DES FONDERIES
a) pouns A RÉVEnnÈRE.
Avantages de ces fours. — Ces fours s'emploient lorsqu'on veut fabriquer des objets à la fois durs et tenaces, tels que les bouches à feu, les cylindres de laminoirs, etc. On a alors pour but de produire rapidement la plus haute température possible et d'enlever au métal une partie des substances étrangères qu'il contient. On peut obtenir des objets trèsrésistants par un choix et un mélange convenables des fontes brutes et la fusion dans le cubilot ; mais ce dernier surchauffe certaines parties du métal et permet au soufre apporté par le coke de se combiner avec
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la fonte : le four à réverbère donne un produit plus homogène et surtout mieux dépouillé des corps nuisibles, par exemple, du silicium.
Fourneaux de la fonderie de canons à Liège. Principes de leur construction. — Les fours à réverbère employés à Liège pour la refonte du fer cru ont, comme les fours à réverbère en général, une porte de chauffe qui se bouche au moyen du combustible et une porte de travail ou de chargement pour .le service de la sole. Ils présentent, en outre, des ouvertures particulières pour l'écoulement de la fonte liquide. Ces ouvertures sont pratiquées dans la cheminée, au niveau de la sole, Yis-à-vis de la grille. On les bouche durant la fusion avec du sable de moulage. Il y a pour chaque four deux trous de coulée placés à des hauteurs différentes. On débouche d'abord le trou supérieur pour que la fonte la plus chaude, qui occupe la surface du bain, arrive la première dans le moule et forme la partie du canon qui devra offrir le plus de résistance. On ouvre, au contraire, les deux trous à la fois, lorsqu'on veut mélanger les diverses couches du bain.
La porte de la sole placée du même côté que l'ouverture de chauffe ne sert que pour l'introduction de la fonte dans le four. Elle est contrepesée. On en marge les bords avec de la terre lorsque le chargement est effectué.
Dès que la fonte est répandue en bain sur la sole, il est nécessaire de la brasser pour la rendre également chaude, également liquide et d'une composition uniforme dans toutes ses parties. Le brassage s'opère au moyen d'une ouverture pratiquée dans la cheminée au-dessus des trous de coulée et qui se ferme par une porte en forme de tampon. Le fourneau se refroidirait et la fonte s'affinerait si l'on opérait le brassage au moyen de la porte de sole. La porte de brassage est percée au milieu d'un trou circulaire qui se bouche par un cylindre de terre et permet d'examiner de temps à autre l'état de la matière sur la sole. Cette ouverture sert aussi à manœuvrer le tampon. Indépendamment de cette porte de brassage, les fourneaux de Liège présentent, du même côté que la porte de chargement, à l'extrémité de la sole, une petite ouverture, par laquelle on peut brasser la fonte à la partie inférieure du bain et enlever les crasses. Mais cette ouverture est presque toujours bouchée avec du sable de moulage et l'on s'en sert rarement.
Comme les fours à réverbère qui font l'objet de cet article n'ont qu'un seul côté libre, on n'en peut réunir que deux en un massif, et c'est ce que l'on fait ordinairement.
En avant des trous de coulée se trouve une fosse demi-circulaire dans laquelle on place ou enterre les moules, de manière que la fonte puisse y arriver par une pente douce. Les diverses parties dont se compose le
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moule se manœuvrent au moyen d'une grue. La fosse aux moules est demi-circulaire. Elle est formée de deux portions de cylindres concentriques. Les fours se groupent autour de cet espace et la grue en occupe le centre. Lorsqu'on a besoin de la fonte de deux fourneaux pour couler un canon ou toute autre pièce de grandes dimensions, on mélange la fonte de ces fourneaux avant de la faire couler dans les moules. A cet effet, on réunit les deux jets dans un bassin placé entre les moules et les trous de coulée.
La sole des fours à réverbère employés dans les fonderies de canons est en sable réfractaire et inclinée vers les trous de coulée pour l'écoulement du métal liquéfié. Cette disposition a aussi pour effet de purifier, de décarburer et de faire blanchir la fonte. Voilà pourquoi on règle la pente de la sole d'après la nature des métaux à refondre. Lorsque la sole est très-inclinée, les gouttes de fonte ont un long trajet à faire avant d'arriver au bain qui se trouve à la base de la cheminée; et comme la fonte se trouve dans un grand état de division durant ce parcours, elle offre beaucoup de prise à l'oxygène de la flamme.
Une autre différence entre les fours à refondre le fer cru et les fours à puddler et à réchauffer, consiste en ce que la voûte des premiers n'a pas besoin d'être relevée du côté de la porte de sole, parce que cette porte restant constamment fermée durant le travail, il n'y a pas de raison pour que la flamme longe plutôt l'une des parois latérales du four que l'autre.
Enfin, la sole peut avoir la forme d'un trapèze, par la même raison, et elle n'est pas curviligne.
Tout est calculé dans ces fourneaux pour produire rapidement une température très-élevée. Le rampant en est large et court, la voûte trèsbasse, la cheminée très-haute et dépourvue de registre, le cendrier trèsprofond, muni d'un plan incliné pour écarter des escarbilles, et placé à l'extérieur de l'atelier pour faciliter l'afïluence de l'air froid dans le foyer. Un toit particulier met les fours à l'abri des eaux pluviales. Comme il n'y a pas de registre, on n'a d'autre moyen de retarder en cas de besoin le moment de la coulée, sans altérer la qualité de la fonte, que de diminuer le tirage du fourneau en couvrant la grille de houille menue.
Les fours à réverbère pour la refonte du fer cru n'étant pas constamment en feu, comme les fours à puddler et à réchauffer, les briques réfractaires dont se compose leur maçonnerie intérieure n'entrent pas aussi vite en fusion que dans ceux-ci, et l'on n'a pas besoin de sacrifier une partie de la chaleur produite afin de les conserver. C'est pourquoi les parois des fours à réverbère dont il s'agit sont pleines, et non à circu-
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lation d'air, comme cela s'observe dans plusieurs parties des fours à puddler et à réchauffer. Aussi la maçonnerie de ces fours est-elle assez solide pour qu'on puisse se dispenser de la contenir au moyen de plaques de fonte. On y prodigue d'autant moins le fer et la fonte, qu'ils n'ont pas à supporter le choc des outils, comme les fours avec lesquels nous les comparons. De simples barres d'ancrage y suffisent.
Par la même raison on peut concentrer et utiliser la chaleur en couvrant la voûte de plâtres et d'autres corps mauvais conducteurs du calorique et donner une forme courbe à la section longitudinale de la voûte, au-dessus du foyer.
Enfin, la sole, qui est en sable réfractaire, s'établit sur un massif de maçonnerie ou sur une voûte .
On emploie à la fonderie de canons de Liège trois sortes de fours qui diffèrent par les dimensions. Les fig. 9 à 14, pl. 40, représentent un des fours les plus grands.
Fig. 9, élévation d'un massif de deux fours du côté de la grille.
Fig. 10, élévation du système prise du côté de la coulée.
Fig. 1 1 , élévation d'un four du côté des portes de sole et de chauffe.
Fig. 12, coupe horizontale d'un massif prise à la hauteur des portes de brassage.
Fig. 13, coupe verticale d'un four suivant l'axe de la sole.
Fig. 14, coupe verticale d'un four suivant l'axe du trou de brassage latéral. La fig. 12 fait voir que la grille et la sole forment deux trapèzes qui, projetés sur un plan horizontal, sont l'un le prolongement de l'autre. Les deux fours du massif sont, comme on voit, de largeur inégale.
j9, fig. 9, plan incliné en fonte placé sous la grille. t, fig. 9, 10, 11 et 13, toit qui abrite la partie des fours placée en plein air.
f, fig. 10 et 13, embrasure ménagée dans la cheminée pour faciliter les réparations.
0, fig. 11, 12 et 14, trou latéral pour le brassage et l'extraction des crasses.
n, fig. 10, 12, 13 et 14, porte de brassage placée au-dessus des trous de coulée.
b, fig. 10 et 12, bassin où on réunit la fonte des deux fours ou les diverses couches d'un seul four, suivant qu'on emploie deux fours ou un seul.
c, mêmes fig., rigoles qui amènent la fonte dans le bassin b. e, rigoles ou échenaux qui la conduisent du bassin dans les moules.
Les fig. 10 et 14 montrent les trous de coulée s. On voit qu'ils sont
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placés à des hauteurs différentes. Cette disposition permet de mélanger les diverses couches de métal ou de consacrer la partie la plus chaude du bain pour le tonnerre de la pièce.
La fusion dans ces fours dure de 4 à b 1/2 heures, on brûle 16S0 kil. de houille maigre (gaillettes d'excellente qualité) pour 2500 à 2800 k. de fonte, et l'on peut fondre en une seule fois 4b00 kil. de fonte, quantité plus que suffisante pour une pièce de 2'i ou de 30.
Autres fours à réverbère pour la refonte du fer cru. — On trouve, dans la première partie du procédé Ressemer, au § 773, la description et le roulement des fours à réverbère pour la refonte des fontes hématites anglaises et du Spiegelfloss de Muesen, et les fig. 8, 9 et 10, pl. 41, montrent le four à réverbère de la fonderie de Seraing qui fond 6000 k. de fonte en cinq heures de temps, en consommant IbOO à 1600 k. de houille grasse en gaillettes, la mise à feu comprise. Fig. 8, élévation longitudinale. Fig. 9, élévation vue par devant. Fig. 10, élévation vue par derrière. — A, ouverture pour la sortie de la flamme. B, porte. C, coulée. D, canal à air. E, grilles. F, toquerie. Dans ce four la sole est inclinée vers la grille et le bassin se trouvé opposé à la cheminée. Inclinaison de la sole 20 pour 100 de la longueur. On emploie ce four lorsque les morceaux de métal à refondre sont trop volumineux pour le cubilot ou lorsqu'on doit couler de grosses pièces, telles que, par exemple, des cylindres de laminoirs, qui exigent une grande homogénéité et beaucoup de métal. On peut refondre au moyen de ce four des blocs de fonte pesant de 1500 à 3000 k. Le cendrier contient de l'eau pour éteindre les escarbilles, ce qui prolonge la durée des grilles. Lorsqu'il n'y a pas d'eau, on doit renouveler celles-ci après deux ou trois opérations ; avec de l'eau, elles résistent à une vingtaine de refontes de 6000 k. Notez que les fontes employées dans les fonderies ordinaires en moulages sont très-fusibles. Les fontes hématites du Cumberland qu'on traite dans les usines Bessemer sont beaucoup plus réfractaires, puisqu'elles exigent 40 pour 100 de la meilleure houille pour la refonte.
b) DES CUBILOTS.
Cubilots de la fonderie ordinaire de Seraing. — Rien n'est plus variable que les dimensions, la forme et la conduite des cubilots. Pour fixer les idées, nous prendrons comme types les cubilots de la fonderie ordinaire de Seraing.
Cette fonderie, qui est une des plus grandes et des plus belles de l'Europe, se compose de deux ailes séparées par une vaste cour, oîi l'on évite tout encombrement en opérant les transports au moyen de deux
grues formant tréteau et roulant sur des chemins de fer dont les directions se croisent à angle droit.
Dans la fonderie Bessemer de la même usine, on a des cubilots qui diffèrent de ceux de la fonderie ordinaire et que nous décrirons plus loin.
Les cubilots de la fonderie ordinaire de Scraing, sont à peu près cylindriques à Tintérieur et à l'extérieur, se composent d'une enveloppe en tôle et d'une chemise formée de sable jusqu'aux deux tiers de la hauteur, à partir du fond, et de briques réfractaires au tiers restant jusqu'au gueulard, et sont surmontés d'une cheminée en tôle, d'une hauteur au moins égale à la leur, revêtue intérieurement de briques réfractaires et laissant en bas une ouverture assez grande pour les chargements. Il y a essentiellement deux rangs de tuyères opposées deux à deux de manière que leurs axes se croisent. L'un de ces rangs se trouve à droite et l'autre à gauche du chenal de coulée ou de la poitrine du fourneau. Chaque rang est formé de trois tuyères situées dans un même plan vertical, mais on ne souffle en même temps que par deux tuyères placées à la môme hauteur au-dessus du fond. On se sert ordinairement des tuyères du milieu : les tuyères inférieures ne sont employées qu'au commencement du travail et les tuyères supérieures de chaque rang restent le plus souvent bouchées. Actuellement, on a renforcé l'action des tuyères du milieu par l'adjonction d'une troisième tuyère placée à la rustine.
Comme une chemise entièrement en briques réfractaires ne résisterait pas, on n'emploie ces briques que pour les parties du fourneau qui n'arrivent pas en contact avec la fonte liquide et avec les coups de vent. Une chemise ainsi confectionnée peut durer un an, mais le fond et le chenal de coulée doivent être renouvelés tous les jours et la chemise en sable exige tous les trois jours une réparation d'une demijournée de travail autour des tuyères où l'usure se fait rapidement. On admet une fusion en huit heures d'au moins 2S tonnes de métal par four. Du reste, la durée de la chemise dépend beaucoup de la nature du sable dont elle se compose. Il y a, par exemple, dans les propriétés de la commune de Seraing, un sable qui permet de diminuer le nombre des réparations autour des tuyères dans le rapport de 10 à 3, ou fait durer la chemise 10 jours au lieu de 3. L'enveloppe en tôle se conserve pendant 15 ans au moins.
Dimensions. — Les dimensions des cubilots ne varient pas seulement d'une usine à l'autre, mais souvent on emploie encore dans la même usine des cubilols de dimensions très-différentes. Voici celles qui se trouvent adoptées à la fonderie ordinaire de Scraing : Hauteur 3", 40;
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diamètre intérieur de l'enveloppe, en bas l'",6S,enhaut 1™,50 ; diamètre , du vide intérieur, en bas et en haut 1"',0S ; hauteur de la cheminée audessus de la plate-forme du gueulard S"".
Appareil soufflant. — Les cubilots ordinaires de Seraing, qui sont au nombre de quatre, reçoivent le vent sous une pression de O^-jlS à 0'",lS d'eau, quantité au moins double de celle qu'on admet pour les fours à réchauffer au vent forcé. Un ventilateur, commandé par une machine de 20 chevaux et capable d'activer 6 cubilots, débite le vent aux cubilots de Seraing: 1» par 4 tuyères de 0",20 de diamètre et 2° par 3 tuyères de 0"',28 ; ce ventilateur souffle en même temps une vingtaine de feux de forge.
Les tuyères sont en tôle et revêtues extérieurement de sable.
Lorsqu'une tuyère s'obscurcit, on y introduit un morceau de houille et on la bouche avec du sable, puis on souffle par les tuyères opposées : au bout de 10 à la minutes, elle sera dégagée et brillante.
Autrefois le vent était fourni aux diverses tuyères de chaque rangée par un porte-vent en fonte pourvu d'embouchures qui correspondaient aux tuyères du cubilot et auxquelles il suffisait de faire faire un quart de tour lorsqu'on voulait les mettre hors de communication avec le fourneau.
Aujourd'hui on se sert de l'appareil en tôle représenté par le croquis, pl. 44, fig. 11. Le tuyau vertical c, d'environ H pouces ou 0'»,28 de diamètre qui amène de vent et qui est pourvu en bas d'un papillon q, s'engage avec un léger frottement dans la partie verticale d'une buse b, courbée à angle droit et dont l'autre partie entre dans la tuyère à alimenter. Cette buse se maintient dans la position qu'on lui a donnée, d'abord par le frottement, ensuite parce qu'elle est équilibrée par un contre-poids p, suspendu à une chaîne passant sur deux poulies. On avait proposé de serrer, en outre, la buse contre le tuyau par une vis de pression, mais l'expérience a fait connaître l'inutilité de ce moyen. Veut-on souffler par une autre tuyère située, par exemple, à une plus grande hauteur, on bouche la tuyère actuellement employée et on relève le tuyau coudé ou à buse à la hauteur de la tuyère nouvelle. Une petite ouverture t, qui se trouve au coude de la buse et qui se ferme à l'aide d'une plaque de tôle à coulisse, permet de voir ce qui se passe dans le fourneau devant la tuyère.
Soufflerie aspirante. — Au lieu d'activer la combustion par des machines soufflantes, telles que les ventilateurs, par exemple, on peut employer des moyens analogues à celui qui est en usage dans les cheminées des locomotives et qui rappelle le principe de l'injecteur Giffard. Des cubilots soufflés de cette manière ont été proposés par MM. Testud
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de Beauregard et H. Debrousse (Paris, chez Paul Dupont, 186S), et par M. Woodward, en Angleterre. La fig. 12, pl. 4.4, représente le fourneau monté par ce dernier pour la fonderie Bessemer.
Dans ce cubilot, le gueulard, fermé pendant la marche, ne sert qu'à l'introduction de la fonte et du coke, et les produits de la combustion, arrivés près du gueulard, se dirigent par une espèce de rampant dans un tuyau vertical jusqu'au-dessous du sol pour se jeter ensuite dans une cheminée d'environ 90 pieds de hauteur. Le tirage est, en outre, activé par un jet de vapeur qu'on lance de haut en bas dans le tuyau vertical susmentionné au niveau du rampant. Il y a sur un même plan six tuyères aspirantes terminées extérieurement en forme de trompettes. A la hauteur de ces tuyères, le cubilot se rétrécit de près de la moitié pour s'élargir ensuite en haut et en bas et conserver le maximum de largeur jusqu'à la sole et jusqu'au rampant respectivement. Aux extrémités respectives d'un même diamètre et à un demi pied environ plus bas que les tuyères, il y a deux ouvertures pour l'écoulement des scories. Pendant la marche, ces ouvertures ou vides-trop-plein sont bouchés par des tampons en terre cuite. Le fourneau est d'abord rempli de combustible, puis on bouche, on allume, et à mesure qu'il se produit un vide suffisant au gueulard, on charge alternativement de la fonte et du coke, comme dans le cubilot ordinaire. On voit qu'à la hauteur des tuyères la forme du cubilot ressemble à celle d'un haut fourneau.
Voici les reproches qu'on fait au tirage par aspiration : i° le diamètre du tuyau d'injection dépendant de la pression de la vapeur et de la section de la cheminée, lorsque cette pression change, on devrait augmenter ou diminuer, selon le cas, l'ouverture d'injection, ce qui est difficile à faire en pratique ; on dépense 8 à 10 fois plus de vapeur qu'au moyen d'une soufflerie ordinaire : à la fabrique d'acier de Seraing, où l'on avait monté un fourneau Woodward, pouvant fondre 2000 k. de fonte par heure, on avait une chaudière de 25 chevaux pour la soufflerie, tandis que la môme chaudière, en activant une soufflerie ordinaire, suffirait pour la fusion de 20,000 k. de fonte par heure au moyen de 5 ou 6 cubilots ; 3° dans le cubilot Woodward, le creuset reste trop froid ; 4» tous les cubilots à vapeur fonctionnent avec un bruit assourdissant.
Monte-charges. — Le mécanisme de celui dont on se sert à la . fonderie ordinaire de Seraing se compose d'un arbre vertical v, pl. 42, fig. 13 (croquis), animé d'un mouvement de rotation autour de son axe qu'il reçoit en bas au moyen d'engrenages coniques par un arbre horizontal que commande une petite machine à vapeur de la force de trois chevaux. En haut, l'arbre vertical fait mouvoir par le même
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moyen, c'est-à-dire par des engrenages coniques, un arbre horizontal parallèle à l'arbre moteur horizontal du bas, et cet arbre horizontal supérieur fait tourner, par une vis sans fin et un engrenage, un arbre horizontal h, perpendiculaire à sa direction. — c, c, crapaudines. — L'arbre h porte trois poulies sur lesquelles s'enroulent des chaînes, dont une est munie d'un poids destiné à équilibrer la plate-forme vide et les deux autres servent à faire monter ou descendre la plate-forme. Deux tiges de fer verticales, placées au milieu des petits côtés de celle-ci, mais à l'extérieur, lui servent de guides dans ses mouvements. Les chaînes la saisissent également par le milieu des petits côtés, mais intérieurement et à une certaine hauteur, de sorte qu'on peut en utiliser toute la surface.
La machine motrice et les engrenages coniques inférieurs sont enfermés dans une espèce de guérite en planches contre le mur de la fonderie et l'engrenage droit supérieur porte un capuchon en tôle qui l'abrite contre la poussière.
Dès que la plate-forme est arrivée à la hauteur voulue, la machine s'arrête sans qu'on soit obligé de fermer le modérateur, car alors le contre-poids s'appuyant sur le sol, la machine n'a plus assez de force pour travailler seule. Si le chargement se faisait comme autrefois au moyen d'échelles, il occuperait au moins deux ouvriers de plus qu'il n'en faut maintenant, c'est-à-dire quatre au lieu de deux, pour une fabrication de IS à 20 tonnes en 8 heures.
A la fabrique d'acier de Seraing, on a un élévateur hydraulique mù à la manière de la grue d'Armstrong. Un élévateur basé sur le même principe et employé en Westphalie, se trouve représenté pl. 45, fig. 1 \ . Dans ce dernier, la tige du grand piston est mue par la vapeur et la table est guidée par des coulisses verticales. Ici l'appareil ne sert que pour de petites hauteurs, mais modifié convenablement, il peut convenir aussi pour de grandes hauteurs, ainsi qu'on le voit à l'entrepôt d'Anvers, où l'on emploie une série de ces appareils pour hisser les marchandises aux divers étages du bâtiment.
Personnel. — Ordinairement il y a pour un cubilot un chargeur et un fondeur payés à raison de 4 fr. SO le dernier, et de 3 fr. SO le premier; mais lorsqu'on fond IS à 20 tonnes de fonte en 7 ou 8 heures de temps, on met un chargeur de plus.
Outillage. — En haut, deux ou trois ringards pour faire descendre les charges, en bas, plusieurs tisonniers pour percer le fourneau et travailler aux tuyères, ainsi que des râbles pour retirer le coke.
Mise à feu d'un cubilot ordinaire de Seraing. — On met dans le fourneau environ 10 k. de copeaux et de morceaux de bois et par-des-
APPENDICE
SUS 400 k. de coke. Le cubilot se trouve alors à peu près rempli. On allume par le bas, puis on charge la fonte, comme il sera indiqué plus loin. Dès que le feu a dépassé les deux premières tuyères, on donne le vent en plein par celles-ci. La poitrine du fourneau reste ouverte jusqu'à ce que l'on voie arriver de la fonte liquide, ensuite on la bouche avec du sable. Le fourneau est alors en marche. La mise à feu exige
1 1/2 heure de temps.
Mode de chargement adopté à la fonderie ordinaire de Seraing. — Le fourneau étant rempli de coke rouge jusqu'au-dessus des hautes tuyères, on introduit successivement une petite quantité de castinc, par exemple
2 k., 2S0 k. de fonte et 25 k. de coke ; on renouvelle cette charge, chaque fois qu'il s'est formé au gueulard un vide suffisant pour la recevoir, et l'on continue ainsi pendant quatre heures; puis on augmente pendant deux heures la proportion de fonte dans les charges, en la portant à 300 k. Au bout de la huitième heure de marche, on laisse descendre le feu sans charger et, dès qu'il n'y a plus de fonte, c'est-àdire lorsque la flamme est tout à fait blanche et qu'on ne voit plus rien tomber aux tuyères, on arrête le vent, on retire le coke qui reste et on l'éteint avec de l'eau.
Pour des pièces importantes qui exigent une fonte plus chaude que les pièces ordinaires, on ne met dans chaque charge que 200 à 2o0 k. de fonte au lieu de 2S0 à 300 k.
En introduisant les charges dans le fourneau, on a soin de ne pas faire arriver les gros morceaux de fonte vis-à-vis des tuyères.
On ne laisse s'accumuler la fonte liquide au fond du cubilot que jusqu'à concurrence de 2000 à 2S00 k., à moins qu'on ne coule des pièces particulières d'un grand poids, auquel cas la masse liquide peut s'élever jusqu'à 6000 k.
La quantité voulue de fonte étant liquéfiée, on la reçoit dans des poches pour la couler.
Détails économiques. — A la fonderie ordinaire de Seraing, on fond par heure dans un grand cubilot soufflé par trois tuyères 3 à 4000 k. de fonte et l'on consomme II de coke pour 100 de fonte ou, en comptant tous les débris parmi les produits et le combustible pour la mise à feu, 13 pour 100. Au moyen de cette consommation, on obtient une fonte très-chaude qui ne laisse guère de carcas dans les poches. Toutefois, certaines pièces importantes exigent des consommations supérieures à celles que nous venons d'indiquer. Observons encore que la nature de la fonte influe aussi sur la consommation de coke, car il y a des fontes qu'on peut facilement refondre avec 7 pour 100 de coke, tandis que d'autres exigent le double de cette quantité.
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Déchet 3 à 6 pour 100, selon la qualité des fontes. L'addition de la castine diminue le déchet.
Modifications introduites ou proposées dans le but d'économiser le coke. — Le cubilot est un des rares appareils de combustion usités dans les travaux métallurgiques qui fonctionnent d'une manière avantageuse, eu égard à la consommation de combustible, ce qui tient à l'obstacle que la grande masse de fonte accumulée dans cet appareil oppose à la transformation de l'acide carbonique en oxyde de carbone. Cependant, il doit être possible d'augmenter considérablement l'économie, puisque, s'il s'agissait simplement de liquéfier la fonte, on pourrait le faire en théorie avec S pour 100 de coke. En effet, un k. de fonte exige 33,000 calories (Ding., t. 163, p. 32) pourfendre et la quantité de chaleur dégagée dans le cubilot par kg. de coke peut-être prise au moins égale à 5000 calories, ce qui donne 6,7 pour 100.
Pour diminuer la consommation de coke, on a proposé les moyens suivants, savoir : 1° l'emploi de l'air chaud ; 2° une pression plus forte du vent; 3" l'introduction de l'air par un grand nombre de tuyères ; 4° l'augmentation de la hauteur des cubilots pour utiliser la chaleur perdue par le gueulard ; 5° l'adoption pour le vide intérieur d'une forme analogue à celle du galbe des hauts fourneaux ; 6» l'augmentation du poids des charges ; 7" une insufflation d'air par le gueulard tendante à faire rebrousser chemin à la flamme.
Air chaud comprimé et divisé. — Un bon moyen de chauffer l'air consiste à le faire circuler dans une cavité annulaire ménagée autour du fourneau à la hauteur des tuyères (cubilot d'Ireland) ou, ce qui vaut mieux, sur toute la hauteur du fourneau (cubilots de la fonderie Bessemer à Seraing), afin de tirer parti de la chaleur considérable que les parois dégagent par rayonnement et par transmission. Notons que, pour certaines pièces coulées, on continue encore à regarder l'influence de l'air chaud comme nuisible.
Une forte pression et la division du vent par la multiplication des tuyères produisent à peu près le même effet que réchauffement de l'air.
Augmentation de la hauteur des cubilots. — A la fonderie ordinaire de Seraing, où l'on considère une augmentation de hauteur comme le principal avenir des cubilots, on a décidé de porter la hauteur actuelle de ces fourneaux au-delà du double, pour utiliser une grande partie de la chaleur perdue par la cheminée, chauffer graduellement la fonte, augmenter la production et diminuer la consommation de coke. A cet effet, on prendra la moitié de la cheminée actuelle et on laissera subsister, au niveau du gueulard, une ouverture pour les premiers chargements. Le fourneau rempli jusqu'à cette hauteur, on fermera l'ouver-
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ture par une porte revêtue intérieurement de briques réfractaircs et on fera les chargements suivants par le gueulard nouveau.
Galbe analogue à celui des hauts fourneaux. — La forme des hauts fourneaux imposée par quelques constructeurs, au moins dans le bas de l'appareil, n'est guère applicable qu'aux cubilots de très-grandes dimensions, comme celui d'Ireland, par exemple. Dans des fourneaux plus petits, elle nécessiterait trop de réparations. La même raison s'oppose à ce que l'on donne des dimensions plus fortes au creuset, où elles seraient cependant avantageuses. Aussi s'en tient-on pour les cubilots ordinaires à la forme cylindrique du haut en bas. Cette forme n'est pas un obstacle à une grande production, ni à un roulement avantageux, puisque les cubilots de la fonderie de Seraing permettent de refondre en moins de 8 heures de temps plus de 20 tonnes de fonte avec les consommations rapportées.
Grosses charges. — A mesure que lecubilot s'échauffe, on augmente les charges de fonte, ce qui permet de refondre plus de métal avec la même quantité de coke. Le mode de chargement adopté à la fonderie Bessemer (p. 830), montre l'économie que procurent les grosses charges.
Le septième moyen, breveté eh faveur de M. Boulanger et appliqué, dit-on, au Phénix, à Gand, produirait à peu près l'effet d'une voûte pour retenir la chaleur dans le fourneau. Le foyer voûté dont on se sert à la grosse forge Bessemer de Seraing pour souder les rayons des roues, foyer, qui ressemble à un cubilot peu élevé, mais qui, en réalité, n'est qu'un feu de forge dans lequel on brûle du charbon menu, ce foyer, disons-nous, met en évidence l'économie due à l'emploi d'une voûte. Toutefois le moyen de Boulanger ne paraît pas avoir eu de succès, mais une voûte effective (voir le cubilot Bessemer de Seraing) offrirait, entr'aiitres avantages, celui de dispenser de la soufflerie supérieure.
Cubilot d'Ireland et fils. — Les fig. 12 et 13, Pl. 43, représentent, à Téchelle d'un quart de pouce par pied anglais, l'un des deux cubilots au moyen desquels on a fondu la grande enclume de 20b tonnes pour la compagnie de fer et d'acier de Bolton. La fig. 12 fait voir le four moitié en élévation, moitié en coupe verticale. La fig. 13 est une coupe horizontale prise moitié par les\uyères supérieures et moitié par les tuyères inférieures, ou respectivement suivant les lignes ab et cd, fig. 12. Les grandes tuyères, au nombre de 4, ont 8 pouces de diamètre et les petites, au nombre de 16, 3 pouces. Les tuyaux à vent ont des valves et toutes les tuyères sont percées d'une ouverture d'observation avec porte pendante et autoclave.
L'enveloppe cylindrique du fourneau est en tôle, ainsi que la
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ceinture d'air et les tuyaux à vent. L'intérieur est garni de briques réfractaires. Diamètre extérieur 7 pieds. Diamètre intérieur à l'ouvrage 3 pieds 9 pouces. Grand diamètre intérieur en haut et en bas 5 pieds.
Le vent est fourni sous une pression de 14 pouces d'eau par les cylindres soufflants de la fabrique d'acier Bessemer, soit de O^jSS ou de i/28 d'atmosphère.
Pour obtenir les 20o tonnes de fonte nécessaires^ on a dû employer 220 tonnes de métal, dans la composition duquel on a fait entrer 8 tonnes d'acier Bessemer pour le fortifier davantage et le rendre truite.
Le coke était de la meilleure qualité.
Le temps nécessaire pour fondre les 220 tonnes de métal et pour remplir le moule était de 10 heures, y compris 2 heures de repos, de sorte qu'un cubilot a fondu 12, S tonnes de métal à l'heure.
La consommation de coke était de i quintal et quart par tonne de métal, y compris le combustible nécessaire pour remplir les fourneaux et fondre la castine. Il est probable que la consommation aurait été plus forte si l'on avait eu à couler des pièces mécaniques, des cylindres de bateaux, etc., objets pour lesquels on est obligé de tenir la fonte en bain, au lieu de la couler pour ainsi dire à mesure qu'elle se fond. D'un autre côte, il y a lieu de croire que le coke employé était plus pur que celui dont on se sert à Seraing.
On remplit le fourneau de coke jusqu'à 8 pouces du gueulard, puis on y charge un peu de calcaire et par dessus deux tonnes de métal, en lingots et en mitraille, et 1,5 quintal de coke. Seconde charge : 25 quintaux de fonte et 1 ,5 de coke. Troisième charge, comme la seconde. Entre chaque charge on met de la pierre calcaire. En tout cas, on charge le fer le plus propre le premier et le fer couvert de crasse et d'oxyde le dernier. On charge le métal en gueusets au centre du fourneau en dirigeant un des bouts vers les tuyères et la mitraille, dans la proportion d'environ 0,3 sur 0,7 des gueusets, sur les côtés ou le pourtour.
Un mode de chargement analogue à celui que nous venons de décrire se trouve adopté, dit-on, aux ateliers de construction de M. Vandenkerckhove, à Gand, dont le cubilot paraît travailler avec avantage.
Cubilot de Krigar, avec avant-foyer. — Ce cubilot, qui permet de couler la fonte à volonté, se trouve représenté Pl. 45, fig. 14 et 15. Fig. 14, coupe-élévation suivant ik. — Fig. 15, coupe en plan suivant «6. cd. R, tuyau à vent. K, canal annulaire à vent. A, canaux d'entrée de l'air. F, creuset. P, coulée du creuset. V, avant-creuset. H, coulée de l'avant-creuset. S et G, regards.
APPENDICE
Les entrées A paraissent trop petites.
Un cubilot analogue, breveté en Belgique, fonctionne, dit-on, à Lize, chez M. Rose. Il procure une économie de coke et se conserve plus longtemps que les cubilots ordinaires.
Cubilot pour la refonte des fontes hématites et de l'acier à la fonderie Bessemer de Seraing. — Ce fourneau, entièrement en briques réfractaires, est entouré de deux enveloppes en tôle, qui laissent entr'elles une cavité annulaire pour chauffer l'air. Pl. 44, fig. 16 à 18, coupes de ce fourneau respectivement par EF, CD et AB. Il y a deux rangées de quatre tuyères placées à 0"',S de distance verticale l'une de l'autre. Les tuyères de la rangée inférieure ont O^jS et celles de la rangée supérieure O^jOS de diamètre. Cette double rangée de tuyères a pour objet d'augmenter la hauteur de la zone de fusion qui, autrement, serait trop ardente pour la conservation des briques. Si l'on ne soufflait que par les tuyères inférieures, la maçonnerie se creuserait autour de celles-ci au point d'exiger une réparation après 9 coulées pour empêcher la chute de la chemise. Au moyen de la double rangée, l'usure se fait sur une plus grande hauteur, mais elle devient moins rapide et moins profonde, de sorte qu'elle offre moins de danger pour la stabilité de la chemise et que le fourneau ne doit être réparé qu'après 25 coulées. ,
Température moyenne de l'air 200° C. Pression O^jlO d'eau. Des obstructions inévitables par le coke s'opposent à ce que le fourneau reçoive au-delà du quart du vent correspondant aux grandes tuyères. Devant chaque tuyère est percé un trou muni d'un regard mobile en verre et servant à nettoyer l'entrée d'air.
La mise à feu exige 1200 k. de coke.
Le cubilot étant bien chauffé et rempli de coke jusqu'aux grandes tuyères, on charge successivement 240 k. de coke et 2000 k. de fonte, en gueuses, 90 k. de coke et 1000 k. de fonte, 60 k. de coke et 1000 k. de fonte, 60 k. de coke et 1000 k. de fonte, etc.; total coke 4S0 k., et fonte SOOO k.
A la fin de la fusion, qui se fait en 1 1/2 heure de temps, le coke est descendu à la hauteur des grandes tuyères.
Consommation, sans la mise en feu, 9 pour 100 de coke à 19 fr. la tonne et avec la mise à feu 11 p. 100. Dans les réverbères soufflés, on consomme 40 pour 100 d'une houille menue à 12 fr. la tonne. Il n'y a pas de doute qu'en chargeant le fourneau d'une manière continue, comme on le fait dans les cubilots des fonderies ordinaires, et en doublant la pression du vent, on ne parvienne à réaliser une économie de coke.
CHAP. VII. DES FONDERIES
Dans l'état actuel, on peut considérer les dépenses au cubilot Bessemer de Seraing comme égales à celles qu'on fait aux cubilots de la fonderie ordinaire. A cette fonderie, on est quelquefois obligé de tenir la fonte en bain pendant deux heures avant de la couler dans les moules, on fond des morceaux de fonte inégaux et volumineux, pesant quelquefois SOO à 800 k., et 3 ou 4. sortes de fonte par jour, ce qui force à tirer le feu tous les soirs; tandis qu'à l'usine Bessemer, on coule la fonte immédiatement après la fusion et directement dans le convertisseur, on charge la fonte en morceaux égaux et peu considérables, exigeant moins de coke, et on fond toujours la même qualité de métal, ce qui permet de conserver les fourneaux en feu pendant la nuit.
A l'usine Bessemer de Seraing, on a voûté les cubilots, comme on le voit pl. 44, fig. 17. Ici l'ouverture ménagée dans la voûte pour la sortie des gaz, au lieu d'être circulaire, a la forme d'un rectangle, pour permettre le chargement des bandages que l'on refond sans les casser préalablement.
Inconvénients du cubilot. — La fonte refondue au cubilot manque d'homogéniété : il y a toujours des parties plus chaudes et des parties plus carburées les unes que les autres, ce qui est surtout fâcheux pour la coulée des grosses pièces, telles que les cylindres de laminoirs, comme poyr toutes les pièces qui doivent offrir une grande résistance, telles que les bouches à feu, par exemple.
Un autre inconvénient consiste en ce que le cubilot laisse passer tout le soufre du combustible dans la fonte, et les tentatives faites jusqu'à ce jour pour corriger ce défaut ont échoué. — Aussi préfère-t-on le four à réverbère pour les pièces qui exigent de la pureté, de la résistance, de l'homogénéité et un haut degré de carburation, quelque dispendieux que soit l'emploi de ce four.
Moyens d'améliorer les produits des cubilots. — Ils consistent à assortir convenablement les fontes à refondre et surtout dans l'addition d'une certaine quantité de métal Bessemer au mélange, ne fût-ce que dans la proportion de quelques centièmes.
Lorsque la fonte qu'on tire du cubilot n'est pas assez chaude, on y ajoute, dans les fonderies du Staffordshire, une petite quantité de plomb^ ce qui la rend plus fluide et lui donne la propriété de mieux remplir les moules. Si le métal était trop chaud quand on le verse dans les moules, les pièces coulées manqueraient de la ténacité nécessaire. Comme on ne peut admettre qu'il se forme un alliage du plomb avec la fonte, il est difficile d'expliquer cette action du plomb, très-précieuse du reste, parce qu'elle remédie à un défaut de chaleur contraire à la réussite des pièces. (Breslauer Gewerbeblatt, 1864, n" IS).
En Belgique, par exemple à Couillet, on parvient à communiquer une grande dureté aux fontes de moulage en mettant au fond de la poche à couler 1/2 à 3 pour 100 d etain, suivant le degré de dureté qu'on veut produire. Ici, au moins, on comprend la cause du phénomène, car il se forme évidemment un alliage de fonte etd'étain. Ce moyen s'emploie pour pièces à frottement, par exemple, pour glissières de machines à vapeur, mais il diminue la résistance de la fonte au choc; il rend les fontes cassantes.
Quant à la densité et à la ténacité, on les augmente, comme nous verrons, entr'autres, par une coulée à haute température et suivie d'une forte compression.
Montant des frais pour l'établissement d'une petite fonderie ordinaire avec cubilot sur un espace de 62o m. carrés :
Bâtiment 10,000 fr. (1 S fr. par m. carré).
Cubilot , 2,000 »
Machine 1,000 »
Chaudière 2,000 »
Ventilateur 500 »
Sable 1,300 »
Châssis 5,000 »
Grue 1,000 »
Poches 1,000 »
Étuve 2,500 »
Plaques de pavés 2,000 »
Capital 20,000 »
Total fr. 48,500. — Il faut pour le service un maître
mouleur à 2,500 fr. d'appointements et
deux ouvriers à 3,600 fr.
c) FABBICATION DES CANONS.
Qualités que doit avoir le métal des bouches à feu. — Le métal des bouches à feu doit avoir six qualités essentielles, savoir : 1° il faut qu'il soit assez tenace pour que l'inflammation de la charge ne puisse faire éclater la pièce, ni produire des refoulements, des évasements ou égueulements; 2° il doit présenter une dureté suffisante, pour que le boulet ne forme aucun éraflement, ni logement, enfoncement ou battement dans l'âme, et cette dureté ne doit pas rendre le métal rebelle aux outils de forage et de tournage ; 3» il doit posséder assez d'élasticité pour que l'effet successif et répété du développement du gaz ne détruise pas insensiblement la cohésion de ses parties ; 4° il doit être trop peu
CIIAP. VII. — DES FONDEUIES.
fusible pour que la température des gaz y occasionne des disparitions de métal, des égrenements, des fouilles ou excavations ; 5° il doit se rouiller difficilement; 6° il doit résister le plus possible à l'action corrosive et dissolvante des gaz qui se dégagent lors de l'inflammation de la poudre.
Métaux employés pour la fabrication des bouches à feu. — Ces métaux sont, outre le bronze, dont il ne peut être question ici, la fonte dite forte ou à canons, le fer et l'acier fondu, qui, le plus souvent, n'est que de l'acier Besscmer.
Entre ces métaux le choix est d'autant plus difficile que les canons sont de plus fort calibre.
La Prusse a adopté l'acier fondu, l'Angleterre préconise le fer, la France préfère la fonte et la Russie possède des canons semblables aux canons prussiens et des canons du système français.
Les canons d'acier, comme ceux de fonte, pouvant éclater inopinément, les premiers, par la présence de soufflures et un défaut d'homogénéité, les seconds, par un manque d'élasticité, il est nécessaire de les fretter d'autant plus solidement de cercles en acier fondu qu'ils sont d'un plus fort calibre. Ces cercles se fabriquent au laminoir comme les bandages sans soudure.
Canons de gros calibre en acier fondu. — L'acier fondu en grandes masses étant le plus souvent bulleux et dépourvu d'homogénéité, chaque lingot, quelque forme qu'on doive lui donner ultérieurement, est coulé sous celle d'un cylindre ou d'un prisme carré, puis martelé et tourné. Le martelage augmente sa densité, sa résistance et son élasticité. Ainsi, quoiqu'un lingot d'acier ne paraisse offrir aucune soufflure, cependant sa densité augmente par le martelage de 0,2 à 0,5. Quand le métal à été complètement travaillé, sa résistance à la rupture varie de 5,600 à 10,300 kgr. par centimètre carré, suivant qu'il est doux ou dur. L'acier à canon est plutôt doux et offre une résistance de 7,000 kgr. en moyenne.
Krupp, d'Essen, a fait figurer à l'exposition de Paris, en 1867, un canon en acier fondu au creuset du calibre de 14 pouces de Vienne, se chargeant par la culasse et rayé. Ce canon était composé : 1° d'un tuyau central pesant 4'7000 livres de Vienne et résultant d'un bloc d'acier du poids de 100,000 livres; 2° d'environ 20 bagues d'acier chassées à chaud sur le tuyau central ; elles formaient autour de la chambre à poudre (tonnerre de la pièce) une couche triple et près de la bouche une couche double. Le canon ainsi composé pesait 100,000 livres. Il était destiné à lancer des projectiles massifs en acier du poids de 1290 livres, et des projectiles creux également en acier pesant, avec la
APPENDICE
charge explosive, HSO livres, les uns et les autres sous une charge de 118 à 140 livres de poudre. Les raies avaient 1,3 ligne de profondeur. Le prix de ce canon avec ses laj'ettes (Lavetten) en acier est, dit-on, de 221,000 fl. d'Autriche en argent, et les frais d'un seul coup avec un projectile plein tiré par ce canon sont évalués à environ 1000 fl.
A l'exposition de St-Pétersbourg de 1870, les aciéries du général Oboukoif, situées non loin de la capitale et qui ne le cèdent en rien aux établissements de M. Krupp, comme dimensions des appareils et des machines, avaient exhibé un canon du poids de IS tonnes, ayant une longueur de i'",OQif (160 pouces) et un diamètre de 9 pouces, cerclé de deux séries de frottes en acier fondu,
Les tableaux des épreuves faites sur ce canon (The Engineer, 1870), indiquent que l'acier employé à sa fabrication était très-ductile ; la charge de rupture à la traction variait de 32,5 à 67,5 k. par mm. carré de section. Les frettcs ont été tournées à un diamètre un peu plus petit que celui du canon ; la contraction, qui était en moyenne de 0,35 pour 100 sur le diamètre intérieur, variait selon la position de la frette, c'est-à-dire selon la pression intérieure du canon.
Les frettes ont été chauffées dans un bain de plomb et mises en place une à une et comprimèrent tellement le canon qu'on ne put l'alézer ni le rayer qu'après le frettage.
Ce canon a parfaitement résisté à une épreuve de 225 coups, avec une charge de poudre de 18 à 20,25 k. et un boulet de 135 k. et à une épreuve de 475 coups, avec une charge de 21,37 k.de poudre, soit à un tir total de 700 coups.
Les accidents assez nombreux arrivés, il y a quelque temps, aux gros canons d'acier, en Russie et en Prusse, et dont VEngineer (1870) publie une liste, ont prouvé que le frettage des canons est indispensable.
Il résulte de l'expérience que les chambres à poudre des canons en acier cerclés de gros calibre s'élargissent graduellement sous l'action des fortes charges, ce qui rend probable une augmentation correspondante du diamètre des canons sous les cercles, et de là on peut conclure que la tension permanente des cercles augmente. Par conséquent, l'efl'ort de la charge qui tend à rompre les cercles au moment du coup a à vaincre une résistance d'autant moindre que le nombre de coups déji'i tirés est plus grand, car la tension totale du cercle d'acier jusqu'à sa limite d'élasticité se compose de la tension permanente augmentée de la tension instantanée.
L'artillerie anglaise exclut l'acier de la fabrication de ses canons.
Gros canons en fer forgé. — C'est à M. Armstrong, qui a dirigé
CHAP. VII. DES FONDEIIIËS
pendant longtemps l'arsenal de Woolwich, que rAngleterre doit l'armement de ses côtes et de sa marine d'après le système dont il va être question.
Les canons en fer d'Armstrong sont fabriqués à peu près comme les canons de fusil des usines belges de la Vesdre. Une barre de fer est enroulée à cliaud en hélice sur un mandrin cylindrique; puis les spires de l'hélice ainsi obtenue sont soudées sous le marteau-pilon de manière à former un tronçon annulaire auquel on donne la forme extérieure du canon par le martelage. C'est une nouvelle application du système employé par MM. Pelin et Gaudet pour la fabrication des bandages en fer enroulé.
Parmi les gros canons de cette espèce, on cite celui de 3S tonnes de l'arsenal de Woolwich qui doit avoir A''",88 de longueur, un diamètre extérieur maximum de l^j-iS'i et un calibre de 0",292 (1 1,5 pouces).
Les canons en fer forgé ont le grand avantage de ne pas éclater inopinément. Leurs nombreuses soudures font qu'un accident s'annonce ordinairement par des gerçures.
Par contre, on reproche à ces canons : 1° le grand nombre de lignes de soudure qu'ils présentent et qui y sont peut-être plus fréquentes que les soufflures dans les canons d'acier fondu : 2" le manque d'homogénéité inhérent à la nature de la matière première; 3° leur faible ténacité respective ou résistance à la pression : le fer résiste moins bien que l'acier et la fonte à l'action déformante des projectiles sur l'âme des pièces; 4° leur prix de revient qui n'est guère inférieur à celui des canons en acier fondu.
Canons de gros calibre en fonte cerclés. Fonte considérée comme métal à canons. — La fonte au moyen de laquelle on coule les bouches à feu présente, à un haut degré, les diverses qualités indiquées ci-dessus, à l'exception, toutefois, de l'élasticité qu'on n'est pas toujours certain de pouvoir lui procurer au point convenable. 'Voilà pourquoi des canons en fer coulé peuvent éclater inopinément par une charge qu'ils ont déjà soutenue plusieurs milliers de fois, dans des circonstances égales en apparence, et sans que leur cassure parfaitement saine indique aucun défaut de fabrication, ni aucun signe de détérioration. C'est encore à ce défaut d'élasticité qu'il faut attribuer le fait d'expérience que des bouches à feu en très-bon état sont devenues d'une très-faible résistance par un long transport, exécuté lentement.
Cet affaiblissement de la ténacité par suite d'un manque d'élasticité se remarque dans plusieurs autres circonstances. Cet ainsi que les gueusets de fonte qu'on soumet à l'action du marteau ou du mouton pour les briser, résistent pendant quelque temps à des chocs très-vio-
836 APPENDICE
lents, puis cèdent à un effort très-faible, sans qu'on puisse s'apercevoir d'une autre manière de l'altération produite par les ébranlements qui ont précédé la rupture. Souvent des poulies en fer fondu se brisent inopinément, après un long usage, sans qu'on ait rien changé à la manière de s'en servir et sans qu'on ait, pendant un long service, aperçu rien qui pût annoncer cet effet. Des piliers en fonte, sur lesquels reposent des machines à filer, sont à la fin brisés spontanément par les petites mais continuelles vibrations que produisent sur eux les machines, et cela après avoir porté longtemps les fardeaux dont il sont chargés.
Pour prévenir les accidents que ce manque d'élasticité peut occasionner, on arme au moins les grosses pièces en fonle de frettes convenables en fer ou en acier, frettes qu'on peut fabriquer en laminant, à la manière des bandages sans soudure, des spirales d'acier soudées en anneaux à l'aide du marteau-pilon.
Un autre défaut do la fonte employée pour bouches à feu, consiste en ce que les parties do faibles dimensions, telles que les tourillons et le boulon de culasse se rompent assez facilement, surtout si l'on n'a pas pris toutes les précautions pour refroidir lentement la fonte de ces parties.
Enfin, la lumière des canons en fonte s'évase assez promptement, parce que, dans cette partie des pièces, l'action chimique des gaz de la poudre est favorisée : 1" par une température extrêmement élevée; 2° par une pression énorme et 3° par le renouvellement des surfaces de contact dû au mouvement des gaz.
Dans un essai comparatif fait en 1868 par le gouvernement belge sur deux canons du calibre de 9 pouces, l'un en acier Krupp, mais non cerclé, et l'autre en fonte, mais entouré de frettes en acier Bessemer, essai qui a démontré la supériorité du canon en fonte sur le canon en acier, on a constaté qu'après l'épreuve réglementaire de 500 coups soutenue par le canon de fonte, le diamètre de l'àme avait diminué sensiblement, tandis que les fortes charges font prendre aux canons cerclés en acier un agrandissement permanent sous les frettes. Le canon en fonte avait coûté 16000 fr. et le canon en acier 100,000 fr.
Enfin, on utilise facilement une pièce de fonte hors de service, ce qui ne peut avoir lieu pour les canons en acier, à cause de la difficulté de les réduire en morceaux et de les refondre.
Caractères de la fonte des bonnes bouches à feu. — La fonte d'une bouche à feu fabriquée ne peut être ni grise ni blanche. La fonte grise n'aurait pas la dureté et la compacité nécessaires, ne résisterait pas à
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l'oxydation et se briserait inopinément par défaut d'élasticité. La fonte blanche serait trop aigre pour bouches à feu. Un mélange des deux fontes convient.
Il faut que la cassure d'une bouche à feu en fonte soit truitée, aussi blanche que possible sans que le tournage et l'alézage deviennent trop difficiles.
Celte fonte doit être homogène et exempte de soufflures, car un métal dépourvu d'homogénéité manque aussi d'élasticité et de résistance.
Son grain doit être fin et serré et sa texture fortement et largement arrachée. Dans une fonte à gros grains, les cristaux qui composent la masse n'adhèrent que faiblement les ons aux antres. Lorsque, au contraire, les grains de la fonte sont très-petits et imperceptibles à l'œil nu, les cristaux dont il s'agit forment des aiguilles très-longues qui s'entrelacent de mille manières et s'opposent à la rupture.
Comparaison de ces deux espèces de canons. — Des essais ont eu lieu par ordre du gouvernent belge au camp de Brasschaet avec un canon Krupp, commandé en 1868, réputé en acier fondu et du calibre de 9 pouces et un canon belge en fonte, du même calibre, cerclé de frottes en acier Bessemer de Seraing. Les coups ont été tirés à la charge de 23 k. de poudre imprimant aux projectiles emplombés de 122 à 12S k. une vitesse initiale de 400 mètres. Il parait que le canon en acier a subi toutes les épreuves et qu'il a répondu à sa destination. Quant au canon en fonte cerclé, il résulte d'une déclaration de M. le Ministre de la guerre faite à la Chambre (Voir le Journal de Liège du 28 décembre 1871), qu'après 83 coups, on y a constaté certains désordres qui ont exigé des modifications assez importantes. Ces modifications effectuées, on a repris le tir, et, après un certain nombre de coups, il s'est produit de nouveaux désordres qui ont fait considérer l'état du canon comme critique. L'épreuve n'ayant pas été concluante pour cette raison, on devra la reprendre.
On admet entre temps que les canons en fonte freltés ne peuvent pas toujours remplacer les canons en acier. Lorsque l'artillerie doit produire de très-grands effets à de longues portées, par exemple, pour battre un fleuve d'enfilade, on doit avoir des canons en acier, parce qu'ils supportent des charges bien plus fortes que les canons en fonte, même fretlés. S'il s'agit de battre le fleuve en travers, on peut se contenter de canons en fonte, les portées étant évidemment très-courtes.
Les désordres susmentionnés ont eu lieu dans la fonte et non dans les frottes.
Le canon Krupp avait coûté 100,000 fr. et le canon belge 16,000 fr. seulement.
APPENDICE
Moyens d'augmenter la ténacité absolue des fontes pour bouches à feu essayés en Amérique. (Dincj., t. 176, p. 279 et 280 et t. 178, p. 37). — Le premier moyen consiste à assortir diverses fontes appropriées au but qu'on se propose et à en former un mélange exact par la refonte au cubilot.
Second moyen. On refond le métal au four au réverbère et on le maintient pendant quelque temps à l'état liquide. Cette refonte, suivie chaque fois d'un repos de la masse liquide pendant environ trois heures, fut répétée jusqu'à quatre fois. Après la première fonte et un repos de masse pareil pendant deux heures, la ténacité de la fonte, qui était primitivement de 5 à 6,3 tonnes par pouce carré anglais, s'éleva à 9 tonnes ; après la 2", la 3° et la ^° refontes et des repos variant de 1 à 3 heures, elle fut trouvée égale respectivement à 9,13 et 1S,S tonnes. On a même poussé dans un cas cette augmentation jusqu'à 20, S tonnes.
Les fontes douées de ces hauts degrés de résistance se contractent davantage par le refroidissement que les autres fontes, leur retraite dans le moule s'élevant, en général, à b/ig pouce par pied anglais au lieu de i/s.
L'augmentation delà ténacité absolue par la refonte, comme partout autre moyen, devant être attribuée à une diminution des quantités de carbone non combiné et de silicium, il est probable qu'on trouvera des procédés moinslongs et moins dispendieux pour atteindre le but proposé que celui des refontes. L'acier fondu et le métal Ressemer peuvent donner des canons résistants, parce qu'ils contiennent le moins de carbone libre et de silicium. Suivant Colburn, on obtiendrait le résultat qu'on a en vue, en faisant une application partielle du procédé Bessemer, mais ne vaudrait-il pas mieux, mélanger les fontes employées avec une proportion convenable de métal Bessemer ? Voir les applications du procédé Bessemer, | 874.
Méthodes américaines pour faire conserver au m,étal la ténacité qu'on lui a donnée. — La ténacité absolue de grosses pièces de fonte n'aurait guère de valeur si l'on n'avait pas le moyen de diriger le refroidissement de ces pièces de manière à les préserver de tensions intérieures considérables. Hodgkinson ayant trouvé à la fonte sur laquelle il a opéré une ténacité respective (rueckwirkende Festigkeit, ténacité respective ou résistance à la pression) six fois plus grande que la ténacité absolue, une poutrelle de cette fonte devrait avoir une section six fois plus grande au pied qu'à la tète. Cependant ce rapport n'est guère appliqué dans la pratique, car il est probable qu'une pièce pour laquelle on l'aurait observé se romprait déjà pendant le refroidissement ou, plus
CHAP. VII. — DES FONDEUIES
tard, à la moindre excitation, de sorte qu'elle serait impropre à sa destination, malgré la qualité supérieure du métal employé. Un refroidissement trop brusque provoqué à dessein peut donner lieu à la rupture immédiate d'une grosse pièce quelconque de fer coulé ou du moins en réduire la résistance à zéro, en amenant une tension ou un état forcé des molécules pareil à celui que présentent les larmes bataviques.
Il suit de là que la fabrication des pièces en fonte douées d'une grande résistance exige un refroidissement à peu près uniforme de toutes les parties dont se composent ces pièces.
Les roues des locomotives américaines sont en fonte à canons dont la retraite considérable dans les moules nécessite des précautions particulières durant le refroidissement, d'autant plus que ces roues sont coulées en coquille. Voici un mode de refroidissement adopté : aussitôt que les roues ont pris consistance, on les retire des moules et on les descend dans des fosses dont on a élevé la température au même degré que celui auquel elles se trouvent. On ferme ensuite les fosses hermétiquement et on y laisse les roues pendant trois jours. Par ce moyen, les roues se refroidissent uniformément et sont préservées de tensions intérieures. Aussi, lorsqu'on essaie de séparer sur le tour au moyen d'un ciseau le moyeu et le bandage, ces parties ne se désunissent pas aussi longtemps qu'elles se trouvent réunies par la plus mince couche de fonte. La trempe superficielle due à la coulée en coquille parait se produire au moment où la fonte arrive en contact avec le moule : le séjour dans les fosses n'y porte aucune atteinte.
Dans les pièces d'artillerie coulées pleines, il est impossible, en pratique, de remplir cette condition d'un refroidissement uniforme. En effet, ces pièces, refroidies à la manière ordinaire, présentent souvent des cavités à l'intérieur et on peut démontrer que les parties intérieures en sont sous une forte tension. Aussi a-t-on été amené depuis longtemps déjà à couler les canons sur un noyau et en 1847 Rodman a pris un brevet en Amérique pour le rafraîcliissement de l'âme des pièces à l'aide d'une circulation d'eau afin de rendre le refroidissement de cette partie aussi rapide que celui de la surface extérieure. Dans la pièce placée debout plongent deux tubes concentriques, dont l'intérieur amène de l'eau froide jusqu'au fond de l'ànie, tandis que le tube extérieur la reconduit au dehors imprégnée de chaleur.
C'est ainsi qu'en coulant des pièces de 10 pouces, on a fait circuler pendant quatre jours environ 700 tonnes d'eau dans l'àme des pièces.
Au lieu d'une circulation d'eau, on peut se servir d'un courant d'air
APPENDICE
pour rafraîchir l'intérieur des pièces coulées, ainsi qu'on l'a fait en 1865 à la fonderie de Simpson, à Pimlico, pour couler un cylindre de presse hydraulique du poids de 17 tonnes. Dans le noyau creux du moule on plaça un second tuyau creux, concentrique au premier, criblé de trous et communiquant avec la soufflerie par un tube muni d'une soupape (Ventil). Dès que le moule eut été rempli du métal fondu, on ouvrit la soupape pour introduire dans le tuyau cylindrique dont il s'agit un courant d'air froid qui, en sortant par les ouvertures latérales de ce tuyau, devait rencontrer les gaz développés pendant la coulée et dégagés par les parois trouées du noyau creux du moule. Le résultat fut très-satisfaisant; après l'introduction de l'air froid, le noyau creux du moule resta froid, de sorte que, conformément au but proposé, le refroidissement du métal coulé s'opéra du dedans au dehors, et il suffit d'ouvrir plus ou moins la soupape du tuyau d'aération pour faire varier à volonté la température du noyau intérieur. Cet ainsi que le tube de ce noyau devint incandescent et entra même en fusion en un endroit après que, le métal de la coulée ayant paru suffisamment refroidi, on eut fermé la soupape à air; mais il suffît de rouvrir cette soupape pour qu'au bout de 10 minutes la paroi surchauffée reprît sa couleur noire.
Au lieu de se borner à accélérer le refroidissement de l'intérieur d'une pièce coulée par l'un ou l'autre des moyens indiqués afin d'égaliser la durée du refroidissement, on peut, en outre et dans le même but, allumer après la coulée sur la sole de la fosse et entretenir pendant plusieurs jours un feu capable d'élever l'enveloppe en fonte du moule à la température rouge.
Les procédés américains, essayés en Europe, n'ont pas donné de bons résultats, des canons coulés d'après ces procédés ayant éclaté après un nombre très-minime de coups. La complication est un défaut qu'on peut reprocher à ces procédés, qui paraissent très-rationnels en principe; car il est évident que la résistance de la fonte dépend de la manière dont la chaleur a été appliquée. Si un gueusct de fonte coulé du haut fourneau et refroidi au rouge brun offre beaucoup de résistance à la rupture, tandis qu'il sera facile à casser lorsque, après le refroidissement, on le réchauffe au four à puddler à la même température, ce fait ne doit-il pas être attribué à une désagrégation due à un réchauffage trop brusque ?
La densité est un élément très-important. Une augmentation de densité, quelque faible qu'elle soit, fait mieux résister le métal à l'action tant chimique que mécanique des autres corps. La densité des bouches à feu en fonte doit être comprise entre 7,2 et 7,7.
CHAI". VII. DES FONDERIES. 841
Nous rapportons ci-dessous les résultais trexpériences faites sur la ténacité absolue des fontes fortes américaines. Celle des fontes russes coulées d'après la méthode américaine serait de 27,770 livres de Vienne par pouce carré de Vienne ; celle dos fontes de Finspong (Suède), même avant l'emploi des nouveaux procédés, a atteint 34, 343 livres par pouce carré de Vienne ; enlin les fontes de Mariazell, en Styrie, ont donné au moyen du procédé américain une résistance de 300 à 580 quintaux d'Autriche par pouce carré.
Suivant Knut Styffe, la fonte pour bouches à feu doit posséder, indépendamment de la ténacité absolue, une certaine malléabilité (Dehnbarkeil), qui, toutefois, n'est guère précisée,
La bouche à feu doit avoir été coulée à la plus haute température possible; autrement elle ne pourrait être ni homogène, ni exempte de souillures, puisque la durée de la congélation et du relVoidissement n'aurait pas été la même dans toutes les parties de la masse.
Pour éviter l'effet de la trempe sur le métal et lui procurer une grande densité, il est nécessaire que le refroidissement de la pièce dans le moule s'effectue avec lenteur et sous une forte pi'cssion. Voilà pourquoi le moulage en terre est préférable pour les canons dont il s'agit, au moulage en sable. Car l'argile est inoins bon conducteur du calorique que le sable, même lorsque celui-ci a été mélangé avec de la poussière de coke. Il est nécessaire aussi que la fabrication de la bouche à feu se soit effectuée sans accident de nature à occasionner le refroidissement d'une partie du métal durant la fusion ou le coulage.
La fonte pour bouches à feu peut contenir, à ce qu'il paraît, de très-petites quantités de soufre, de cuivre, de zinc et de manganèse, mais elle doit être exempte de corps qui la rendraient cassante à froid, tels que le phosphore, le silicium, le plomb, l'arsenic, etc. Les métaux terreux donnent à la fonte une texture à gros grains, diminuent sa ténacité et augmentent son oxydabilité.
Épreuves auxquelles on soumet les canons en fonte. — Lorsque toutes ces conditions sont, remplies, il est à présumer que le métal sera convenable pour bouches à feu. Mais, comme les propriétés de la fonte peuvent varier par une foule de circonstances qui échappent à nos recherches, les canons fabriqués avec ce métal n'offrent pas les garanties nécessaires, s'ils n'ont pas soutenu les épreuves par le fait au moyen desquelles on s'assure si les canons ont réellement une résistance et une élasticité suffisantes.
Lorsqu'on Angleterre on essaie des canons de nouvelle construction ou dont on a modifié le métal ou le procédé de fabrication, on fait subir à quelques-uns d'entre eux un tir très-accéléré de 200 à 300 coups.
842 APPENDICE
Ces épreuves n'ont rien d'extraordinaire, mais elles deviennent fortes lorsqu'on considère que chaque pièce est solidaire pour toute la fourniture et que le gouvernement use d'une juste sévérité contre les fournisseurs qui ont une seule fois livré de mauvais canons, en les excluant des marchés futurs.
L'épreuve à outrance usitée en Belgique est la même qui fut adoptée à la fonderie de Liège par les Français; voici en quoi elle consiste :
Un canon de siège de 8 livres, modèle français, pesant 1180 kil., et ayant à l'endroit de la charge environ 0",14 d'épaisseur de métal, est soumis à l'épreuve qui suit :
!20 coups avec une charge de 1S9S6 1 houlet 1 bouchon de corde. 20 — 1, 956 2 2
On exigeait autrefois que la pièce soutînt les 52 premiers coups pour que la fourniture de fonte fût acceptable; aujourd'hui, le règlement prescrit la résistance aux 55 premiers coups.
On a des exemples de pièces qui ont soutenu les 60 coups ci-dessus indiqués et au delà. Lorsqu'on prend plus de deux boulets, on emploie des cylindres du poids de 3 et de 6 boulets, terminés par des hémisphères ; les bouchons séparent deux cylindres consécutifs.
Celte épreuve à outrance fait seulement connaître la résistance que le métal du canon peut momentanément opposer à une force expansive extraordinaire. Pour vérifier si la fonte est en même temps douée d'une élasticité suffisante, on soumet le canon à un tir prolongé, à charge ordinaire, et en faisant succéder les coups avec la plus grande vitesse qui soit compatible avec l'exactitude du service. Le nombre de coups que le canon peut fournir de cette manière avant d'éclater donne la mesure de son élasticité. Il serait bon que l'on soumît une pièce de chaque nouvelle fourniture à cette épreuve extraordinaire parle nombre de coups. Mais la raison d'économie y met obstacle. On ne fait ces essais qu'à de rares intervalles, pour pouvoir juger du mérite de tout un système de fabrication. On recueille surtout les renseignements fournis sur la bonté des bouches à feu lors des sièges, oii l'on s'en est servi ; et lorsque l'expérience s'est prononcée en faveur d'un système de fabrication, on Tadopte et l'on cherche à s'y conformer exactement, en employant, pour les canons à fabriquer, des fontes obtenues de la même manière, avec les mêmes minerais et les mêmes combustibles, que celles qui ont été employées pour les canons reconnus de bonne
CIUP. vu. — DES FONDERIES.
qualité, et en réalisant les mômes circonstances dans tout le cours de la fabrication.
Une longue expérience prouve que les bouches à feu en fonte fabriquées en Suède présentent à un très-haut degré la ténacité, la dureté et l'élasticité nécessaires. Il y a même des canons de Suède qui paraissent indestructibles. Cependant, la qualité des canons de ce pays n'est pas constante, et les cas où les pièces en fonte que les fonderies suédoises fournissent aux autres nations ont éclaté sous des efforts qui n'avaient rien d'extraordinaire, ou après un lir peu prolongé, sont très-nombreux.
Les canons de fonte que l'on fabrique chez d'autres nations sont, en général, moins forts que les bonnes pièces suédoises, mais la qualité en est plus uniforme, ce qui tient au mode de fabrication.
Les principales épreuves auxquelles les canons en fonte anglais ont été soumis, sont celles qui onteu lieu, en 1812, au siège de S'-Sébastien, où plusieurs pièces ont tiré au delà de 3000 coups, sans que leur âme fût dégradée. Les épreuves devant S'-Sébastien sont d'autant plus eoneluantes en faveur de la fonte anglaise, que les canons qui les ont soutenues étaient de gros calibre, tandis que les pièces fabriquées en Suède et chez d'autres nations et qui ont soutenu de belles épreuves, n'étaient que de petit ou de moyen calibre.
Les fontes à canon d'Amérique doivent être de qualité supérieure, à en juger d'après les rapports de marine sur des tirs exécutés pour essai. C'est ainsi qu'une pièce de 15 pouces Anglais de calibre a soutenu 900 coups avec des projectiles pleins de 440 livres. La charge de poudre, qui était d'abord de 53 livres, fut peu à peu augmentée ; pour les 220 derniers coups elle fut portée à 60 livres, et ce n'est qu'à la charge de 70 livres, au 900° coup, que le canon se fendit. Il est douteux qu'il soit possible d'obtenir de pareils résultats même avec le meilleur canon en fer forgé.
En Belgique, une foule d'épreuves ont aussi prouvé que les canons en fonte sont susceptibles d'une longue durée. L'énumération de ces épreuves nous mènerait trop loin. Nous nous contenterons de signaler qu'un canon de 12 long, coulé à Liège, a soutenu 2415 coups, et qu'un obusier de campagne de 15 centimètres a tiré, sans éclater, 2107 coups avec la charge de 1 kil. de poudre et un obus, 3 coups avec 1 kil. de poudre et un boulet de 24,3 avec 1 kil. de poudre et 1 obus rempli de poudre et sans fusée (qui a dû éclater chaque fois dans l'âme), enfin 5 coups à la charge de 1,50 kil. de poudre et un boulet de 24; l'âme n'éprouva d'autre dégradation que deux battements peu profonds, situés à là hauteur des tourillons et qui provinrent, suivant toute apparence, des éclats des obus chargés.
844 APPENDICE
Dans l'artillerie belge, les pièces en fonte étaient autrefois mises hors de service dès que l'évasement de la lumière percée dans le métal aurait exigé l'insertion d'un grain, c'est-à-dire lorsque le canon avait fourni au moins un millier de coups. 11 n'est jamais arrivé, en Belgique, qu'un canon de l'ancien système ait éclaté au moyen d'une charge ordinaire, avant qu'on y eût mis un grain. Aujourd'hui que l'on emploie des frettes, on peut tirer un canon en fonte au delà de la limite qui vient d'être indiquée.
Fonderies de canons en Suède. — La Suède se sert, pour couler des bouches à feu, de ses riches oxydes magnétiques, parmi lesquels on doit surtout distinguer l'excellent minerai de Foerola. La fonte des pièces pour le service de la Suède est toujours obtenue avec ce minerai seul : celle du commerce s'obtient d'un mélange de minerai de Foerola avec d'autres, de sorte, cependant, que le premier y est toujours compris pour la moitié de la quantité totale. On a observé qu'on ne pouvait ni se dispenser d'employer ce minerai, ni changer le dosage reconnu bon par une longue pratique sans nuire très-sensiblement à la bonne qualité du produit : il en est résulté qu'en Suède on se tient rigoureusement au dosage el au procédé de fabrication établis.
En Suède, les canons se coulent diiTctement des hauts fourneaux, et pour que ceux-ci donnent la fonte truitée dont on a besoin, on emploie une partie du minerai à l'état cru et l'autre partie à l'étatgrillé; ou bien, on imprime aux fourneaux une allure telle qu'ils produisent de la fonte grise, et l'on introduit, deux heures avant la coulée, une certaine quantité de minerai très-pur dans le creuset au moyen de la tuyère On ajoute d'abord IS à 17 kil. de minerai, on brasse et on laisse écouler les laitiers ; après un quart d'heure on fait une nouvelle addition de minerai, on brasse de même, et s'il est nécessaire, on fait une troisième addition.
On sait que les hauts fourneaux de la Suède sont petits, roulent au charbon de bois et à l'air froid, et doivent par conséquent produire des fontes pures et fortes.
Fabrication des canons dans d'autres pays. — La méthode employée en Suède pour la fabrication des bouches à feu ne peut être suivie dans les pays oîi l'on ne travaille pas au charbon de bois et où les minerais sont moins purs et surtout de qualité moins uniforme qu'en Suède. Dans ces pays, on fabrique les canons avec des fontes de seconde fusion au moyen de fours à réverbère.
La refonte du fer cru dans les fours à réverbère augmente la dépense, par contre, elle présente plusieurs avantages dont voici les principaux : 1° on peut acheter la fonte que l'on veut employer et
CHAP. VII. — DES FONDERIES
l'éprouver deux fois, d'abord comme matière brule, ensuite comme matière fabriquée en bouches à feu ; 2° on peut refondre les masseiottes et les vieilles boucFies à feu ; 5° il est plus facile de maintenir la bonne allure d'un fourneau à réverbère que celle d'un haut fourneau, ce qui permet d'obtenir des pièces de qualité plus constante; 4" au moyen de la refonte dans le four à réverbère, on peut améliorer la qualité du métal, soit on modifiant le mélange des fontes, soit en éloignant les subslances étrangères durant la fusion par l'oxygène de l'air.
Fonderie de canons de Liège. — Les principales fonderies de canons en fonte actuellement en activité sur le continent européen sont celles de Finspong, en Suède, de Ruette, on France, et de Liège, en Belgique. Ce dernier établissement, le seul dont nous ayons à nous occuper ici, fut construit en 1803 par ordre de l'empereur Napoléon. Depuis cette époque, il n'a cessé de fournir aux besoins du pays.
A Liège, on emploie principalement des fontes au charbon de bois pour fabriquer les canons. Autrefois, on se servait aussi de fontes au coke, mais toujours on a ou soin de les mélanger avec une forte proportion de fontes au charbon de bois.
On préfère, en général, les mélanges de plusieurs fontes, parce que l'on pense que les matières étrangères ou nuisibles étant alors plus nombreuses que dans chacune des fonles prises isolément, il doit se former des silicates multiples très-fusibles et, par conséquent, faciles à éliminer pendant la fusion. D'après cette théorie, les matières nuisibles contenues dans les fontes sont sollicilées à se scorifier, comme par une espèce d'affinité prédisposante, en vertu de la liquidité du produit qui peut se former.
Autrefois, on fabriquait les fontes fortes pour canons dans des hauts fourneaux au charbon de bois d'Yve et de Morialmé, avec un choix particulier de minerais qui étaient toujours des hématites brunes.
Aujourd'hui, on fait venir les fontes au charbon de bois de la Suède, les hauts fourneaux au combustible végétal ayant cessé de travailler en Belgique.
Les fontes au coke pour canons ou pour objets très-résistants forment une espèce particulière parmi les fontes de moulage. Elles se fabriquent avec les matières premières les plus pures. A Seraing, on emploie le coke préparé avec la houille de la couche mal garnie pour alimenter les hauts fourneaux lorsqu'on veut obtenir des fontes fortes pour canons. On fait aussi un choix parliculier des minerais, qui sont toujours des hématites brunes. La première condition que ceux-ci doivent remplir, c'est d'être parfaitement exempts de matières qui rendraient le métal peu résistant à froid. Il parait qu'il est avantageux de
816 APPENDICE
faire entrer une certaine quantité de minerais zincifères dans les mélanges dont on alimente les fourneaux au coke. Le zinc communique des propriétés particulières à la fonte. Il est probable que son action sur la fonte n'est pas simplement catabjtique et qu'il se combine réellement avec ce métal. En effet, lorsque, dans les hauts fourneaux au coke, il se détache des cadmies du gueulard, la fonte qu'on obtient présente en coulant tous les caractères de la fonte grise, bien qu'elle soit blanche, et ce phénomène paraît devoir être attribué à la présence du zinc dans le fer cru.
Voici la manière dont on essaie les fontes à la fonderie de canons de Liège : on casse la fonte brute en morceaux et on examine la cassure avec soin. On rejette la fonte qui est trop grise, poreuse, fortement luisante et qui contient des feuilles de graphite, ainsi que toute celle qui a à sa surface des cavités ou des soufflures. L'aspect seul de la cassure nefaitpas connaître si une fonte brute convient pour canons; mais il peut donner des indications négatives et sert à comparer entr'eux des fers crus fabriqués dans les mêmes circonstances. On prend un morceau de chaque partie de fonte reconnue de bonne qualité pour en fabriquer une pièce d'épreuve. Le tir de cette pièce a lieu en présence d'une commission d'officiers d'artillerie, qui en dresse un procès-verbal sur lequel on inscrit toutes les opérations de la fonte, en combien de temps elle a eu lieu, combien il en a fallu pour couper la masselotte, jusqu'à quelle profondeur elle l'a été; combien il a fallu donner de coups de marteau pour briser le moule; combien il a fallu de temps pour forer la pièce et pour percer la lumière, afin de juger d'après cela de la résistance et de la dureté du fer. On charge ensuite la pièce de manière à la faire éclater. Après l'explosion, on examine les morceaux de la pièce avec soin, afin de s'assurer si des soufflures ou d'autres vices n'en ont pas accéléré la destruction ; on constate la distance à laquelle les éclats ont été projetés, leur nombre et leurs dimensions; on s'assure si la cassure est bien arrachée, etc. Indépendamment de cette épreuve, on coule, dans des moules en sable, des barreaux avec des gueusets pris au hasard et plus tard avec de la fonte prise dans le bain destiné à la fabrication des pièces. Ces barreaux ont O^jSO à 0,5S de long sur O^jOS à 0^,06 d'équarrissage. On les burine et on les essaye au mouton. Celui-ci pèse 139 kil. On l'élève d'abord à une hauteur de 0"°,2S au-dessus du barreau placé horizontalement sur deux appuis. Au second coup, on augmente la hauteur de 0'°,02S et ainsi de suite jusqu'à ce que le barreau se brise. Après avoir rompu les barreaux, on en examine la cassure et on fait mention au procès- verbal de la hauteur à laquelle il a fallu élever le mouton pour opérer cette
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rupture et du nombre de coups que le barreau a supporté avant de casser. — L'épreuve au moyen des barreaux n'est pas concluante, parce que les circonstances du refroidissement n'ont pas été les mêmes pour les barreaux que pour la bouche à feu.
Le mélange de fontes qu'on emploie se compose de s/s de fontes vierges et de 2/5 de fontes refondues. Cependant ces proportions peuvent varier. On ajoute d'autant plus de fontes refondues que les fontes vierges sont plus foncées en couleur. Ordinairement on forme des mélanges à parties égales de toutes les fontes de première fusion reconnues de bonne qualité. Pour les fontes de seconde fusion on prend 1/5 de masselotles et i/s de vieilles bouches à feu.
Pour un gros canon il faut, toutes choses égales d'ailleurs, plus de fonte refondue que pour un canon de petit calibre, parce qu'une grande masse de fonte se refroidit plus lentement et tend à rester plus grise qu'une faible quantité de ce métal.
En chargeant la fonte, on a soin de mettre les grosses pièces auprès du rampant, afin qu'elles se noycnt dans le bain métallique à mesure qu'elles se liquéfient ; sans cela, elles s'affineraient et l'on aurait des carcas.
Le chargement effectué, on allume le four et on cherche ù accélérer la fusion. Dès que la fonte est répandue en bain sur la sole, on la brasse avec un rabot et quand elle a atteint le plus haut degré de chaleur, on coule. Pour s'assurer si la fonte est à son point, le fondeur en puise une certaine quantité avec une cuiller revêtue d'argile et chauffée préalablement. Il faut qu'elle soit très-liquide, lance des étincelles, et ne présente plus à sa surface de taches jaunes ou rouges.
d) FABRICATION DES CYLINDRES DE lAMINOIUS.
Des coquilles. — Il y a des usines ofi l'on coule en sable tous les cylindres, excepté les cylindres finisseurs pour tôles, et les espatards proprement dits, qui sont coulés en coquille. Dans d'autres usines on coule en coquille les cylindres pour tôles, tous les cylindres pour petits fers appelés cylindres en coquille, et tous les cylindres unis.
La coquille doit avoir une épaisseur d'au moins 4.0 pour 0/0 du diamètre du cylindre que l'on veut couler. On fait les coquilles autant que possible d'une seule pièce.
Coulée des coquilles. — Pour la coulée des coquilles, on emploie des fontes aussi grises que possible. Les moules des coquilles se placent verticalement. Si la coquille n'est que d'une pièce, on conçoit que la partie convexe puisse ne pas réussir aussi bien que la partie concave, à cause de la différence de pression.
APPENDICE
Préparation de la coquille. — La coquille clans Inqiielle on se propose de couler un cylindre est d'abord un peu cliauiïée, puis enduite à l'intérieur d'une espèce de vernis ou engraissée, suivant l'expression des ouvriers, et enfin descendue dans une fosse et enterrée jusqu'au sommet.
Si on ne chauffait pas la coquille, la fonte bouillonnerait et les cylindres acquerraient des défectuosités, leur surface deviendrait inégale et raboteuse. Mais en chauffant un peu la coquille, on lui enlève en partie la propriété qu'elle a d'accélérer le refroidissement et d'augmenter la dureté de la fonte que l'on y coule. La température à laquelle on l'élève varie suivant la dureté qu'on se propose de donner aux cylindres. Ordinairement elle n'est pas supérieure à celle qu'on peut supporter en menant la main sur le métal. Pour chauffer un peu la coquille on y introduit une petite éluve avec du coke allumé.
Après le chauffage, on enduit l'intérieur de la coquille d'un mélange de jus de crotlin de cheval et de charbon de bois pulvérisé. Ce mélange a la consistance d'un brouet. On en applique une couche d'une épaisseur égale à celle d'une feuille de papier. L'enduit a pour objet d'empêcher les cylindi'es de se souder à la coquille, et il rend plus unie, plus lisse, la surface de contact avec le métal liquide. Sans l'interposition de l'enduit, les cylindres deviendraient raboteux à la surface.
S'il y a des joints ou des solutions de continuité dans la coquille, on les remplit avec un mélange de terre argileuse et de crottin de cheval.
Fontes pour cylindres. — Les fontes pour cylindres devant être à la fois dures et tenaces comme celles des bouches à feu, on doit se guider dans leur choix d'après les règles que j'ai tracées plus haut en traitant de la fabrication des canons en fonte.
Le mieux serait de liquéfier les fontes pour cylindres dans des fours à réverbère, qui offrent le meilleur moyen de les purifier et de modifier leurs propriétés. Mais dans beaucoup d'usines, on emploie, par économie, des cubilots. Ceux-ci, comme on sait, ne font guère éprouver de changements aux fontes. Le principal moyen de se procurer le métal convenable, soit qu'on se serve de cubilots, soit que la refonte s'opère au four à réverbère, consiste à mélanger diverses fontes choisies d'après le résultat qu'on veut obtenir. Les cylindres finisseurs ordinaires, dans lesquels on doit creuser des cannelures, doivent avoir, depuis leur surface jusqu'à une certaine profondeur, une cassure exactement semblable à celle d'une bouche à feu ; l'intérieur peut être gris. Pour ces cylindres, on peut employer une seule espèce de fonte grise, et il convient de couler en coquille, ce qui rend les cylindres durs à la surface. Lorsque le coulage se fait en sable, on devrait toujours
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observer les mêmes règles que dans la fabrication des bouches à feu en fonte.
Pour les cylindres à tôles et tous les cylindres à petits fers, tels que ceux à fer feuillard, etc., on emploie des métaux vierges et des fontes refondues, lourdes, épaisses ou mauvaises, selon l'expression des ouvriers, des fontes blanches, quelquefois du fine métal, avec des fontes truitées, inclinant plus ou moins vers le blanc. Les dosages convenables se trouvent par tâtonnement et ils ne sont pas les mêmes pour le cubilot que pour le four à réverbère.
Mélange de Seraing pour cylindres en coquille : 2/3 fonte au bois de Suède et 1/3 fonte truitée très-forte.
Pour la coulée des cylindres, on emploie : à l'usine de St. Léonard, à Liège, 1/3 de fonte blanche et 2/3 de fonte démoulage n° 4 ou 5, et l'on se sert du cubiloi;
A Grivegnée, des fontes au bois et des fontes de moulage de Mineur, que l'on refond au four à réverbère : les tours à finir les cylindres sont à supports, dans lesquels les cylindres reposent par leurs tourillons ;
A Sclessin, des fontes au coke qu'on refond au cubilot : tours à supports comme ci-dessus ;
A l'usine d'Ougrée, fondée par M. Lamarche, 2/3 de fonte de moulage deMineureti/3de fine métal, qu'on refond au cubilot ; tours à supports.
Les cylindres pour tôles doivent présenter une couche de fonte blanche ou une trempe d'au moins O^jOS de profondeur à partir delà surface. L'intérieur est gris. On enlève sur le tour une couche d'environ i/s pouce ou moins si c'est possible. A Seraing, il n'y a que les cylindres unis, tels que les polissoirs, qui soient trempés, et 2 centimètres de trempe suffisent.
Suivant W. E. Newton, de Londres {Dingl. t. 17S, p. 8S et t. 177, p. 79), on peut durcir les pièces de fonte en les chauffant lentement au rouge cerise ou au rouge de sang et en les plongeant dans un mélange de i livre d'acide sulfurique, une once d'acide nitrique et 10 livres d'eau. Cette assertion mériterait confirmation.
Accidents qui surviennent aux cylindres et moyens de les prévenir. — ■ Les cylindres à tôle fabriqués d'après le procédé que je viens de décrire présentent quelquefois le grave inconvénient d'éclater, peu de temps après la coulée, ou bien lorsqu'on les retire de la coquille. La rupture se fait avec bruit. Souvent ils se gercent seulement dans le sens de la longueur, ce qui exige aussi de les rebuter, parce que la fente s'étend toujours ou presque toujours au delà de la couche blanche. Tournés et mis en place, ces cylindres peuvent avoir une durée de quelques jours à quatre ans, suivant les chocs qu'ils éprouvent.
Si
APPENDICE
Comme on peut facilement souder ou plutôt braser deux morceaux de fonte en réunissant les extrémités à braser et en faisant couler une grande quantité de fonte très-chaude sur le joint, on conçoit qu'il doive être possible aussi de se procurer des cylindres trempés à une grande profondeur.
Coulée des cylindres. — Lorsqu'on coule des cylindres en coquille, il faut prendre toutes les précautions pour leur donner une surface unie et nette; car alors on est dispensé d'enlever une grande partie de la couche blanche sur le tour, ce qui est toujours un travail long et coûteux. Or, il s'élèvera toujours à la surface du bain métallique des impuretés émises par la fonte ou détachées du moule, et ces impuretés, en vertu de leur tendance à se rapprocher des parois de la coquille, s'y attachent et occasionnent la production de chambres et d'autres défectuosités à la surface du cylindre. Comme les tourillons des cylindres deviendraient trop fragiles si on leur donnait de la trempe comme à la table, on est obligé, pour leur conserver une résistance assez grande, de les couler en sable. Les cylindres doivent être coulés debout. On ne peut incliner les moules, encore moins leur donner une position horizontale. On réunit les châssis, dans lesquels se trouvent les moules des deux tourillons, avec les deux extrémités de la coquille, de sorte que le pied du moule entier se compose du châssis et du moule de l'un des tourillons, et le sommet, de l'autre châssis et de son moule, surmontés du moule de la masselotte. Par conséquent, la fonte liquide peut facilement détacher du sable en rencontrant le moule du tourillon inférieur, et ces dégradations du moule, quelque faibles qu'elles soient, contribuent à faire augmenter les impuretés que le métal expulse. A la vérité, la coulée des cylindres se fait en syphon, c'est-à-dire que la fonte entre dans le moule par le bas ; cependant, la pression que le fer liquide, dans le jet, excerce contre les parois du moule en sable inférieur, est toujours très-grande et elle s'accroît à mesure que le métal s'élève dans la coquille, de sorte que le moule du tourillon inférieur ne laisse pas que d'être exposé à des atteintes. L'expérience paraît démontrer qu'il convient de ne pas donner au jet une position droite ou parallèle à la coquille, mais de le faire communiquer avec le fond du moule sous un angle très-aigu avec la verticale. En outre, la tendance qu'ont les impuretés émises par la fonte de s'appliquer contre les parois du moule, exige que l'on communique à la fonte, tandis qu'elle s'élève dans le moule, un mouvement de rotation, pour détacher des parois et porter au milieu du bain les impuretés qui surnagent. On met le fer cru dans ce mouvement giratoire, en disposant le jet par rapport au moule, de telle manière que la fonte en arrivant dans le moule, prenne une
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direction tangentielle, au lieu de se diriger vers le centre. La direction du jet, ou des jets, s'il y en a plusieurs, suivant la tangente, donne au courant de fonte un mouvement rotatoire dans le moule, force le métal à décrire une hélice dans son mouvement ascensionnel et détermine, au centre du bain, la formation d'un tournant ou d'un entonnoir, qui rassemble les impuretés et les porte jusqu'au sommet du moule. Par ce moyen, les parois du moule sont épargnées, puisque le mouvement s'elfectue sans secousse et ne devient tumultueux qu'au centre, où il ne peut produire de dégradation. Si le jet était dirigé vers le centre, le contraire aurait lieu; la principale action mécanique du courant s'exercerait contre les parois du moule, et les impuretés, loin de se réunir au centre, s'en écarteraient sans cesse pour s'attacher aux parois du moule.
La coquille exerce une action répulsive sur la fonte liquide; car lorsque celle-ci s'élève, on peut voir distinctement le fond du moule entre la coquille et la fonte.
Dès que le métal est rassemblé dans le moule, on y introduit par l'ouverture de la masselotte une baguette de fer au moyen de laquelle on agite la fonte pendant toute la durée de la solidification. Cette manœuvre a pour objet de porter à la surface les gaz qui se trouvent dans le métal, et qui, si l'on n'en favorisait pas le dégagement, produiraient dans la masse des cavités que les ouvriers appellent retraites. Ces solutions de continuité résultent dece que la liquidité du métal est imparfaite et de ce qu'il s'opère une diminution considérable de volume durant la solidification. Le brassage du métal au moyen de la baguette de fer produit dans l'axe de la colonne une espèce d'entonnoir que l'on remplit vers la fin de la solidification avec de la fonte grise.
A côté du cylindre, on coule un pelit plateau en fonte sur la première taque venue pour juger de la trempe.
Cylindres cannelés. — Autrefois ces cylindres étaient coulés sans cannelures, c'est-à-dire unis comme les cylindres à tôles, et l'on y creusait ensuite les cannelures ; aujourd'hui, on les coule avec les cannelures qu'on se borne à retoucher et à approfondir sur le tour. Par ce moyen, les cylindres conservent plus de force et de dureté et l'on économise beaucoup de main-d'œuvre. Ces cylindres s'exécutent dans des châssis fermés. On tourne les moules à l'aide d'un gabarit avec le profil des cylindres placés horizontalement, et l'on ménage une forte masselotte. Pour la coulée, le tout est placé verticalement. Les châssis sont remplis de sable gras bien tassé, de même que l'intervalle entre les châssis et la paroi du cylindre. On met à la surface du moule un mortier préparé comme le ciment. Cependant, lorsque les cannelures
APPENDICE
sont très-profondes, on emploie des briques et de la terre également avec une couche superficielle du même mortier. On étuve comme d'habitude et on place le châssis intérieur comme un noyau ordinaire qui a été séché. La coulée se fait debout comme celle des canons ou par la masselotte.
Raccommodage des cylindres. — On peut ressouder les tourillons au cylindre et même une cannelure, quand elle est cassée, en chauffant le cylindre, plaçant un moule de la partie cassée et vidant sur la cassure une partie de fonte bien chaude jusqu'à à ce qu'une couche de la cassure soit remise en fusion.
ADDITIONS
Pour pages 696 et 697, Fabrication de la fonte : remplacez le § 793 par çe qui suit :
Devis du même laminoir.
18 fours à puddler, à 3,000 fr. l'un fr. 81,000,00
Chaud, et accessoires : l chaudière à i2 fr. les 100 k. . . fr. 1 ,982,10 Fontedegarn. àl8fr. leslOOk. . » 96,b7 Fer id. àbO » » . « 176,00 Cuivre id. à 300 fr. » . » 78,57
Soit pour 9 chaudières » 21,000,06
Montage 9 X ISO » 1,380,00
Carneaux: Fonte, à 12 fr. les 100 k. ...» 3,101,76
Fer, à 30 » y> ■ ... « 1,719,60
2 pompes alimentaires (prix 1000 fr., montage 200 fr ) . » {,200,00
Tuyaux: Fonte, à 20 fr. les 100 k. ...» 1,280,80
Fer, à 60 » » ...» 731,10 Cuivre, à 300 fr. » ...» 780,00 Couleur, toile et matières , , , » 80,00 Montage et mastiquage .... » 600,00
Cheminées gëijprales : Tôle et boulons à 38 fr. les 100 k, » 1,986,00 Fonte, à 12 fr. » » 612,2|
Montage » 300,00
Briques et mort, à 30 fr. les 1000 k. » 2, 100,00 Main-d'œuvre des maçons » >> 300,00
Charpente de fondation, à 110 fr. le mètre cube. ... '? 3,080,00
Machine horizontale : Fonte, à 30 fr. les 100 k. . . . >> 1,830 Fer, à 10 » » ...» 1,300 Cuivre, à 300 fr. » ...» 177 Montage » 700
Transmission : Fonte, à 20 fr. les 100 fc. ... » 4,101,20 Fer, à 80 » » ...» 897,00 Cuivre, à 300 fr. » ...» 876,60 Montage » 3CO,00
» 6,177,80 A reporter. . . fr. 108,347,06
ADDITIONS
Report. . . fr. 108,5^7,06
Moulin à loupes : Fonte, à 18 fr. les 100 k fr. 2,971,80
Fer, à 40 » » .... » 768,80
Cuivre, à 500 fr. » .... » ^2,00
Acier, à 100 » » .... » 1,006,00
Plomb antimonié (p. coussinets), à 2S0 fr. » 59,S0
Montage » 580,00
Grue avec son bâtiment » 3,700,00
Fondations du laminoir : 860 m' de maçonnerie, à 10 fr. . » 5,600,00
Halle du laminoir » 10,000,00
Taques de pavé, à 1 2 fr. les 100 k » 8,496,00
Total général. . . fr. 136,300,48
Fer et tungstène.
Depuis longtemps on sait que le tungstène (wolfram) communique à l'acier des propriétés avantageuses.
Parmi les aciers tungsténiés, le plus remarquable est celui de Mushet (Mushet's Specialstahl) qui, d'après une analyse de Heeren (Ding., t. 204, p. 477), contient 8,5 pour 100 de tungstène et 1,73 pour 100 de manganèse. Cet acier possède avant la trempe une dureté qui le rend inattaquable à la meilleure lime anglaise, mais la trempe, exécutée à la manière ordinaire, le ramollit, le fait céder à la lime et le remplit de fissures. Voilà pourquoi on ne le trempe pas. Chauffé au rouge, il se laisse très-bien forger, mais alors on doit lui donner exactement la forme voulue, parce que, après le refroidissement, on ne peut plus rien changer à celle-ci par la lime et que le remoulage seul permet de la retoucher. Dans une machine à raboter, un seul passage sur la surface dure d'une plaque de fonte a suffi pour émousser complètement un ciseau en acier ordinaire, tandis que l'acier Mushet avait à peine éprouvé une perte sensible de son tranchant après de nombreux passages. Cet exemple prouve que l'acier Mushet non trempé joint à toute la dureté d'un bon acier trempé dur comme du verre une ténacité qui le rend propre à toutes sorte d'instruments tranchants.
On fabrique des aciers tungsténiés dans diverses usines, mais aucun de ces produits ne se comporte comme l'acier Mushet, ce qui peut tenir à la présence simultanée dans ce dernier d'une assez forte proportion de manganèse.
Train ébaucheur : Fonte, à 18 fr. les 100 k »
Fer, à 50 » » .... »
Cuivre, à 300 fr. » .... »
Fondations (bois) »
Montage »
ADDITIONS
Équations des poids et mesures.
pied de Paris
» d'Autriche
» du Rhin.
» Anglais .
» Russe. .
» de Bade .
» de Bavière
i liv. d'Autriche . . . = kil. 0,560 1 « de Bavière . . . = » 0,860 1 » du Hanovre . . . = » 0,468 1 » Anglaise ....= » 0,484 1 » de Russie . . . = » 0,410 1 « de Pologne . . . = » 0,408 1 quintal anglais (112 livres) . » 80,802 1 ton. anglais. (20 quainteaux) 1,016,048 1 ton. français = 1,01605 ton. anglaise.
» du Hanovre.
» de Hesse.
Voir R. U. des M., t. 29, page 410.
Le pied anglais = 12 pouces. Le pouce anglais est subdivisé tantôt en 8, tantôt en 10 lignes, et quelquefois, mais rarement, en 12 lignes. Le pied du Rhin (prussien et danois) = 12" = 144"'. Le pied de Paris ~ 12" = 14^"'.
Le pied de Wurtemburg = 10" = 100"' = 0'>i,2868. Le pied de Suède = 10" = 100"' := 0"i,29687. Le quintal de Prusse = 110 livres = Slk,88.
Le quintal de Wurtemberg (poids fort) = 48k,68. — La livre de Wurtemberg = 0k,4678. Le florin de Wurtemberg = 60 kreutzer=: 2 fr., 1204.
Pour éviter la confusion que pourrait occasionner dans les forges l'absence d'un système uniforme de poids et mesures, les ouvriers se servent avec avantage de l'instrument connu sous le nom de règle à calculer ou de règle anglaise.
