupape pour vider la tuyère : elle ferme seule au moyen d'un balancier. /, embase faisant support. La tuyère est en cuivre rouge.

CHAP. III

ARTICLE DEUXIÈME

871. Ènumération et limites de ces applications. — La plus grande partie de l'acier Bessemer s'emploie aujourd'hui pour rails de chemins de fer. Ensuite, on fabrique sur une vaste échelle avec cet acier des bandages de roues, des essieux, des ressorts pour véhicules de chemins de fer, diverses parties de machines, des tôles de chaudières et de navires, des tôles fines à fer-blanc, des canons, des boulets, etc. Enfin, on fabrique très en grand avec cet acier des pièces moulées qui exigent un haut degré de ténacité, mais ne doivent pas avoir une surface parfaitement égale, telles que les roues d'engrenages, par exemple.

Les numéros les plus durs de l'acier servent pour bandages, rails et tiges de piston ; les numéros les plus mous pour tôles et fer-blanc, et les numéros intermédiaires pour pièces de machines, bielles, etc., qui s'achèvent au marteau.

Généralement les aciers Bessemer ne s'emploient guère pour articles fins : leur spécialité est la grosse consommation, l'emploi par masses ou pièces volumineuses. Mieux pourrait valoir se servir de l'acier fondu pour la plupart des applications précitées, comme on le fait pour les articles fins ; on obtiendrait des produits moins poreux, sinon plus homogènes, mais le prix de revient en serait hors de proportion avec celui de vente : c'est ainsi que M. Krupp, d'Essen, qui a installé le procédé Bessemer sur une vaste échelle dans ses usines, vend actuellement ses bandages de roues en acier à un prix moitié moindre qu'en 1862, lorsqu'il n'employait encore que l'acier fondu, et ses rails, réputés en acier fondu, seulement moitié plus cher que ne se vendent en Westphalie les rails ordinaires en fer.

L'acier puddlé, moins aigre ou plus flexible et, suivant Harkort, plus tenace sous un effort de traction que l'acier Bessemer, peut manquer de l'homogénéité nécessaire.

Malgré l'abaissement que les progrès de l'industrie pourront produire dans le prix de l'acier Bessemer, il y a lieu de croire que la fabrication des pièces moulées en fonte et des pièces en fer malléable se soutiendra. On aura besoin de la fonte, par exemple, pour divers objets moulés qui doivent avoir une surface unie, les pièces en acier ayant presque toujours et dans toutes leurs parties des soufflures qui se montrent au tournage, au rabotage, etc. On préférera toujours le fer et la fonte lorsque la substitution de l'acier n'améliore pas notablement la qualité des

SECTION IV. PROCÉDÉ BESSEMER

produits. C'est ainsi que, par exemple, les machines soufflantes, qui ne cassent jamais, sont aussi bonnes en fonte qu'en acier, et que les cylindres pour laminer les ressorts des waggons et des locomotives ne sont pas meilleurs en acier qu'en fonte coulée en coquille. On peut prévoir que les 2/3 des pièces moulées continueront à se couler en fonte.

Il parait que la coulée de l'acier sous une pression hydraulique fait disparaître les soufflures (Ding., t. 200, p. k\7).

Les procédés de fabrication étant les mêmes, que l'on se serve de l'acier fondu au creuset ou de l'acier Bcssemer, les détails dans lesquels nous allons entrer et qui concernent principalement ce dernier, s'appliqueront aussi à l'autre.

a) PIÈCES COULÉES EN 4C1ER.

872. Parties de machines. — Aujourd'hui on substitue avec avantage l'acier à la fonte pour couler des parties de machines pour lesquelles il n'est pas nécessaire que la surface soit parfaitement unie et égale, mais qui doivent présenter une grande résistance à l'usure par le frottement et à la rupture par un effort prolongé ou par le choc : telles sont les pignons ou roues d'accouplement de laminoirs ou d'autres machines, les cylindres des presses hydrauliques, les propulseurs (propellers) de bateaux à vapeur, les enclumes et têtes de marteaux, etc. Les avantages que procure l'acier consistent en une durée plus longue des pièces et en une diminution des chances d'accidents souvent désastreux.

On cherche naturellement à obtenir ces pièces aussi exemptes que possible de soufflures ou d'autres défectuosités, tant à la surface qu'à l'intérieur, sans nuire toutefois à la qualité que doit avoir le métal, et, à cet effet, on recommande en premier lieu, de faire un choix convenable de l'acier. On emploie l'acier refondu au creuset et l'acier Bessemer au sortir du convertisseur. L'acier dur donne des produits à surface nette et dépourvue de soufflures, mais ces produits peuvent manquer de résistance au choc. Si l'acier doit être refondu au creuset, il n'a pas besoin, pour donner des pièces à belle surface, de contenir plus de 1 pour cent de carbone, comme l'acier à ciseaux (Meisselstahl), mais il peut avoir une dureté beaucoup moindre pour des objets dont la surface ne doit pas avoir une belle apparence. Pour couler des grosses pièces en acier fondu, il convient de réunir la quantité de métal nécessaire dans une poche analogue à celle de l'appareil Bessemer, en y vidant un nombre convenable de creusets. Avant la coulée, on ajoute quelquefois S à 10 pour 100 de fonte liquide, afin que les pièces prennent dans le

moule une surface plus lisse, mais cette addition, qui peut être utile lorsque le métal n'est pas assez dur, diminue la malléabilité et l'homogénéité du produit, de sorte qu'il vaudrait mieux ne pas la faire, d'autant plus que, souvent, quelques bulles à la surface des pièces coulées sont à peine nuisibles. L'acier Bessemer est plus homogène que l'acier fondu, comme mélange et comme température; avec cet acier la coulée est plus simple et plus facile, partant moins chanceuse, mais les pièces sont plus sujettes à offrir des soufflures : si on prolonge le séjour de l'acier dans le convertisseur, afin de permettre aux gaz de se dégager, il peut se refroidir trop et prendre assez de consistance pour ne plus remplir convenablement les moules.

Indépendamment du choix de l'acier, il faut : 1° qu'au moment de la coulée l'acier soit chaud et fluide ; 2° que les moules soient en sable maigre, quarlzeux et réfractaire ; 3° qu'off tienne généralement les jets assez grands pour que l'air expulsé puisse s'élever sans difficulté, et qu'on suive la méthode de coulée indiquée plus haut pour les lingots.

L'usine de Bochum, en Westphalie, qui a créé cette industrie et occupe encore le premier rang parmi les fabriques de pièces en acier coulé, a fait figurer à l'exposition universelle de 1867, entr'autres objets curieux, un cylindre de locomotive en acier avec ses canaux à vapeur et sa caisse à glissières et 22 roues de véhicules de chemin de fer coulées en une fois et réunies par les moyeux (Naben). Le cylindre de locomotive avait, à la vérité, une surface raboteuse et inégale, mais l'absence des rivures et le bas prix de revient paraissent le rendre avantageux.

Autrefois les roues de voitures de chemins de fer se coulaient debout, c'est-à-dire, dans une position verticale, avec un jet vertical, d'une section un peu plus grande qu'un demi-pied carré et appliqué à la circonférence de la roue dans la direction d'un rayon. Les moules, dont chacun ne contenait qu'une roue, étaient juxta-posés verticalement dans des excavations du sol de l'usine. Actuellement, on coule à la fois plusieurs roues d'un jet vertical commun, ct'à cet effet on superpose horizontalement les divers châssis avec les moules, de manière que ceux-ci communiquent entr'eux au centre et que les roues restent attachées entr 'elles par leurs moyeux (Naben). La coulée se fait du haut par un canal vertical qui passe par les centres de tous les moules et descend jusqu'au moule inférieur. On sépare ensuite les roues les unes des autres par des coins, après avoir pratiqué des entailles sur le tour. Au lieu de couler la batterie des roues horizontalement ou les roues couchées, on peut les couler dans une position verticale, en syphon, c'est-à-dire, en établissant un conduit de jets sous les moules des roues.

PROCÉDÉ BESSEiMER.

Dans ce cas, les moules se remplissent de bas en haut, et les roues tiendront ensemble par les conduits ou ramifications de jets.

Ces roues fonctionnent bien et durent longtemps, mais elles ne supportent pas l'application des freins (Bremsen) qui peut leur faire perdre la forme ronde, les tremper et en amener la rupture. D'un autre côté, .le prix d'une paire de ces roues pour waggon de voyageurs avec leur essieu en acier fondu de 4,5 pouces de diamètre, serait, selon Styffe, à l'usine, de 7S0 fr. Dans ces circonstances, on conçoit que l'usage des roues de waggon en fonte avec surface de roulement durcie par la coulée en coquille, prévaille encore, du moins pour véhicules de marchandises.

On a pu voir à la même exposition une ceinture de convertisseur Bessemer coulée en acier, ayant 10 pieds de diamètre, portant deux tourillons et devant servir pour un appareil de 10 tonnes.

873. Cloches. — Il parfît que jusqu'ici Bochum n'a pas de rivale dans cette spécialité. Parmi plusieurs cloches envoyées à la dite exposition par cette usine, on en a remarqué une du poids de 17000 k. au moins.

874. Fonte tenace. — L'expérience a prouvé que l'acier Bessemer, mélangé avec la fonte ordinaire dans des proportions convenables, donne un métal dépourvu de l'aigreur du fer cru ordinaire et doué d'une ténacité absolue presque double de celle qu'on connaît à ce dernier, lîn Angleterre, ce mélange est très-recherché pour couler des cylindres de presses hydrauliques et d'autres parties de machines, des cylindres de laminoirs pour rails/ tôles, etc. Krupp, d'Essen, fait entrer ses pièces rebutées en acier Bessemer dans la composition des cylindres de laminoirs dits en coquille. Bochum utilise ses rebuts dans le métal des cloches. A Liège, on débite ce mélange sous le nom de fonte malléable.

b) BAILS DE CHEMINS DE FER.

875o Avantages de l'acier Bessemer pour cette application. — L'acier Bessemer est destiné à remplacer le fer pour la fabrication des rails, car ceux-ci périssent principalement par exfoliation ou dessoudage, de sorte que l'acier fondu substitué au fer met à néant cette cause de destruction. Au sortir du four Bessemer, le métal est coulé en lingots de la forme et du poids nécessaires pour donner chacun un ou plusieurs rails par l'étirage. Il n'y a donc aucune soudure, aucune reprise de l'acier. Les rails en fer doivent résister à la flexion, car c'est elle qui provoque la dessoudure, tout en occasionnant des cahots ou des mouvements de lacet, d'où résulte un obstacle à l'augmentation de la vitesse

sur les chemins de fer, la vitesse ne pouvant être augmentée qu'autant que le poids du matériel roulant le sera également. Il n'est ici question que des flexions passagères : une flexion permanente serait assimilable à une rupture, et, par suite, beaucoup plus grave. Sous ces rapports l'acier fondu l'emporte sur le fer : il ne peut s'exfolier, à section égale il plie moins en proportion de sa résistance supérieure à la traction, et il peut plier davantage sans que la flexion devienne permanente. Sa grande élasticité résulte de la ténacité du fer unie à la dureté du carbone.

Une autre cause de supériorité de l'acier sur le fer réside dans sa dureté plus grande qui le fait mieux résister à l'usure. Aussi produit-on en acier Bessemer des rails de chemins de fer dont la durée dépasse dix à vingt fois celle des meilleurs rails en fer. De nombreux essais sur des chemins de fer anglais aux croisements, etc., ont assuré aux rails Bessemer une réputation distinguée et une application étendue. Un des essais les plus mémorables de cette espèce a été fait à Londres, à la station de Camden sur le chemin de fer London et North-Western. A l'un des endroits les plus fréquentés, oîi passent toutes les 24 heures 8000 waggons chargés, on a mis sur l'une voie des rails Bessemer (à double champignon) et sur l'autre des rails ordinaires en fer. Les rails Bessemer sont en place depuis le 9 mai 1862. Examinés à la fin de septembre 1864, ils n'ont présenté qu'une très-faible usure. Jusque-là ils avaient supporté le passage d'environ sept millions de waggons de marchandises. Quant aux rails en fer qui formaient l'autre voie, on a dû de temps à autre les retourner ou les renouveler, savoir :

., l 9 mai 1862, 9 septembre 1862, 6 janvier 1865, 29 avriH865,

Renouvelé les rails. . • j gg septembre 1865, 10 février 1864, 6 août 1864 .

l juillet 1862, 6 novembre 1862, 1 mars 1863, 3 juillet 1863, Retourne les rails . . . ] \q décembre 1863, 12 avril 1864.

D'après J. Percy, les expériences continuées après l'année 1864 sur le même chemin de fer ont donné finalement une durée 26 fois plus longue des rails en acier Bessemer que celle des rails en fer. Notons que les rails en fer avaient coûté 180 fr. et ceux en acier 3S0 fr. la tonne. D'ailleurs, suivant Tunner, cette durée plus longue qui, du reste, comporte de grandes variations, en tr'autres en raison du contenu de carbone non encore suffisamment déterminé, serait rachetée par une usure plus prompte des bandages.

Malgré le prix encore trop élevé auquel reviennent les produits Bessemer, il est à peu près certain que l'usage des rails en acier Bessemer se généralisera dès qu'on connaîtra un moyen de tirer parti des vieux rails de cette espèce hors de service. Le procédé Siemens-Martin

B4i SECTION IV. PROCÉDÉ BESSE.MER .

qui sera exposé plus loin promet de résoudre ce problème on permctfant de refondre l'acier Bessemer en grand.

Les débris d'acier obtenus à la coulée, les fonds de poclie, les riquettes, etc., s'utilisent en les refondant par petites quantités avec de la fonte de moulage au cubilot, ou bien en les faisant rentrer dans la cornue Bessemer, qui peut en recevoir à chaque opération 3 pour 100 au plus de la charge de fonte : on les introduit à froid, après avoir versé le coke employé pour le chaulfage préalable de la cornue, c'est-à-dire, environ i minutes avant la coulée de la fonte.

Entrelemps, on se contente du fer ordinaire pour les parties courantes des lignes, même très-fréqucntées, mais on applique l'acier Bessemer aux parties de voies placées dans des conditions d'usure exceptionnelles, telles que les fortes rampes, les abords des stations, oîi la circulation est plus active et l'action des freins plus énergique, les pièces de changement ou de croisement, les voies diagonales, les plaques tournantes, etc.

876. Fabrication des rails en acier. — Métal employé. — Pour la fabrication des rails Vignolles, on emploie généralement des aciers mous d'une teneur de 0,30 à 0,60 pour 100 de carbone, tant afin de faciliter le laminage que pour rendre les rails moins cassants. En France et en Angleterre, où l'on fabrique ordinairement des rails à deux bourrelets qui sont plus faciles à laminer, principalement lorsque l'acier est dur, on se sert d'aciers à 0,7o et plus pour 100 de carbone.

Dans le temps on fabriquait des rails avec tètes en acier Bessemer ou en fer à fins grains, mais on préfère actuellement les rails en acier sans adjonction de fer. En effet, on reproche aux rails mixtes : 1° une soudure imparfaite du fer avec l'acier, d'où résulte, déjà après un an de service, la nécessité de renouveler une quantité de rails évaluée à 7 pour 100; 2" de revenir, pour une même longueur, à un prix peu différent de celui des rails en acier, attendu que le poids de ceux-ci peut avec toute sécurité être pris inférieur à celui des autres dans le rapport de 9 à 10 ; 3° de donner plus de rebuts à la fabrication ; i" une moins value après l'usure, à cause de leur composition inégale.

877. Chauffage. — On admet, comme règle générale , que, pour l'acier, la chaude doit être plus lente que pour le fer et que la température finale ne doit pas dépasser le rouge clair. Observons à cet égard que l'acier mou de Seraing se laisse chaulTer au blanc suant, et l'acier dur ou à ressorts au rouge cerise : le premier se travaille plus facilement et avec moins de déchet que le fer fort. — A Crewe, en Angleterre, on se sert pour les rails du four à gaz de Siemens dont on est très-satisfait. La charge est de six blocs martelés de 5 ou 6 quintaux anglais, la chaude

CRAP. 111. — TliAVAlL ET APPLICATIONS DES MÉTAUX JJESSEMER. 64S

peut durer deux heures et le laminage s'achève sans retour au feu.

La partie supérieure des lingots d'acier étant ordinairement défectueuse, on opère de préférence sur de gros blocs donnant chacun au moins deux rails. On coule ces blocs en syphon, on les réchauffe pour les cingler au marteau, puis, après une deuxième chaude, on les lamine en un rail double fini, qu'on divise à la scie. Un procédé moins bon consiste à laminer les blocs, sans cinglage préalable, en barres carrées d'un demi-pied de côté, et, après une seconde chaude, à transformer ces barres en rails finis. Pour le laminage des lingots bruts ou non cinglés au marteau, nous savons qu'on fait passer le gros bout en avant dans les cylindres.

Si l'on fabriquait des rails avec tètes en acier Bessemer ou en fer à fins grains, les pieds et les flancs étant en fer ordinaire, il faudrait placer les paquets dans le four, la couverture en acier ou en fer à fins grains en bas, afin que l'acier ou le fer aciéreux ne se brûlât pas, et on ne retournerait les paquets que peu de temps avant le laminage.

878. Laminage. — Pour l'acier, on ne se sert encore que d'équipages à deux cylindres, mais il faut qu'en tout cas la macliine motrice soit très-puissante et atteigne au moins la force de ISO chevaux. Même avec cette force on aurait de la peine à laminer des rails ayant plus de deux fois la longueur requise. Cette circonstance et le surcroît de maind'œuvre occasionné par le laminage à de plus grandes longueurs font qu'on se borne généralement aux longueurs doubles.

La conservation des cylindres et la réussite des produits exigeant que l'acier subisse des pressions moindres que le fer dans le rapport approximatif du simple au double, il serait bon d'avoir un train à part destiné au laminage des rails en acier. Cependant, on s'aide du même train à duos ])our les deux espèces de rails, en faisant passer l'acier deux fois dans les cannelures des cylindres dégrossisseurs et en agrandissant pour chaque premier passage les cannelures à l'aide des vis des cages.

879. Laminage des bouts de rails. — • Laminage inverse. — Cette opération consiste à transformer un échantillon donné à section complexe en un échantillon marchand à simple et moindre section.

Ce mode de laminage, déjà employé dans la fabrication des rails en fer, est destiné à rendre aussi des services pour l'utilisation des bouts écrus provenant du sciage des rails en acier Bessemer, la refonte étant peu avantageuse et le métal étant insondable.

Un rail Vignolles, par exemple, étant donné, on pourra se proposer de le transformer en une barre méplate de largeur supérieure à la hauteur du rail et d'épaisseur moindre que la dimension correspondante de l'àme du calibre.

640 SECTION IV. — PROCÉDÉ BESSEMER

On résout ce problème au moyen d'un tracé dont on trouve un exemple rapporté pl. 33, fig. 6, de notre atlas, d'après la Rev., Univ., t. 27, p. 383.

880. Autre moyen d'utiliser les bouts écrus des rails en acier Bessemer. — En Angleterre, on utilise les bouts écrus de ces rails, en les fendant, dans le sens de la longueur, au moyen de petites paires de laminoirs dont on trouvera la description dans le journal : Zeitschriftetc, 1870, p. li. Ces laminoirs, animés d'un mouvement rapide, divisent la barre en trois parties, dont la tête est laminée immédiatement dans une cannelure des mêmes cylindres en barre polygonale, puis, après une deuxième chaude, étirée en fil préférablement employé pour envelopper des câbles télégraphiques : le pied et l'âme sont réchauffés et laminés en baguettes ou en plats. On découpe les parties défectueuses des bouts écrus pour les faire refondre dans des creusets, ainsi que cela se pratique souvent pour les noyaux provenant du perçage des rails et des éclisses.

881. Fabrication des rails en acier Bessemer à l'usine de Praevali, en Carinthie, selon Tunner. — Pour la fabrication des rails on a, à cette usine, 3 paires de cylindres avec 15 cannelures, mais on fait faire à la pièce 20 passages distribués en deux chaudes. Le grand nombre des passages n'est nécessité que par les propriétés physiques du métal employé. Au surplus, le premier équipage, qui ne porle.pour ainsi dire que des cannelures à peu près carrées, sert principalement à donner du corps à l'acier en en condensant les pores ; dans d'autres usines, on le remplace avec avantage par le marteau.

Les blocs d'acier Bessemer un peu pyramidaux ont une section transversale carrée de 7 ou 8 pouces de côté et à bords biselés. On emploie de préférence le n" 6 de dureté qui correspond à 0,3 pour 100 de carbone, parce que déjà le n° 5 avec 0,S pour 100 de carbone, nonseulement rendrait le laminage trop difficile, mais encore ne donnerait pas des produits doués de la flexibilité exigée, bien qu'ils soient assez tenaces sous un effort de traction. Les blocs bruts sont d'abord portés à une bonne chaleur jaune et on les fait passer 3 fois dans la première cannelure et deux fois dans l'une et l'autre des deux suivantes, total des passages 7 ; enfin la pièce passe encore deux fois dans la première cannelure profilante, puis rentre dans le four à réchauffer. II va de soi qu'au premier passage la cannelure est un peu agrandie par l'exhaussement du cylindre supérieur de 1/2 pouce environ, et on fait faire à la pièce un tour de 90° à chaque passage dans les 3 premières cannelures, et dans la quatrième un tour de 180°. — La deuxième chaude est un peu plus forte, puisqu'elle arrive déjà presqu'au blanc naissant, et à

CHAP. m. TUAVAIL ET APPLICATIONS DES MÉTAUX BESSEMER. 647

celte chaude, la pièce traverse une fois chacune des 1 1 cannelures suivantes ; total des passages 20. Des 1 1 cannelures employées à cette deuxième chaude, la deuxième, la cinquième et la huitième sont sur champ. Poids des blocs bruts 41 S à 430 livres de Vienne. Calo 4,9 pour 100. Poids d'un rail 368 livres. Longueur 21 pieds. On a fait en un four, par 12 heures, 7 charges à 4 blocs. Pièces rebutées S à 10 pour 100.

882. Usine de Seraing. — A Seraing, les rails en acier Bessemer se fabriquent aussi en deux chaudes dont l'une sert pour le martelage des blocs et l'autre pour le laminage des pièces. Il y a deux équipages de cylindres, l'un pour dégrossir et l'autre pour finir. La paire de dégrossisseurs porte 7 cannelures et la paire de finisseurs 6 ; total des cannelures 13, comme au train à rails en fer de la même usine. Sauf la première cannelure, dans laquelle on fait quelquefois passer deux fois la pièce, toutes les autres ne servent qu'une fois pour chaque rail. On emploie pour les rails en acier 8 cannelures sur champ, dont 4 se trouvent dans les dégrossisseurs et 4 dans les finisseurs. A Seraing, aucun rail ne tombe au rebut. Le dressage, l'ajustage, le perçage, en un mot tout le finissage à froid, se font comme pour le fer, mais avec des outils plus forts et par six ouvriers. On finit un rail à froid en S minutes de temps, mais l'emploi de deux fraises, au lieu d'une, permettrait de diminuer beaucoup ce temps.

883. Nouveaux laminoirs pour rails d'acier. — Dans ces derniers temps, les laminoirs pour rails d'acier ont été diversement modifiés, afin d'augmenter la production et de diminuer la main-d'œuvre. Voici, d'après M. Greiner, celles de ces modifications reconnues comme les plus avantageuses.

Nous ne nous occuperons que du laminage de lingots pouvant donner, chacun, par l'étirage, deux ou trois rails.

Le laminage se fera en deux chaudes, l'une pour dégrossir et l'autre pour finir.

Le dégrossissage peut se faire au moyen d'un trio ébaucheur ordinaire, au moyen du trio américain ou au moyen d'un duo à renversement (duo reversing).

Le finissage s'effectue soit à l'aide d'un trio, soit au moyen d'un duo à renversement.

884. Trio ébaucheur ordinaire. — Les cylindres de ce train, qui est activé par une machine de 100 à ISO chevaux, ont 30 pouces de diamètre (0'",75) et font 40 à SO tours par minute. Chacun d'eux porte 6 cannelures. Le lingot passe successivement par les 12 cannelures du trio et il est ramené ensuite au four, pour subir la chaude du finissage. Production en 24 heures 100 tonnes.

SECTION IV. PnOCÉDÉ BESSEMER.

Ce trio occasionne beaucoup de main-d'œuvre et se dérange facilement sous l'action des chocs qui se produisent au passage des lingots volumineux qu'on y lamine.

885. Trio ébaucheur américain. — Ce trio, inventé par M. Fritz, se distingue principalement par ses deux élévateurs hydrauliques, présentant chacun une table munie de petits rouleaux qu'une machine spéciale fait tourner, tantôt dans un sens, et tantôt en sens contraire. C'est par ces rouleaux que le lingot, placé sur la table, est engagé dans les cannelures, ou éloigné au sortir des cylindres. En outre, un système ingénieux de tringles et taquets imprime au lingot un mouvement de rotation autour de son axe pour le faire passer d'une cannelure à la suivante.

Dans le trio de M. Fritz, le cylindre du milieu est fixe et reçoit le mouvement de la machine. Les deux autres cylindres sont mobiles, contrepesés à la manière ordinaire, et munis de vis qu'on serre pendant le laminage. Diamètre' 0",7o.

Le laminage au trio de M. Fritz n'exige qu'un seul ouvrier et c'est ce qui l'a fait adopter en Amérique où la main-d'œuvre est chère.

M. Holley a modifié ce trio en rendant le cylindre du milieu mobile et laissant les deux autres fixes. V. R. U., 1875.

886. Laminoir à renversement (duo reversing). — Ce duo, analogue au laminoir à renversement pour tôle (v. § 71 i), est activé par une machine sans volant, du système de Ramsbottom, qui agit sur l'un des pignons du train au moyen d'un engrenage dont le diamètre est à celui du pignon comme 1 à 2 ou même comme 1 : ô. Les cylindres ont 30 pouces de diamètre et portent 6 cannelures. On peut les rapprocher pendant le laminage par des vis de pression. Production 1000 tonnes de blooms par semaine. L'emploi de la condensalion améliorerait ce système en diminuant la consommation de vapeur.

887. Trains finisseurs. — • Comme construction, le trio finisseur ne présente rien de particulier. Il permet de laminer 130 à 150 tonnes de rails en 24 heures. Mais il ne peut s'appliquer, avec économie, qu'au laminage de rails de double ou de triple longueur. Pour ces grandes longueurs, les duos à renversement sont également très-avantageux. Le seul défaut qu'on puisse leur reprocher, c'est celui de leur faible vitesse. Mais il ne paraît pas difficile de le faire disparaître, soit en rendant égaux les diamètres des deux engrenages moteurs, comme on se propose de le faire à Sarrebrûck, soit, ainsi qu'on le fera à Seraing, en attaquant directement le train par un reversing muni d'un essieu coudé, de façon à obtenir une vitesse de 80 à 90 tours par minute. H. V.

888. Prix de revient de Vacier et des rails Bessemer à l'usine de l'Atlas (Atlas Works), près de Scheffîeld, appartenant à John Brown,

d'après Alfred Chenot ÇD'ingler t. 171, p. 465). — Cette usine possède un appareil Bessemer renommé.

Compte des frais d'une cliargc :

fr.

3 tonnes de fonte anglaise à 75 fr. (') 225,00

600 k. (20 pour 100) de .S>i!e(/efeisen allemand .... 150,00

Refonte au four à réverbère 52,00

Main-d'œuvre à la soufflerie 10,00

Entretien de la machine 12,50

Chauffage, etc 25,50

Journées d'ouvriers (6 hommes, y compris le maître) . . 35,00

Réparations des fours 20,00

Intérêts et amortissement (à 10 p. 100) du capital

(250,000 fr.) 25,00

Autres dépenses 50,00

Prix des lingots d'acier y compris le déchet 605,00

Le déchet s'élevant au plus à i/g de la charge, les lingots obtenus

représentent 3 tonnes d'acier brut, ce qui donne pour le prix de revient

d'une tonne 201 fr. 63.

Après le refroidissement des lingots, on les réchauffe, on les réduit

en pièces plus petites au marteau et on les lamine. Pour marchandise

façonnée, telle que rails finis, par exemple, on compte les frais

suivants :

fr.

Martelage . . . .' 25,00

Laminage 50,00

Frais et réparations 25,00

Lingots (matière première) 200,00

5 pour cent, fer brûlé 15,10

5 » », rognures à moitié prix 7,05

Déchets .

Prix de revient d'une tonne de rails à l'usine 324,15

889. Prix de vente moyens de rails divers aux usines de la Westphalie établis vers le milieu de l'année 1863 et en 1864 pour 1000 livres de Prusse, d'après Schmidt (Ding., t. 175, p. 164) :

1863. Rails ordinaires, francs 123,75

» » avec champignon en fer à fin grains (Fein-

kornkopf) 136,00

(') Eu égard aux prix établis en Angleterre pour les fontes depuis 1865, on devrait mettre 500 fr. au lieu de 223 fr. Voici les prix des trois numéros ou qualités de fonte hématite par tonne :

Shill 90 80 72,4

SECTION IV. — PROCÉDÉ BESSEMER

1865. Rails avec champignon en acier puddié . ... . 168,73

» » entièrement en acier puddié 19S,00

1864. » entièrement en acier Bessemer 262,50

» » en acier Bessemer et en fer nerveux . 206,2S à 225,00 L'acier fondu ordinaire, ainsi que l'acier Bessemer de qualité supérieure qu'on tire d'Angleterre et de Suède (Hogbo) et qui se fabrique, à ce que l'on affirme, en faisant fondre l'acier Bessemer avec certaines additions dans des creusets, se vendent par 1000 livres de Prusse à raison de 600 à 67S fr.

890. Prix de vente des rails à Seraing. — ■ Les rails en fer se vendent à 16 fr. les 100 k. et les rails en acier Bessemer à 34 fr.