FOURS PERFECTIONNÉS

a) NOTIONS GÉNÉRALES.

103. Pertes de chaleur qui ont Heu dans les fours à réverbère des forges et autres imperfections de ces fours. — 1 k. de carbone exige 9 k. d'air pour sa combustion complète, qui le transforme en acide carbonique, en donnant 10 k. de produits gazeux composes d'acide carbonique et d'azote et en développant 78S8 calories. Si nous prenons 0,2S pour le calorique spécifique moyen des gaz de la combustion et que nous admettions pour les températures très-hautes les lois observées dans les basses températures, nous trouvons que la combustion dont il s'agit fait monter la température de 0 à ZliZ" C. = 78S8 : 10. 0,250).

Cette température n'est pas celle qu'on produit dans les forges pour les raisons suivantes, savoir :

1" On n'y emploie pas du carbone pur, mais un charbon donnant, en moyenne et indépendamment d'une quantité variable d'eau, 20 pour 100 de cendres, y compris les escarbilles ;

2» Il se fait une grande perte de chaleur parce que, malgré le soin

(') Frankland (l'Institut, 1869) a observé que la température de combustion augmente lorsqu'on brûle les corps sous des pressions supérieures à la pression atmosphérique. D'un autre côté, MM. Sainte-Claire Deville (C. R., 1868) et Runsen (Pogg. An., t. 131) ont fait voir que la dissociation rend irréalisables les températures supérieures à 2000" C. , suivant le premier, et à 5000" C, suivant le second. Ici nous faisons abstraction de ces causes de variation.

ClIAP. 11.

DES FOURS A RÉVEUBÈIIE.

que l'on prend d'augmenter l'accès de l'air en en portant quelquefois au double la quantité théoriquement suffisante ('), les produits gazeux de la distillation de la houille et le coke ne sont pas utilisés intégralement : Ebelmen a trouvé 4,3 à 22 pour iOO d'air non brûlé dans les gaz de fours à puddler qu'il a analysés ; néanmoins les gaz renferment toujours de l'oxyde de carbone (p. 95, Analyses de Debette);

3° Les parois du four occasionnent une perte considérable de chaleur par abduction et rayonnement ;

4» Les entrées d'air par les portes de travail ou par les crevasses des parois produisent des refroidissements ;

5» La grande distance qui sépare la sole du foyer agit comme un espace creux dans le combustible en empêchant la concentration de la chaleur, de même qu'on affaiblit notablement l'effet de la poudre dans une arme à feu lorsqu'on néglige de réduire le volume de la charge au minimum par le tassement des cartouches (voir les expériences du comte de Rumford dans les traités d'artillerie) ;

6° La direction que prennent les gaz chauds suivant la droite menée de l'autel au rampant, dans les fours simplement à aspiration, et suivant la voûte, dans les fours activés au moyen d'un ventilateur, donne lieu à un échauffement 'de la voûte et de l'entrée du rampant, tandis que la sole, dérobée au contact du courant gazeux, reste froide : on a cherché à remédier à ce dernier inconvénient en abaissant la voûte et en rétrécissant l'échappement, mais on n'a pas tardé à se convaincre que la conservation du tirage nécessaire dans les fours mettait des limites à l'emploi de ces moyens ;

7» Enfin, il est évident que les gaz en se jettant dans le rampant, e'est-à-dire en s'échappant du four, sont au moins à la température qu'ils ont dû développer sur la sole : pour nous rendre compte de cette perte, supposons que l'on chauffe une matière à une température de MOO" C. avec une flamme à 1650» C. : les gaz qui jabandonnent cette chaleur devront se dégager à une température de HOO" C. et emporter ainsi les deux tiers de la chaleur totale ; à la vérité, on utilise cette chaleur perdue au chauffage des chaudières à vapeur, mais elle n'est d'aucune utilitédanslefourneau lui-même (Ding., t. 173, p. 129).

Il n'y a pas d'exagération à porter l'ensemble de ces pertes au chiffre

C) Soit la température des gaz dans la cheminée 500» C. La chaleur spécifique de l'air étant m, Ik. d'air à 300» renferme 78 calories. Le volume d'air strictement nécessaire pour brûler 1 k. de houille étant 9 m. c. et la quantité réellement admise étant 18 m. c. — la moitié ou llk- 7 n'est pas utilisée. Il y aura, par conséquent, de ce chef,

11,7. 7S = 877,3 calories perdues par k. de houille ou par 7080 calories développées, soit presque 12 pour 100.

94 SECTION I. NOTIONS CONCERNANT PLUSIEURS DIVISIONS DE l'uSI.NE.

énorme de 87 pour 100, de sorte que, dans un four à réchauffer, par exemple, il ne reste que 13 parties sur 100 de la chaleur développée pour chauffer le fer, la chaleur due à la combustion d'une partie du métal étant regardée comme suffisante pour liquéfier les scories.

Les fours à réverbère ordinaires présentent, en outre, les inconvénients suivants : 1» après chaque chaude, il faut procéder à l'opération longue et pénible du décrassage de la grille qui désorganise le foyer, broie, réduit en poudre et fait perdre une partie considérable de charbon; 2° le service de la grille doit se faire en temps opportun, ce qui exige de la part de l'ouvrier beaucoup d'intelligence et une attention continue ; 3" ni l'air ni le combustible ne sont chauffés avant d'arriver à la combustion.

104. Raisons qui, malgré ces pertes, font encore donner la préférence aux fours à réverbère, même clans les grosses forges, où, cependant, on ne manque pas d'appareils pour les remplacer. — Le cubilot travaille avec moins de perte que le four à réverbère, car la fusion de 100 k. de fonte blanche, et même de fonte grise, mais peu graphiteuse, se fait avec 7 k. de coke, dans le premier, tandis qu'elle exige 40 k. de houille dans le second. Cette différence tient à ce que : 1° la masse de fonte froide qui descend empêche l'acide carbonique proiluit dans la partie inférieure du fourneau de se transformer plus haut en oxyde de carbone ; 2° la fonte et le coke , avant d'arriver au lieu de la combustion, sont chauffés par les flammes perdues du fourneau ; 5° toute l'opération se fait dans un espace restreint ; 4» la fonte et le combustible se trouvent en contact.

Bien que les feux de forge (chaufferies) travaillent également avec économie, au moins pour deux des raisons sus-indiquées, cependant on a trouvé dans les ateliers de construction un grand avantage à substituer des fours à réchauffer ordinaires aux chaufferies anglaises qui ne sont à proprement parler que des cubilots voûtés et peu élevés. C'est que le four à réverbère donne des chaudes moins brusques, mieux graduées et plus égales que les chaufferies, condition surtout importante pour l'acier Bessemer, qu'un feu trop vif de coke brûlerait à la surface sans pénétrer jusqu'au milieu ; les pièces y sont plus faciles à manœuvrer, les chaudes plus uniformes et mieux réussies ; enfin, lorsqu'on emploie le four à réverbère, on peut utiliser la chaleur entraînée par les gaz pour la production de la vapeur, application à laquelle les chaufferies des forges ne se prêtent pas. Aux ateliers de construction de Seraing, on ne se sert plus des chaufferies proprement dites que pour les moyeux des roues, encore ces chaufferies sont-elles à découvert, c'est-à-dire non voûtées. — Les fours à réverbère employés dans les forges pour le

CIIAP. II. DES FOUUS A RÉVERBÈRE.

réchauffage des grosses pièces en fer ou en acier sont généralement à courant d'air forcé comme les chaufferies.

105. Moyens proposés pour remédier aux inconvénients que présente l'emploi du four à réverbère dans les fabriques de fer. — • Ces moyens sont : 1" les fours dits à admission d'air et 2" les fours Siemens et les modifications de ces fours, savoir le four Ponsard et le four Bichcroux.

Le? premiers ont pour objet de procurer une combustion plus complète des gaz dans le foyer et de restituer à celui-ci une partie de la chaleur rejetée au dehors par les maçonneries. Les seconds tendent à réparer la perte infiniment plus grande qui résulte de la chaleur entraînée par les gaz au sortir du four.

Toutefois ni l'un ni l'autre moyen ne remplit en pratique le but proposé. Ce qui le prouve, c'est que, malgré leurs défauts, les fours anciens sont encore les seuls employés dans toutes les forges pour le puddlage et dans la plupart des forges pour le réchauffage.

Ceux-ci conservent encore l'avantage de la simplicité, les ouvriers ont l'habitude de les conduire, toutes les conditions de perfection qu'ils présentent, ont pu être étudiées sûrement et ils offrent la garantie d'un travail régulier et d'un succès, incomplet, il est vrai, mais constant.

106. Notice historique. — C'est d'Arcet qui, le premier, a réalisé l'idée d'introduire de l'air dans le foyer au-delà des points où se produit la fumée. Il a pratiqué dans l'autel une fente qui laissait arriver dans le foyer un courant d'air pris dans le cendrier. En 1814 cette disposition a donné de bons résultats aux bains du Pont-Royal, à Paris. Depuis cette époque, la disposition primitive a été modifiée de diverses manières, dans le but de chauffer l'air.

Il résulte des expériences de Burnat que la combustion de la houille moyennement grasse dans les circonstances ordinaires offre les périodes suivantes : 1° fumée noire, durée 2,3 minutes; 2° fumée légère, 7,5 minutes; 3» fumée nulle, IS minutes.

Debette a analysé les gaz à ces trois périodes, en faisant abstraction de la vapeur d'eau et du carbone libre, et il a trouvé :

Fumée noire. Fumée légère. Fumée nulle.

Acide carbonique. . .

Oxyde de carbone

Perte pour 100 . . .

Enfin, Combes a fait les observations suivantes sur le foyer d'un générateur à deux bouilleurs : la quantité d'air qui s'introduisait par

96 SECTION I. NOTIONS CONCERNANT PLUSIEURS DIVISIONS DE l'uSINE.

le cendrier était très-faible après chaque chargement ; elle augmentait à mesure que la houille se transformait en coke, et à la fin de Tintervalle entre deux chargements consécutifs, elle était à peu près quatre fois plus grande qu'au commencement. Le tisage, qui, aussi bien que le chargement, donnait lieu à des bouffées de fumée noire, avait également pour effet de diminuer l'afïluence de l'air par la grille. En admettant que la variation ait été uniforme, il a trouvé que le volume d'air appelé par kilogr. de houille brûlée a été de 19""^, 87.

De chaque côté de la grille, on avait pratiqué, près de l'autel, un canal s'ouvrant à l'extérieur, de 0'",2 de hauteur et de O^jOôS de largeur. Lorsque ces ouvreaux étaient fermés, une fumée noire se manifestait après chaque chargement et chaque tisage, mais lorsqu'ils étaient débouchés, il n'y avait plus de fumée.

La quantité d'air qui s'introduit par les ouvreaux demeure à peu près constante, malgré les changements considérables qu'on remarque dans l'aflluenee de l'air par le cendrier. L'admission de l'air, par les conduits constamment ouverts, n'a eu aucune influence sur l'économie de combustible, parce que l'accroissement de chaleur produit par la combustion complète des gaz était compensé par l'abaissement de température dû à un excès d'air froid, quand le combustible était presqu'entièrement transformé en coke.

Ces expériences ont été faites à l'anémomètre.

107. Conclusions : l" Comme la fumée est toujours accompagnée de gaz combustibles en quantités proportionnelles à son intensité, sans être un mal sérieux par elle-même, elle sert d'indice à un mal pareil ; 2" les fours à admission d'air produisent une combustion complète des gaz, parce qu'ils sont fumivores ; 3° l'économie du combustible exige que l'admission de l'air soit réglée d'après la période de la combustion ; 4° en ouvrant ou en fermant les conduits d'air, on devrait pouvoir à volonté rendre la flamme oxydante ou carburante, ce qui permettrait de refondre l'acier dans les fours ordinaires à admission d'air, comme on le fait dans les fours Siemens-Martin ; malheureusement cette flamme entraine des impuretés, entr'autres de la silice à l'état de poussière impalpable, et l'impossibilité de régler exactement l'aflluenee de l'air d'après la période de la combustion, c'est-à-dire d'après la composition des gaz, s'oppose à ce que l'on obtienne un mélange exact, constant et uniforme, tel qu'il le faut pour cette application.

b) FOUKS A ADMISSION d'aIU.

108. Divers systèmes de fours à admission d'air. — On distingue les fours avec grille à gradins et les fours avec grille ordinaire inclinée.

ClIAP. II. DÉS FOUftS A aÉVEUBÈUR. Ôf

Les fours du premier système portent en Angleterre le nom de fours Jones (Zeitschrift, etc., t. 18, p. 1) et en Belgique celui de fours Carlier- Salzer; ceux du second système s'appellent en Angleterre fours Wilson et en Belgique fours Boétius, fours Piedbœuf, etc. 1° Four avec grille à gradins (').

109. Parties de la chauffe et emploi de ce four. — Dans la chaufïe de ce four représentée respectivement en élévation vue de face et en coupe P S par les croquis fig. 1 et 2, Pl. 6, on distingue les parties principales suivantes, savoir : 1° l'entonnoir à houille, 2° la grille à gradins et la grille horizontale, 3° les appareils à air chaud.

Ce four peut être, comme un four ordinaire, à aspiration ou à courant d'air forcé ; mais le four à aspiration est le seul qui jusqu'à ce jour ait bien marché à Seraing.

Les essais entrepris pour l'appliquer au puddlage n'ayant pas encore donné de bons résultats, on ne l'emploie que pour réchauffer le fer.

110. Entonnoir à houille. — Ce réservoir, constamment rempli de houille jusqu'au sommet, est formé d'un côté par la pièce de travers en tôle a et du côté opposé par la tète de la voûte. Le devant est ouvert et l'autre petite face est en maçonnerie.

L'entonnoir à houille est destiné à procurer une alimentation continue du foyer, d'après le système imaginé par Player pour brûler l'anthracite ('). On devrait lui donner le plus de hauteur possible, en élevant la taque a, et en garnissant aussi d'une tôle assez grande la tète de la voûte qui forme l'autre face latérale de la trémie, mais on ne peut guère l'élever au-dessus de la voûte du four sans rendre le chargement trop pénible. Voilà pourquoi elle s'arrête à la voûte, et pour empêcher le feu de se porter trop haut, on rétrécit l'ouverture et on couvre, en outre, la trémie partiellement d'une voûte. Ces précautions sont surtout de rigueur dans les fourneaux à courant d'air forcé.

(') La grille à gradins est connue depuis iSii, en Allemagne, où on l'emploie pour brûler des combustibles très-menus, ou des combustibles qui décrépitent et tombent en poussière, comme certains ligniteset plusieurs bouilles sèches (Ding., t. 166, etc.).

Dans ce système, dont la fig. 8, pl. -i, donne une idée, le foyer se compose d'une grille à barreaux étroits, au-dessus de laquelle se trouve un tube constamment rempli d'anthracite, qui, à partir de l'orifice inférieur, forme un talus s'élendant jusqu'aux bords de la grille, de sorte que le combustible descend à mesure qu'il se consume. Il n'y a point de porte à ouvrir et à fermer, par conséquent point de courant d'air froid sur le combustible; et l'anthracite, étant échauffé progressivement à mesure qu'il descend, ne décrépite plus dans le foj-er, et n'éteint plus celui qui est en ignition, en le refroidissant. L'alimentation est régulière, et le chauffeur n'a d'autre travail à faire que de remplir de temps en temps la trémie qui surmonte le tube d'alimentation et de régler l'activité de la combustion par le registre de la cheminée. L'épaisseur de la couche d'anthracite doit occasionner une forte production d'oxyde de carbone.

98 SECTION I. NOTIONS CONCEnNANT PLUSIEURS DIVISIONS DE l'uSINE.

Le combustible employé le plus souvent en Belgique étant la houille grasse, qui a la propriété de se coaguler par la chaleur, on doit avoir des moyens faciles de lever le coke dans l'entonnoir, sous peine de voir le feu s'étouffer ou de laisser se former des espaces creux dans le charbon : alors les parois du réservoir rougiraient, la combustion deviendrait irrégulière et onéreuse pour plusieurs raisons, entr'autres, parce que l'enduit de cendre tapissant l'intérieur des cavités empêcherait le contact de l'air (Voir § 11 4).

Pour pouvoir lever le coke, on ménage une ouverture o d'au moins 0"",1 de diamètre dans îa partie antérieure du foyer du côté de la porte de sole, près de l'autel et à 0"',2 environ au-dessus de la grille horizontale, savoir, à la base de la porte de chargement ou du tisard dans un fourneau ordinaire, ouverture traversant la chambre à air, garnie d'un tuyau en tôle et se bouchant avec de la houille.

La pièce a réunit les supports de la grille en escalier dont elle concourt à assurer la position réciproque et la stabilité. De plus, elle élargit la marche supérieure de la grille à gradins en s'y appuyant par un rebord.

1 H . Grille en escalier. — Pièces d el d' . — Si la grille est très-petite, les marches de l'escalier peuvent n'être que d'une pièce, appuyée par ses extrémités sur les supports d et d' . Ces pièces d et d', sont des plaques égales en fonte de 0™,022 d'épaisseur, en forme de triangles rectangles et évi,décs au milieu pour en diminuer le poids. Elles s'appliquent contre les murs latéraux du cendrier, ont à la base un pied plat d'environ O",! de largeur au moyen duquel elles reposent sur un ressaut des mômes murs, se terminent en bas, du côté du foyer, par un tenon qui se loge dans une mortaise du sommier antérieur de la grille horizontale, et en haut par un renfort et un petit rectangle (une patte), qui permet de les boulonner sur la pièce a, et sont pourvues à l'hypothénuse, tournée vers le feu, d'entailles en forme de gradins ou d'étagères sur lesquelles reposent les marches de l'escalier. A cet effet les entailles portent chacune latéralement un nez ou mentonnet en deux parties égales, entre lesquelles il y a un vide pour loger un tenon ou une saillie qui se trouve sous les marches, au milieu de leurs petits côtés.

112. Pièce m. — Lorsque la longueur de la grille atteint presqu'un mètre, ainsi que cela s'observe dans le plus grand nombre des fours à réverbère, au lieu des marches d'une seule pièce qui auraient au plus un mètre de longueur, il vaut mieux prendre pour chaque marche deux pièces d'environ 0™,SOde long et mettre un support m au milieu, parce que les marches ou gradins, ainsi divisés et convenablement appuyés, tendent moins à fléchir au milieu, sont plus faciles à remplacer et résistent mieux au feu .que si elles étaient d'une pièce.

Le support mitoyen m est formé d'une plaque de fonte de 0"%022 d épaisseur et de O"»,!? de largeur, arrondie en bas pour qu'elle se conserve mieux sous l'influence de la chaleur, et pourvue de gradins qui correspondent à ceux des pièces d et d', mais qui en diffèrent en ce qu'ils présentent deux mentonnets en place d'un, et ces appendices sont placés l'un à droite et l'autre à gauche de l'entaille pour recevoir l'un des tenons de chaque marche partielle. Les points d'appui de ce support sont les mêmes que ceux des supports ci et d' , savoir en bas le sommier antérieur de la grille horizontale, par tenon et mortaise, et en haut la pièce a, par des boulons à vis.

Les marches de l'escalier sont en fonte, qui résiste mieux ou plutôt moins mal que le fer.

113. Montage. — Pour construire la grille à gradins, les sommiers de la grille horizontale étant placés, on monte les supports d, d' et m, en introduisant les tenons de ces pièces dans les mortaises du sommier horizontal destinées à les recevoir et, après les avoir mis dans la position convenable, on les maintient par des étais. Ensuite on établit le premier et l'avant dernier escalier, en mettant les marches partielles dont ils se composent, par leurs tenons, dans leurs logements sur les supports, après quoi le système se soutient de lui-même, ce qui permet de supprimer les étais. Alors il ne reste plus qu'à achever l'escalier, à placer la pièce a et à y fixer par des boulons les extrémités supérieures des supports.

Cet appareil, dont le poids, y compris l'autel et la grille horizontale, ne dépasse pas 900 k. et dont le prix, également avec ces deux parties, n'atteint, pas 200 fr., peut s'adapter facilement à tous les fours à réverbère des forges.

L'inclinaison de la grille à gradins dépend de la nature du combustible dont on dispose. Outre l'inclinaison de la grille tout entière, il faut considérer celle de chaque marche en particulier. On peut placer la marche supérieure horizontalement, tandis qu'on donne aux autres une pente vers le foyer de 0'",0075 sur leur largeur, qui est de O"",!?.

1 14. Grille horizontale et décrassage mécanique. — On peut se servir de la grille fixe ordinaire, composée de barreaux en bon fer placés sur deux sommiers en fonte. Il faut préférer les barreaux en fer aux barreaux en fonte, parce que toujours le mâche-fer s'attache plus fortement à ceux-ci qu'à ceux-là.

Ayant observé que les matières ont une tendance à former trois couches distinctes dans le feu, que le mâche-fer incruste la grille horizontale et que les cendres se trouvent, en couche de plusieurs pouces d'épaisseur, entre le mâche-fer et le combustible embrasé, on a proposé de rendre

100 SECTION I. NOTIONS CONCERNANT PLUSIEURS DIVISIONS DE l'uSINE.

la grille mobile et de la faire basculer pour le décrassage, après avoir introduit dans le feu à travers la couche de cendres deux ou trois palettes pour soutenir le combustible. Par ce moyen on peut effectuer le décrassage sans difficulté ni perte, et dès qu'il est fait, on remet la grille, on retire les palettes, les cendres tombent, etc. Toutefois ce moyen ne laisse pas d'offrir des complications, car la chaleur peut faire perdre leur rectitude et leur mobilité aux parties du mécanisme employé, même dans les fours à tirage naturel; et quant aux fours soufflés, la promptitude avec laquelle les grilles s'y détériorent, n'en permet l'emploi dans aucun cas.

H S. Appareils à air chaud. — Ils se trouvent établis dans les hanches du foyer et consistent principalement en deux chambres ménagées dans les murs latéraux entre l'autel et l'extrémité antérieure du four et comprises entre la voûte, d'une part, et un plan horizontal mené d'un point d'au plus un décimètre au-dessous de l'autel, d'autre part. Les parois latérales de ces chambres peuvent par conséquent avoir 0'",90 de longueur et O^jSO de hauteur, et la largeur des chambres est de 0'",15. Du côté du foyer, la paroi de l'une et l'autre chambre a l'épaisseur d'une demi-brique et présente 12 à 17 ouvertures de 0'",01 à 0"',02 de large sur 0'",08 de haut. La seconde partie de l'un et l'autre appareil est un canal horizontal qui longe la base de la chambre, a 0",1S de large et 0™,2 de haut, part du creux de l'autel, se prolonge jusqu'à environ 0"", 1 5 du mur antérieur du four, s'élève ensuite verticalement à O"",! de hauteur et débouche dans la chambre.

L'air arrive du caveau de la sole qui, à cet effet, communique avec l'extérieur à l'aide d'une buse munie d'une glissière servant à en régler l'affluence; il entre au milieu de l'autel par une ouverture dans la maçonnerie qui supporte ce dernier, passe à droite et à gauche dans les canaux et dans les chambres des appareils à air chaud et sort par les ouvreaux dans les faces de celles-ci qui regardent le feu.

Au lieu de laisser les chambres à air chaud vides, il vaut mieux y établir une ou deux cloisons pour faire serpenter l'air.

En Angleterre on active les courants d'air dans les parois et dans les autels des fours au moyen de souffleries aspirantes analogues à celles des cubilots (voir au supplément du Traité de la fonte), mais plus petites.

Lorsqu'on active la combustion dans le foyer à l'aide d'un ventilateur, les appareils à air chaud doivent également recevoir du vent forcé, au moyen de la buse susmentionnée qui communique avec le caveau de la sole.

Au lieu de régler l'admission de l'air, soit libre, soit comprime, dans le caveau de la sole et par suite dans les appareils à air chaud, au moyen

d'une glissière appliquée à la buse susmentionnée, ou peut adopter une autre disposition, par exemple, se servir d'une glissière adaptée à l'ouverture par laquelle le caveau de la sole communique avec le creux de l'autel, cette glissière étant munie d'une tige traversant l'autel et pouvant être manœuvrée du dehors. Les glissières permettent de travailler avec ou sans introduction latérale d'air dans la flamme, c'est-àdire de rendre à volonté la flamme oxydante ou carburante.

Lorsqu'on maçonne les parois latérales des chambres à air tournées vers le foyer, il est avantageux de se servir pour les ouvreaux dans ces parois, de briques taillées en forme d'entonnoirs ; car les ouvreaux tendent toujours à se fermer.

Quelquefois l'introduction de l'air dans les appareils à air chaud se fait du dehors par la cavité de l'autel, mais cette pratique exige des précautions, surtout lorsqu'on travaille au vent comprimé, puisqu'il faut que l'autel soit rafraîchi et que les deux chambres à air soient également alimentées. C'est ainsi que, par exemple, l'air injecté purement et simplement par l'une des extrémités de l'autel se porte en totalité dans la chambre opposée et, loin de remplir la chambre voisine, il en aspire le contenu comme une espèce de trombe.

D'autrefois on laisse l'autel indépendant et à circulation d'air libre, comme dans les fours ordinaires, et on introduit un courant d'air forcé dans l'un et l'autre appareil à air chaud par son canal inférieur et du dehors, en dessous du foyer.

En mesurant la température de l'air à l'aide du pyromètre Dehennault, comme on le fait aux appareils à air chaud des hauts fourneaux, on a trouvé qu'aux fours à rails de Seraing, qui reçoivent un courant d'air forcé, l'air atteignait 100° C. dans la chambre près des portes et 310° dans l'autre chambre.

116. Le registre. — Bien qu'on établisse ordinairement le registre au-delà de la chaudière ou au sommet de la cheminée, cependant on peut se demander s'il ne vaudrait pas mieux le placer à l'origine de l'échappement, du moins dans le four à réchauffer. Enefl'et, si le registre occupait cette place, l'état éblouissant qu'une diminution partielle du passage fait prendre à l'atmosphère intérieure du four, aurait plus d'intensité et se prolongerait pendant un temps plus considérable que dans toute autre position. En outre, pour passer dans l'échappement, la flamme devrait s'abaisser et se rapprocher de la surface du métal à chauffer.

Malheureusement la rapidité avec laquelle le rampant s'use durant le travail est un obstacle non encore surmonté à l'adoption de la disposition que nous venons de décrire.

En théorie, c'est-à-dire abstraction faite de l'usure rapide du four du

102 SECTION I. NOTIONS CONCERNANT PLUSIEURS DIVISIONS DE l'uSINE.

côté du rampant, la disposition indiquée du registre parait d'autant plus rationnelle, que de tous les changements introduits dans la forme et dans les dimensions des fours anciens, le seul qui ait procuré une économie d'argent consiste dans l'abaissement de la voûte de ce côté.

H 7. Avantages du four que nous venons de décrire. — A) L'appareil est fumivore. — L'entonnoir à houille et même, jusqu'à un certain point, la grille à gradins, par suite de l'inclinaison de ses marches vers le feu, réalisent une partie des avantages attribués aux foyers à flamme renversée. Cette disposition, inverse de celle des foyers ordinaires, en ce que le courant d'air va du combustible frais à travers le combustible brûlant, est plus rationnelle, doit être fumivore, même sans le concours des bouches d'air, et paraît très-favorable à une combustion complète. Il est difficile de concevoir que les gaz combustibles mélangés avec un courant d'air suffisant puissent traverser une masse ardente de combustible sans brûler complètement, tandis que l'on comprend fort bien que le courant d'air arrivant sous la grille, comme dans les foyers ordinaires, peut se dépouiller d'une partie de son oxygène en passant dans le combustible incandescent, et n'en plus conîenir assez pour brûler promptement le combustible frais. Dès lors les gaz que celui-ci dégage rapidement seront entraînés dans une atmosphère désoxygénée et échapperont à la combustion.

B) Distillation et échauffement préalables du combustible. — On retrouve encore dans ces foyers une application du principe des fours Corbin (Publ. ind. d'Armengaud, t. H et 12) qui consiste en une distillation préalable de la houille. Quoique cette distillation soit une cause de perte momentanée, cependant elle procure des avantages, lors de la combustion définitive, puisque les fours Corbin ont donné une économie de 20 à 53 pour 100. L'entonnoir à houille avec sa grille à gradins n'exige pas pour le service ce surcroît de main-d'œuvre qui a fait abandonner les fours Corbin, malgré leurs avantages. Dans ces fours, le combustible frais était placé d'abord entre deux grilles sur une table composée d'une caisse dans laquelle on avait maçonné des briques réfractaires. Le combustible frais privé d'air distillait lentement et les produits de cette distillation, mélangés, à droite et à gauche, avec la flamme du combustible placé sur les deux grilles adjacentes et avec l'air qui traversait celles-ci, étaient brûlés. Le combustible agglutiné sur la table était rejeté alternativement sur les grilles.

La grille à gradins satisfait aussi aux conditions d'un bon chargement qu'une longue pratique a sanctionnées pour le service des chaudières à vapeur. En effet, lorsque le chauffeur de ces chaudières remet du combustible dans le foyer ordinaire pourvu, comme on sait, d^une

grille allongée, il a soin chaque fois de repousser au bout de la grille la houille qui brûle sur le devant, puis il charge la houille fraîche sur cette dernière partie seulement. La partie inclinée de la grille à gradins est lavant-foyer qui prépare le combustible par la distillation et par réchauffement, la partie horizontale remplace l'arrière-foyer destiné à la combustion.

C) Emploi des combustibles menus, tout en laissant des passages suffisants à l'air. — On comprend que les parties les plus menues ne puissent tomber à travers ces grilles comme à travers les grilles ordinaires, puisqu'il n'y a pas de surfaces horizontales vides et que l'air s'introduit à travers des sections verticales. Celles-ci ont pour mesure la longueur des gradins multipliée par la distance verticale de deux gradins consécutifs, et rien n'empêche de rendre cette distance assez grande, en donnant à chaque barreau plat assez d'avance sur celui qui lui est immédiatement inférieur, pour que la houille forme un petit talus allongé se soutenant de lui-même. D'ailleurs, la surface ouverte ou exposée à l'air est plus grande dans cette grille que dans la grille ordinaire.

D) Le décrassage de la grille semble facilité et rendu moins onéreux. — Mieux qu'aucune autre grille, la grille à gradins se prête au nettoyage mécanique.

E) Chargement de la grille en temps convenable. — Le combustible se trouvant constamment en abondance dans le foyer, il paraîtrait que cette opération si importante fût soustraite à la perspicacité et à la vigilance de l'ouvrier et qu'il suffit de piquer de temps à autre la grille pour avoir le feu convenable ; mais sous ce rapport le four Boétius l'emporte de beaucoup sur tous les fours connus.

F) La température étant plus élevée dans les fours dont il s'agit et la flamme y étant plus uniforme que dans les fours du système ancien, on doit y obtenir, tout en subissant moins de déchet, des produits meilleurs, un fer plus doux, plus soudable, plus tenace, plus blanc, plus sonore et plus élastique. Ordinairement les fers qui sortent des fours anciens sont plus ou moins aigres ou brûlés, ce qui n'a pas lieu pour les fers provenant des foyers nouveaux.

G) La conséquence de ces résultats doit être une économie de combustible, que l'on a, en effet, constatée à Seraing, au moins dans les fours à réverbère à courant d'air libre pourvus de ces admissions.

Ainsi au petit laminoir de Seraing, où les fours sont à tirage naturel ou simplement à cheminée et chauffent chacun par 2i heures 12000 k. de fers ronds, carrés et plats, de 10 à 16 mm., on n'a consommé à un four nouveau que 3300 à 3400 k. de houille, tandis qu'à un four de l'ancien système, la consommation s'élevait jusqu'à 4800 k.

104 SECTION I. NOTIONS CONCERNANT PLUSIEURS DIVISIONS DE l'uSINE.

H8. Inconvénients de la grille à gradins. — Les inconvénients observés à Seraing consistent : 1" en ce que la grande hauteur à laquelle l'ouvrier doit élever le combustible rend le chargement de la grille plus laborieux que dans les fours ordinaires ; 2° en ce que les gradins offrent peu de résistance : ils se voilent, s'usent ou se brûlent au point d'exiger des réparations importantes toutes les semaines ou tous les jours, suivant qu'on travaille à l'air libre ou au vent forcé; 3° ces réparations fréquentes et considérables réduisent l'économie d'argent à un chiffre très-minime, même quelquefois négatif.

Voilà pourquoi les fours avec grille à gradins ont eu peu de succès à Seraing : après plusieurs années d'expériences, on les a démolis.

Des essais entrepris par MM. de Marsilly et Chobszinski pour appliquer les grilles à gradins à des locomotives du chemin de fer du Nord ont également conduit à l'abandon de ces grilles (An. des Mines, 18S6", t. 9 et 10).

Notons que la houille de Seraing est très-grasse. 2° Four Boétius.

119. Description. — Ce four diffère essentiellement de celui que nous venons de décrire en ce que les marches de l'escalier se trouvent remplacées par la grille inclinée de Bonehill en barreaux de fer indépendants et déjà décrite dans le Traité de la fabrication de la fonte, p. 688. Cette grille est remarquable par son bas prix et par sa simplicité, car elle n'exige pour tout support que deux sommiers transversaux en fonte, auxquels on ajoute un troisième sommier en fer destiné à appuyer l'outil au moyen duquel on effectue le décrassage. Elle peut recevoir telle inclinaison que l'on veut : celle qui s'est trouvée adoptée à Sclessin, où plusieurs fours de ce système fonctionnaient, était de 25 à 50". Il y a, du reste, une grille horizontale, un entonnoir à houille et des introductions d'air chaud pour brûler la fumée et les gaz de la flamme. Les premiers fours étaient sans grille horizontale ; actuellement on munit tous les fours de cette grille. Celle des fours de Sclessin n'avait qu'une faible largeur et ne se composait que de trois barreaux plats en fer reposant, sans support mitoyen, sur deux coulisses (pièces en fonte à rainure, dans laquelle pouvaient glisser les barreaux) logées dans les murs latéraux du cendrier. Quoique l'on puisse sans grande difficulté remplacer un barreau de la grille horizontale devenu défectueux, cependant cette grille ne laisse pas de comporter des améliorations, car les barreaux en sont trop longs pour ne pas se gauchir promptement. En revanche, l'entonnoir à houille des fours de Sclessin fonctionne avantageusement. Semblable à celui du générateur à gaz de Siemens, il se com-

ClUP. II. DES FOURS A RÉVERBÈRE.

lOS

pose d'une taque inclinée en fonte revêtue intérieurement de briques réfractaires, haute d'environ l'",SO et disposée de manière que, malgré cette hauteur, l'alimentation n'en présente aucune difficulté. A cet effet, la partie inférieure de la grille descend presque jusqu'au fond du cendrier et celui-ci se trouve plus en contre-bas du sol que dans les fours ordinaires. L'entonnoir est couvert d'une plate-forme en fonte sur laquelle on met une petite provision de houille et qui présente près de la voûte du four une ou deux ouvertures convenables pour le chargement. L'air se chauffe dans les hanches du foyer et dans la moitié antérieure de la voûte qui, à cet effet, est à double maçonnerie et présente un caveau en cet endroit. L'air chaud sort de la voûte au-dessus de l'autel en lames minces.

Quant à l'autel, on le rafraîchit comme à l'ordinaire. On peut aussi travailler au vent forcé, mais alors on ne fait aucun usage des appareils à air chaud.

Les fig. 1 et 2, pl. 7, représentent, à l'échelle de i/so, un foyer Boétius appliqué à un four à réchauffer ordinaire. Fig. \ , coupe-élévation par le milieu, dans le sens de la longueur. Fig. 2, vue en coupe horizontale, à la hauteur de la table de chargement.

e, e, sommiers de la grille inclinée ; i, barreau de celle-ci : il y a H ou 12 barreaux pareils; ici il n'y a pas de grille horizontale; un peu au-dessous du premier sommier, il y en a un autre qui sert à appuyer le ringard employé pour décrasser la grille.

p, taque coulée avec l'équerre E, et servant à soutenir la palette lors d'un changement à la grille; o, ouverture pour introduire la palette employée dans cette opération.

t, taque de l'entonnoir à houille ; m, revêtement en maçonnerie de cette taque ; f, plate-forme, tablier ou table pour le chargement de la grille ou plutôt pour l'alimentation de l'entonnoir à houille : cette plate-forme est supportée par deux taques triangulaires y, y; g, g, deux ouvertures ou bouches de chargement ; n, n', parties de la maçonnerie non revêtues de fonte, parce que celle-ci pourrait se brûler.

L'air libre arrive par l'ouverture a, pour traverser, dans l'un et l'autre mur latéral du foyer, des carneaux en forme d'escalier z, et se répandre ensuite dans la double voûte, avant de passer dans le four ; 6, niches ou boîtes à air. — c, canal à vent pour le travail à l'air comprimé; r, fig. 2 et 3, glissière qui permet de régler l'affluence de l'air comprimé sous la grille par l'ouverture q ; k, entrée de l'air comprimé dans l'autel ; x, petite cheminée d'au plus 2 pieds de hauteur pour la sortie de l'air qui a passé dans l'autel ; s, châssis de la porte pour l'emploi de l'air forcé.

)08 SECTION I. NOTIONS CONCEUNANT PLUSIEURS DIVISIONS DE l'uSINE.

u, taques de fer destinées à maintenir le four : elles sont percées à leurs deux extrémités pour le passage des rails d'ancrage y'.

u', renforts pour les plaques de côté du four servant à l'accouplement de celles-ci ; d, supports en fer ; h, sole en tôle ; k, sole en sable ; l, axe ou ligne-milieu de la porte de travail.

120. Avantages et inconvénients des fours du système Boétius. — A Sclessin, les fours nouveaux présentent sur les fours ordinaires les avantages suivants, savoir : 1° pour une môme consommation, on y fait un sixième d'ouvrage de plus ; 2° on peut ou plutôt on doit employer un combustible menu, plus maigre et moins bon; 3° la conduite du feu est facile et décidément indépendante des soins du chauffeur : l'ouvrier n'a qu'à pousser petit à petit avec le pied dans la trémie du foyer une petite provision de houille rassemblée sur la plate-forme au niveau des trous de chargement ; 4° on utilise la chaleur perdue d'une grande partie des parois du four. Les mêmes fours l'emportent sur les fours avec grille à gradins : i" par la facilité des réparations à la grille; 2" par la grandeur et la persistance des bouches d'air qui assurent la combustion complète des gaz.

Voici les inconvénients de ces fours : 1° la construction en coûte 300 fr. de plus que celle des fours ordinaires ; 2° l'entretien est plus dispendieux ; 3° le décrassage de la grille est plus pénible par la chaleur à laquelle il expose l'ouvrier, bien que chaque cendrier soit muni d'un tuyau d'arrosage ; 4.» le foyer ou le point central de la première combustion est trop éloigné pour réagir sur la sole avec le maximum d'efficacité ; S° l'absence d'une grille horizontale suffisante fait perdre beaucoup de charbon lorsqu'on décrasse la grille inclinée ; 6° le manque de moyens convenables de lever le feu, exige l'emploi d'un combustible sec et non collant, tel que l'anthracite, par exemple.

Même déchet que dans les fours ordinaires.

121. Modification du four Boétius pour V approprier à l'emploi des houilles grasses de Seraing. — • Four Lohmann. — Lohmann a modifié la grille principale du four Boétius en en diminuant l'inclinaison au point de la rendre presque horizontale. De cette manière il a pu se passer de la deuxième grille, tout en rapprochant le foyer de la sole. Quant à la poitrine de ce dernier, il l'a formée en maçonnerie d'une demi-brique presque verticale et avec quelques ouvertures pour lever le coke. Quelque avantageux que soient ces changements pour les houilles grasses, ils laissent encore trop de distance (0"',90, tandis que, dans les fours ordinaires de Seraing, 0"',i ou 0'",S suffisent) entre le foyer et le sommet de l'autel, conséquemment de la sole, diminuent la surface de la grille et ne donnent pas autant de facilité pour le tisage

CHAP. II

DES FOl'RS A UÉVFUBÈRE.

que les grilles ordinaires. Actuellement, on adopte les dimensions suivantes :

Distance entre la voûte et la partie la plus élevée de la grille inclinée . 880 mm.

Id. entre le sommet de l'autel et la partie inférieure de la grille 700 mm.

Distance entre la voûte et le sommet de Fautel. . . . 38S mm.

122. Foyer Martin. — Les fig. 3 et 4, pl. 6, suffisent pour faire connaître les dispositions de ce foyer, appliqué à Seraing à un four à grosses poutrelles. Ici les appareils à air chaud, supprimés dans les autres fours de ce système, sont conservés, mais seulement dans les hanches du foyer, l'expérience ayant appris que les voûtes à air chaud offrent peu de résistance ou nécessitent de fréquentes réparations. On a, en outre, supprimé, à la place de la porte de chargement de la grille, dans les fours de l'ancien système, l'ouverture de quelques pouces carrés conservée dans les autres fours du nouveau système pour réparer les outils, rarement pour lever le coke. Lorsque cette ouverture existe, elle se trouve ordinairement bouchée avec de la houille menue.

Si, pour fixer les idées, nous considérons les fours à rails, nous trouvons que les fours Martin ont sur les fours ordinaires les avantages suivants, savoir : 1" ils procurent une économie de charbon qu'on peut évaluer à 8 hectolitres par 24 heures (on consomme 64 hectolitres au lieu de 72) ; 2" le service de la grille est moins pénible ; 5° les réparations y sont moins nombreuses au moins de moitié ; ¥ on chauffe 1000 k. de fer de plus par 24 heures (9 à 10000 k. au heu de 8 à 9000 k.), c'est-à-dire qu'ils produisent autant que les fours Piedbœuf ; 5° ils dispensent du vent forcé, ce qui, tout en diminuant le déchet d'au moins 2 pour 100, fait obtenir un fer meilleur avec une économie notable de force motrice, etc. Ajoutons que l'appareil est d'une grande simplicité.

A la fabrique de fer de Seraing, ces avantages ont fait remplacer la plupart des fours à réchauffer ordinaires par des fours Martin.