PARTIE MATÉRIELLE DE LA FORGE

ARTICLE PREMIER

DES FOURS

2S6. Notice historique. — C'est à MM. Cranagc qu'il faut attribuer l'invention du puddlagc, comme le constate le brevet qu'ils ont obtenu en 17G6. Plusieurs maîtres de forges s'occupèrent alors d'y apporter des perfectionnements. Un brevet fut pris par M. Peter Onions en 1783 et un autre par Cort en 1784.

On arriva ensuite à rendre la production plus régulière, et toute incertitude sous ce rapport disparut dans le premier quart de ce siècle.

Les premiers fours de Cort pour puddler la fonte étaient des fours à réverbère avec cuve, à parois pleines et à sole en sable. Cette sole fondait avec les oxydes employés à l'affinage ou avec l'oxyde de fer formé pendant le travail et par les manipulations mêmes du puddlage ; après la fusion, elle s'écoulait par les fissures de la maçonnerie placée au-dessous. C'est vers l'année 1818 que Samuel llogers, de Nante-y-Glo (Glamorgansbire) eut l'idée de la faire reposer sur une plaque de fonte ; mais elle fondait encore et la scorie crue produite faisait obstacle à l'affinage de la fonte. A la vérité, on pouvait prolonger la durée de la sole, en décarburant la fonte à l'état pcàteux, mais toujours il se formait une masse de scories crues qu'il fallait retirer du four après et durant chaque opération, et le réactif, qui, du reste, était promptement absorbé par le sable, ne pouvait agir que sur la surface supérieure du métal. Voilà pourquoi on substitua la sole en scories riches à la sole en sable, afin d'envelopper la fonte d'oxyde décarburant. Malgré ce

KAlilUGATION DU FlîH ÉUAUCIIÉ.

cijangement, qui constituait un grand progrès, les scories produites pendant l'affinage ou celles qu'on ajoutait, détérioraient d'autant plus promplcmcnt les briques composant les parois verticales du four, que les fontes soumises à l'affinage étaient plus siliceuses et plus lentes à décarburer et l'on était obligé, pour prolonger la durée de ces parois, de transformer les fontes avant l'affinage proprement dit en un produit intermédiaire entre la fonte brute et le fer malléable par l'opération dispendieuse du mazéage. Le dernier progrès à réaliser consistait, par conséquent, dans la substitution, aux parois en briques de la cuve, de parois métalliques rafraîchies en dehors par un courant d'air ou d'eau et garanties à l'intérieur par un revêtement en divers matériaux réfractaires (le cordon), tels que les scories riches, les minerais de fer riches, la castine, etc.

Le four à puddlcr, dans sa perfection actuelle, est, par conséquent, un four à réverbère dont la cuve est à parois extérieures métalliques, garnie à l'intérieur d'un cordon réfractaire et rafraîchie au dehors par l'air ou par l'eau.

La première application des fours à air paraît être due à J. Hall, des usiiics à fer de Bloomfield, l'inventeur du puddlage par bouillonnement. Il en est de même de la substitution des scories au sable sur les soles métalliques des fours à puddler et de l'utilisation des scories de coulée grillées ou bull dog. C'est en 1857 que J. Hall a revendiqué la priorité à ces inventions.

Divers moyens ont été imaginés en vue de perfectionner les fours et le travail, tels que l'emploi des fours doubles ou à deux portes de travail, le puddlage mécanique, l'alimentation de la combustion par des courants d'air chaud ou froid amenés au moyen de ventilateurs à jet de vapeur : aucun n'a été adopté. Les fours doubles essayés n'ont pas eu de succès, parce que deux puddleurs ne pouvaient travailler la même charge d'une façon identique ; le puddlage mécanique a été abandonné, parce qu'il aurait fallu donner de l'intelligence aux machines avec la force; le vent forcé occasionnait des complications, etc. Nous décrirons, néanmoins, d'une manière succincte, le procédé de Danks pour le puddlage mécanique, parce que c'est encore ce procédé qui paraît avoir le mieux réussi (V. Sect. 2", chap. 2% art. 6=).

2S7. Espèces de fours. — Autrefois les fours comme le travail ne changeaient guère avec la nature du fer à produire, et lorsqu'on ne réussissait pas, on en rejetait entièrement la faute sur les matières premières employées. Aujourd'hui on sait qu'abstraction faite des choix de la fonte convenable, les fours et le puddlage pour fers ordinaires ne conviennent pas lorsqu'il s'agit de produire des fers d'élite. Ainsi les

CHAP. 1. PARTIE MATÉRIELLE DE LA FOHGE

bons fers à tôles, les fers à tréfiler, le fer fort à grains, l'acier puddié, les fers pour têtes de rails, etc., exigent chacun des fours appropriés à leur qualité ainsi que des manipulations particulières durant l'affinage.

On distingue généralement trois espèces de fours, savoir : 1° les fours à air, dits bouillants, pour fer fort ou à nerf : tout le pourtour de la sole ou de la cuvette en est rafraîchi par un courant d'air et garni à l'intérieur d'oligiste violet de Vezin : la cuvette en est moins large, mais à peu près aussi longue que celle des autres fours ; 2° les fours entièrement à eau employés pour bourrelets de rails et fers tendres : la sole en est arrondie et ne reçoit qu'un cordon en scories ; 3° les fours à eau et à air ou mixtes, à eau aux autels et à air dans toutes les autres parties : on les emploie pour la tôle, le fer à fins grains, l'acier puddié, etc. : dans les fours à tôle, le cordon est en scories et dans les autres fours en mine de Vezin.

à) Four à air. Les fig. 6 à 10, pl. 5, représentent un four à air de Couillet. Fig. 6, élévation. Fig. 7, coupe longitudinale. Fig. 8, plan. Fig. 9, coupe transversale. Tout le fourneau est encaissé dans des plaques de fonte.

C, chauffe, g, grille, a, cendrier. S, sole. R, rampant, pipe ou échappement. N, naissance de la cheminée : dans les fours à chaudière, on donne le nom de clieminée au canal horizontal compris entre le rampant et le fourneau de celle-ci. P, grand autel ou pont de chauffe. f, petit autel ou pont de rampant, t, tisard ou porte de chauffe, b, porte de travail à coulisse et à levier. F, trou de floss ou chio de la cheminée. V, la voûte, a' (fig. 9), canal à air qui règne dans la maçonnerie autour de la sole : une plaque de fonte ferme ce canal du côté de la sole et repose contre celle-ci. k, cordon.

La fig. 8 fait voir la manière dont s'établit le courant dans les canaux latéraux. L'air froid arrive du caveau de la sole par de petits canaux presque verticaux ^î. L'air chaud, après avoir traversé les canaux latéraux, sort par de petits canaux verticaux d, disposés en quinconce par rapport aux canaux d'aspiration p.

Les deux autels sont creux et communiquent en bas avec l'air extérieur. La partie intérieure des autels dans les fours à air se forme actuellement d'une caisse en fonte à deux compartiments, comme dans les fours à circulation d'eau : le compartiment supérieur livre passage à un courant d'eau et le compartiment inférieur, ouvert du côté du caveau de la sole, fait passer l'air de la manière indiquée fig. 8. Le compartiment supérieur devient également à air lorsqu'on supprime le courant d'eau, comme on l'admet ici.

Dans les fours à air de Seraing, l'air arrive par deux ouvertures situées, l'une à droite et l'autre à gauche de la porte de travail, pour sortir par le milieu de la rustine au moyen d'une cheminée en tôle de 40 à 50 pieds anglais de hauteur qui active en môme temps le tirage. Lorsqu'il y a deux fours réunis, une seule cheminée sert pour les deux. Le canal à air peut se construire à peu près comme dans les fours de Couillet, mais ordinairement il est en fonte comme dans les fours à eau, de telle sorte qu'on peut à volonté faire marcher les fours à eau ou à air.

258. Briques réfractaires. — A Couillet, on emploie des briques réfractaires de 7,5 pouces anglais de long, 4.,25 p. de large et 'i,25 d'épaisseur; d'autres des mômes longueur et largeur, mais d'une épaisseur double ; d'autres, dont les unes ont 8,25 p. de long, 4,23 de large et 2,25 d'épaisseur, et les autres 8,25 p. de long et 2,25 de haut et de large : elles servent à relier les autres briques et à partager les joints ; d'autres enfin, mais en petit nombre, ont la forme de coins de 8,25 p. de long et 2,25 d'épaisseur, et s'emploient pour faire les tournants à la porte et à la voûte près de la cheminée.

Pour les briques réfractaires des fours à puddler et des fours à réchauffer de Seraing, voir l'Appendice du Traité de la fabrication de la fonte, p. 691.

Pendant la marche des fours, il tombe assez souvent de l'argile fondue, sous la forme de gouttes, de la voûte des fours sur le fer durant les dernières périodes du puddlage ou sur les paquets dans les fours à réchauffer. Cette argile reste dans les balles de puddlage et sur les paquets dont elle altère la qualité, elle s'étend avec le fer sous les appareils de compression et par le laminage, et occasionne la production de défauts dans l'intérieur ou à l'extérieur du fer fini. Pour prévenir ces causes d'altération, M. Dehez propose l'emploi de briques faites en riblons de fer ou de fonte oxydés par la voie humide, comme il sera dit plus loin à propos de la sole des fours à puddler, V. sect. 2, ch. 2, art. 2. Ces briques s'emploient à l'état cru ou simplement desséché.

259. Maçonneries. — La fig. 9, montre la construction des murs latéraux du four, t, taque d'encadrement, c et n, briques réfractaires. 0, briques ordinaires.

La maçonnerie du petit côté du four opposé à la cheminée est simple ou sans revêtement en briques ordinaires, mais on met une petite quantité de mortier réfractaire entre la maçonnerie et la taque. Elle est d'une brique, excepté au grand trou n, fîg. 11, où il n'y a qu'une demi-brique.

La voûte est simple. Si on la renforçait par une enveloppe, elle entrerait en fusion. Le grand autel doit être en briques de la meilleure

CIUP. I. PARTIE MATÉRIELLE DE LA FORGE

qualité. Le fond de la cheminée se fait en sable sur une maçonnerie réfractaire.

La plus grande partie du caveau de la sole peut se faire en briques ordinaires.

260. Garnitures métalliques. — Taques extérieures. — Ces taques sont représentées pl. 5. Fig. 11, taque de derrière ou du petit côté opposé à la cheminée; elle présente trois ouvertures circulaires, deux petites et une grande, qui permettent de réparer le grand autel du côté de la grille, sans éteindre le four; à cet effet on brise les briques que les ouvertures de la taque laissent à découvert, et on les retire ; l'autel réparé, on maçonne de nouveau les trous. Fig. 12, taque d'encadrement pour l'un des grands côtés du four; elle couvre la maçonnerie près du tisard ; t, ouverture du tisard munie en bas d'un tablier en fonte en> forme de palette pour retenir le charbon ; a, ouverture qu'on bouche avec une brique et qui permet d'examiner l'intérieur du grand autel sans arrêter le four; b', petite ouverture, appelée trou de gouver, de crosse ou de queue, au moyen de laquelle on peut introduire dans le foyer et chauffer au blanc soudant des barres de fer que l'on soude aux loupes et aux paquets pour pouvoir les manœuvrer sous le marteau. Quelquefois il y a plusieurs trous de gouver, d'autres fois ces trous manquent. Cette taque peut encore présenter plusieurs autres ouvertures pour en diminuer le poids et pour la facilité du placement et du déplacement. Il y a pour chaque four deux de ces taques placées vis-à-vis l'une de l'autre. Fig. 13, taque de revêtement pour le grand côté du four près du rampant ; il y en a deux pour un four, a', ouverture qu'on bouche avec une brique et qui permet d'examiner l'intérieur du petit autel. Fig. li, taque opposée à la porte de travail. Fig. 15 et 16, taques pour le petit côté opposé à la chauffe ; elles se placent de part et d'autre de la pipe. Fig. 17 et 18, châssis de la porte en élévation et en coupes. Fig. 19, élévation et profil de la taque qui forme le prolongement de ce châssis et se place au-dessous de lui ; f, trou de floss au niveau de la sole ; ce trou se ferme au moyen d'une brique réfractaire ; on l'ouvre quand on veut laisser écouler les scories du four. Fig. 20, seuil de la porte. Fig. 27, clef de seuil; il y en a deux par four; elles fixent le seuil aux taques fig. 12 et 13. Fig. 22, porte de travail; 0, regard ; le regard de la porte s'agrandit assez promptement par l'action de l'air et de la chaleur et par le frottement des ringards, ce qui occasionne une grande perte de chaleur et augmente les déchets dans le four. Voilà pourquoi les portes doivent être renouvelées de temps à autre, et c'est ce que l'on fait dans la plupart des usines ; mais à Couillet on a imaginé de couler à part le regard de la porte, et, au

lieu de mettre hors de service une porte dont le regard a pris des dimensions trop fortes, on y adapte un regard neuf. Fig. 23, coupe du tisard; fig. 24, fond, fig. 23, côté (A fig. 26, surface supérieure du tisard.

261. Taques intérieures. — La fig. 8 pl. 3, fait voir le fond du four ou la sole en fonte composée de quatre pièces jointives. Fig. 21, coupe d'une de ces pièces sur échelle double. Ordinairement la sole est soutenue par des sommiers de fonte ou par des piliers en maçonnerie. Fig. 28, 29 et 30, taques qui, avec les deux taques d'autels, forment l'enceinte en fonte de la sole et ferment les passages d'air de ce côté ; fig. 28, taques courbes de derrière; il y en a deux pour un fom-; elles s'assemblent par gorge et feuillure, comme l'indique la figure ; fig, 29, taque courbe de devant, grand côté ou côté du rampant ; fig. 30, taque de devant, petit côté ou côté du foyer. Fig. 31, taque du petit autel. Il faut trois taques de 53 pouces anglais de long et 9 pouces de large pour supporter les trois murs du foyer. Sur l'une d'elles est établie la maçonnerie du petit côté qui fait face à la cheminée. Les deux autres se placent dans les murs latéraux du foyer un peu au-dessous de la grille et fortifient ces murs, que la chaleur tourmente beaucoup. On voit fig. 1 , pl. 4, la taque sur laquelle repose la sole en fonte du côté opposé à la porte. Elle présente deux grandes ouvertures;), pour les bouches à air et deux boulons pour retenir les taques à air. Sur le devant il n'y a pas de taques pareilles : on se contente d'assujettir la sole de ce côté au moyen de cales sur le ressaut du mur.

Dans les fours à cheminée, la pipe est serrée en haut entre deux taques parallèles et verticales, dont l'une a 24 pouces anglais de long et 9 pouces de large, tandis que l'autre a une longueur de 48 pouces et une largeur de 24 pouces. L'épaisseur de ces taques est d'un pouce. Elles se placent vis-à-vis l'une de l'autre et servent à appuyer la voûte de la pipe. La première est pour le devant et l'autre pour le derrière. Voir fig. l, pl. 3, e.

Deux taques placées de champ contiennent les deux murs du cendrier. Elles ont chacune 48 pouces anglais de long et 10 pouces de large. Elles se boulonnent avec les taques extérieures, fig. 12, pl. 3, au moyen des deux ouvertures qu'elles présentent. Elles sont équissées pl. 3, fig. 32.

262. Ancrage. — Les taques latérales du four sont maintenues en haut par deux boulons de 172 pouces anglais de long et de l pouce carré de section transversale, et par S boulons perpendiculaires aux deux précédents et d'une longueur de 86 pouces sur la même section d'un pouce carré. Tous ces boulons sont à clavette d'un côté et à vis de

CHAP. I. PARTIE MATÉRIELLE DE LE FORGE

l'autre. En bas les taques d'encadrement sont fixées dans les murs qu'elles encaissent au moyen de 10 ancres qui ont chacune deux pattes placées à ses extrémités et tournées en sens contraire. Voir pl. 5 flg. S. Les ancres ont \ pied de long entre les pattes. Celles-ci ont k pouces de haut, 3 pouces de large et 3/4 pouce d'épaisseur. L'une des pattes accroche la taque, l'autre serre le mur. L'ancrage de la partie inférieure se fait d'une manière différente pour les taques fig. 12, lesquelles sont reliées aux taques latérales du cendrier au moyen de k ancres à crochet d'un côté et à clavette ou à vis de l'autre. La longueur de ces ancres est de 2S pouces. Elles ont un pouce carré de section. La patte, qui a

4 pouces de hauteur, s'accroche dans le mur. Les taques d'encadrement sont en outre assemblées entre elles par 12 boulons à clavette de

5 pouces de long et de un pouce carré de section.

Le châssis de la porte se fixe aux deux taques entre lesquelles il se trouve au moyen de 4- boulons à tête perdue du côté de la porte et à clavette de l'autre côté. Ces boulons ont S pouces de long sur un pouce carré de section.

Le seuil de la porte doit être assujetti solidement dans sa position. On le fixe, comme il a été dit § 260, au moyen de deux ancres dont l'une est représentée fig. 27, pl. 3. Ces ancres ont chacune deux boulons à clavette. Les entailles latérales des taques fig. 12 et 13, pl. 3, permettent de placer le seuil dans son logement.

263. Dimensions. — La grille a une longueur de 41 pouces anglais et une largeur de 3S,S pouces, ce qui donne pour la surface de cette partie 14SS,5 pouces carrés. Les barreaux de la grille, au nombre de 10 ou 11, ont 0"", OS. O^jOS de section et laissent entr'eux un intervalle de 0'",015. La couche de combustible sur la grille a ordinairement une épaisseur de 12 à IS pouces. Les barreaux de la grille sont placés presqu'au même niveau que la sole du four.

La hauteur du grand awie/ au-dessus de la grille est de Ils/s pouces et au-dessus de la sole de 1 2 1/2 pouces. Sa largeur est de 1 0 à 1 1 pouces. Le petit autel a la même hauteur au-dessus de la sole que le grand autel ; quelquefois, cependant, on lui donne une élévation un peu moindre. Sa largeur est de 8 1/4 .pouces.

Le seuil de la porte se place au même niveau que les autels, cependant il est bon de l'élever un peu au-dessus de ce niveau. Souvent on le place aussi de quelques pouces plus bas. La disposition du seuil influe sur l'affinage.

La sole a une étendue superficielle de 47S0 pouces carrés. Mais les briques qui couvrent les taques à air dépassent celles-ci de 3 pouces sur tout le pourtour, excepté aux coins où on les fait dépasser de 4 1/4 pouces

anglais pour arrondir les angles. La surface de la sole doit par conséquent être moindre de cette quantité. — Les taques de la sole n'ont que 1 1/4 pouce et la couche de scories qui les couvre 1,5 pouce anglais d'épaisseur ; il est remarquable que ces faibles épaisseurs soient suffi- , santés.

Nous savons déjà que la vot'Ue s'abaisse à mesure qu'elle approche de la cheminée, et qu'on lui donne en outre plus d'élévation, plus d'ouverture, sur le devant que sur le derrière du four, afin de compenser par une plus grande quantité de flamme la perte de chaleur qui se fait toujours sur le devant par l'introduction de l'air froid au moyen de la porte. Car la flamme se précipite toujours en plus grande abondance dans les passages qui ont beaucoup de largeur que dans les passages étroits. La quantité dont on relève la voûte sur le devant est de 2 1/4 à

3 1/2 pouces.

Les dimensions du rampant varient suivant la disposition des fours. A Couillet, on fait une distinction entre les fours tournés au nord et ceux dont la grille est placée au midi. Les premiers ne tirent pas aussi bien que les seconds, parce qu'ils sont moins exposés aux vents habituels, ce qui paraît tenir à des circonstances purement locales. La grille et le rampant ont la même ligne du milieu. Lorsque la flamme se retire de la porte, on fait avancer le rampant de quelques pouces vers la grille.

On cherche à modérer l'excès de tirage dans les fours dont le foyer est dirigé vers le midi, en diminuant la hauteur et la largeur du rampant. Un fort tirage exige un rampant étroit.

Dans les fours à puddler le fond du rampant est incliné d'environ 4S degrés à l'horizon. La voûte devient horizontale à partir du plan vertical qui passe par la ligne d'intersection du fond du rampant avec le fond de la cheminée. Le mur qui contient le floss est d'une demi-brique,

4 1/2 pouces environ plus loin que la ligne d'intersection susmentionnée. Par conséquent, l'élargissement que l'on remarque dans la cheminée N, fig. 8, pl. 3, ne commence qu'à une distance de 4 1/2 pouces du rampant. Voir §| 52 et 257. Longueur de la pipe du côté opposé au floss 2' 2" 1/2 anglais. Longueur réelle du côté du floss 2' 7". La longueur est supposée projetée sur un plan horizontal. — Ces dimensions ne se rapportent qu'aux fours à puddler qui sont à chaudière. Nous savons déjà que, dans ces fours, le tirage est plus actif que dans les fours à cheminée et qu'il faut chercher à remédier à l'excès de tirage par une plus grande longueur de pipe. Dans les fours à cheminée, l'élargissement dont nous venons de parler n'existe pas et la pipe a 28 pouces de longueur à partir du petit autel jusqu'à la cheminée.

CHAP. I. PARTIE MATÉRIELLE DE LA FORGE

Dans la cheminée (') des fours à cheminée on distingue trois parties, savoir, celle qui repose sur; les colonnes, celle qui est comprise entre les colonnes et le rampant et la partie inférieure du rampant. La hauteur de la cheminée au-dessus des colonnes est de 32 pieds dont IS appartiennent au premier prisme, 11 au second et 6 au troisième. La distance entre les colonnes et le rampant est de k pieds et le rampant près de la cheminée est élevé de 27 pouces au-dessus du sol. Le fond de la cheminée est élevé d'environ 6 pouces au-dessus du sol de l'usine, ce qui permet aux scories de s'écouler par le floss. La section de la cheminée est carrée et elle a 18 pouces de côté à partir des marâtres jusqu'au sommet; au-dessous des marâtres elle est plus étroite; depuis la pointe de la voûte jusqu'aux marâtres, on lui donne graduellement 14, 1 S et 16 pouces anglais de coté.

264. Durée des fours à jmddler. — Four à air. Autel : 15 jours. Voûte et bas de la cheminée : 8 à 9 mois. Murailles et rampant : 3 mois.

On indiquera plus loin les réparations journalières de l'enceinte de la sole. Sur 24 fours, il y en a constamment 2 ou 3 en réparation.

26b. Devis approximatif d'un four à puddler à air avec cheminée en briques supposé construit à Couillet en 1869.

A). Pour la construction du four et de la cheminée jusqu'aux marâtres, il faut :

2000 briques ordinaires à fr. 9,bO les 1000, ce qui fait fr. 19,00

IbOO briques réfractaires pour la cheminée et 2200 pour le four : total

5700 briques réfractaires de 5 k. chacune, à 51 fr. les 1000, soit . . » 114,70

800 kil. de mortier réfractaire, abstraction faite de l'eau, à fr. 15,S0 les

1000 k., ce qui fait » 10,80

2 mètres cubes de mortier composé de l™' Je chaux et de l^s de sable à

mortier, à fr. 6 le m', soit » 12,00

B) . Pour la cheminée à partir des marâtres jusqu'au sommet et pour les fondations, il faut :

1800 briques réfractaires, à 51 fr. les 1000, ci « 5S,80

b500 briques ordinaires, à fr. 9,50 les 1000, ci « b0,5S

1070 k. de mortier réfractaire, à fr. 15,50 les 1000 k., ci « 14,4b

de mortier calcaire ordinaire, à fr. 6 le m^, ci » 24,00

Total ou A) -t- B) égal à . . . fr. 50l7l0

C) . Nombre, désignation, poids et valeur des pièces eu fonte :

La taque fig. H pl. 5, pèse kil. 840

Deux taques fig. 12 pèsent ensemble 1600

A reporter. . kil. 2440

(1) Il n'est question ici des cheminées particulières des fours que pour mémoire, car aujourd'hui tous les fours sont à chaudière. Néanmoins les détails rapportés peuvent s'appliquer jusqu'à un certain point aux fourneaux de Seraing, auxquels on donne des ebaudières verticales servant de cheminées.

(«) Elle est à peu près la même pour les fours à récbaufifer que pour les fours à puddler.

(') Il faut également deux taques pareilles pour les fours à réchauffer ; mais les taques

Report . . . kil. 2i40

Deux taques fig. 15 ('), pèsent ensemble 1380

La taquo fy. M, pèse 520

La taque fig. 16 (2), pèse 180

» fig \7 » 102

» fig. 19 » . 15S

Les deux taques fig. 28 pèsent ensemble 158

La taque fig. 29 pèse Si

fig. 30 « 58

Autrefois les taques de sole pesaient respectivement I06, 194, 177 et

100 kil., en allant du pont de chauffe au pont de rampant, soit ensemble

627 k. , mais on porte actuellement co poids total à 910

La taque à anses du grand autel, fig. 54 et 5a, pèse 97

La taquo en forme d'équerre de l'autel pèse iOi

La taque du petit autel fig. 51 , pl. 5, pèse 37

» /?(/. 1 , pl . 4, pèse 80

Le seuil ^17. 20, pl. 5 pèse 61

Les deux ancres fig. 27, pl. 3, pèsent Ib

Les deux taques de pipe e, fig. 1, pl. 5, pèsent 100

Les deux sommiers de la grille pèsent ensemble. 162

Le sommier de chaufferie (tympe) 80

Les deux sommiers de la sole pèsent respectivement 94 et 67 kil., ci . . 161

Les trois taques qui supportent les murs de la chauffe pèsent ensemble . 213 Les deux taques fig. 32, pl. 3, placées de champ qui serrent les pieds

de la chauffe contre les taques d'encadrement pèsent ensemble .... 170

La porte du four fig. 22, pl. 5, pèse 78

Les ferrures du tisard fig. 23 à 26; pl. 3 pèsent 70

Le demi-cadre qui se place devant le Iloss de la cheminée pèse. ... 20

Les 4 colonnes de la cheminée pèsent 1680

Les 4 marâtres et les 4 appuis de colonnes (marâtres de fondation) de la

cheminée pèsent 1160

Le registre de la cheminée et le chapiteau pèsent ensemble .... 180

Total de la fonte ou C) . . . kil. 10382 La valeur de ces 10382 kil. de fonte à raison de fr. 14,80 les 100 kil. est de. fr. 1803,39 D). Objets en fer ductile.

Fer laminé pour ancres 222 kil. Fer forgé pour ancres et le levier du registre. Poids 618 kil. Valeur ii raison de 50 fr. les 100 kil fr. 184,30

2 cadres de fer pour la partie de la cheminée comprise entre les colonnes.

Ils pèsent 20 kil., soit 6,00

Barres d'ancrage pour la cheminée. Poids 300 kil. Valeur, à raison de

22 fr. les 100 kil 66,00

A reporter. . . . fr. 286,30

pour ces fours ont 10 pouces de moins en largeur, parce qu'il doit y avoir plus d'espace libre pour la porte. — Afin d'en diminuer le poids et de pouvoir les manœuvrer, on y ménage des trous circulaires comme l'indiquent les traces sur la figure.

(') Ces taques existent aussi pour les fours à réchauffer, mais elles ont une largeur moindre de 6 pouces. — On les allège aussi par des ouvertures circulaires de grandeurs diverses. Voir la figure.

{') Les taques fig 14, 18 et 16 sont les mêmes dans les fours à réchauffer.

(') Le châssis de la porte a 11/2 pouce anglais d'épaisseur, le seuil 2 1/2 pouces et la taque de chio qui supporte le seuil 3/4 pouce.

CHAP. I. PARTIE MATÉRIELLE DE LA FORGE. 201

Report. . . . fr. 2S6,50 Tirants- ou boulons du four. Poids 150 kil. Valeur, à raison de 22 fr.

les 100 kil 35,00

Barreaux de grille. Poids 2S0 kil. Valeur, à raison de 17 fr. les 100 kil. . ■i2,S0 Clavettes, levier de la porte, demi-cercle qui sert d'appui à ce levier.

Poids ISO kil. Valeur, à raison de 22 fr. les 100 kil 33,00

Chaînes de la porte et du registre. Poids 54 kil. Valeur, à raison de 27 fr.

les 100 kil 9,18

E) Main-d'œuvre :

Prix d'entreprise de la maçonnerie du four, de 80 à 120,00

Prix d'entreprise de la maçonnerie de la cheminée, de 60 à 130,00

Total du fer ductile et de la main-d'œuvre (D et E) fr. 644,18

Ainsi, d'après les données qui précèdent, le prix d'un four à puddler avec

cheminée particulière, construit dans l'arrondissement de Charleroi,

revient à :

1" Pour la construction du four et de la cheminée (A et B) fr. 301,10

2" Pour les pièces en fonte (C) 1508,59

3° Pour les objets en fer ductile et la main-d'œuvre (D et E) 644,18

Total général. . . . fr. 2450,67

Remarque. Les frais de construction d'un four à réchauffer sont les mêmes que ceux d'un four à puddler, excepté que dans le premier les taques pèsent 1500 k. de moins.

b) FOURS A CIKCOLATION d'eAU.

266. Applications. — Ces fours se construisent de la même manière que ceux à air, excepté que les taques à air, au lieu d'être simples comme dans les fours à air, présentent, sur la face tournée du côté du passage d'air, un canal dans lequel on entretient un courant d'eau. Les fours à air étant employés pour fabriquer des fers ordinaires, on se sert généralement des fours à eau, c'est-à-dire, dci fours à parois rafraîchies par un courant d'eau, pour la fabrication des fers de qualité, tels que les fers à fins grains et l'acier. L'eau refroidit mieux la garniture des parois de fonte (le cordon) que l'air, ce qui affaiblit la réaction de l'oxyde de fer sur le carbone, tant à cause de cette basse température que parce qu'un cordon froid cède difficilement des parties riches aux scories du four ; delà résultent des scories plus pauvres et une décarburation plus lente. Dans les fours à acier on doit modérer l'action des scories de la sole sur la garniture três-oxydée de l'enceinte, parce que les scories plus siliceuses de ces fours attaquent plus fortement cette garniture que ne le font les scories basiques des fours à fer ordinaire.

Dans les fours à eau, la fonte ne bouillonne pas aussi fort ni aussi longtemps que dans les fours à air, ce qui expose à laisser du fer demiaffiné sur la sole, principalement lorsqu'on affine des fontes grises. Après le bouillonnement, le fer devient plus sec que dans les autres fours ; aussi le puddleur peut mieux dégager les parties du métal, les

retourner plus facilement et les présenter mieux à l'air. Les fours à eau donnent un fer tendre, bien nettoyé, propre à la fenderie, très-convenable pour tôles et pour bourrelets de rails, non-seulement par la raison indiquée, mais encore parce que, dans cette application, l'on n'y emploie pour cordons que des riblons oxydés ou des scories riches, sans minerai ni calcaire, ou même point de cordon en faisant seulement jaillir, dans ce dernier cas, une petite quantité de scories du four sur les taqucs d'enceinte pour les préserver. Enfin, la sole de ces fours n'a pas besoin d'être rafraîchie à l'eau aussi souvent que celle des fours à air, dans le rapport de 1 à 2, du moins en général.

Comme les fours à eau sont plus froids que les fours à air, la sole y est plus petite, mais la grille plus grande et le tirage de la cheminée plus fort, ce qui augmente la consommation de combustible et le déchet. Les fours à eau dont on se sert pour fers à bourrelets de rails font une exception en ce sens qu'on n'y emploie pas ces moyens de compenser la perte de chaleur. Les fours à eau se maintiennent mieux ou n'exigent pas des réparations aussi fréquentes que les fours à air.

Il paraît que les fours à eau sont d'origine allemande. En 1836 ils étaient déjà très-répandus en Allemagne, mais la garniture en une pièce paraît avoir été installée pour la première fois vers 1840 à Ronsdorff, à une lieue d'Elberfeld.

267. Cordon en une pièce. — On coule toute la garniture d'une pièce en bonne fonte grise, en donnant à la paroi du canal du côté du four une épaisseur suffisante et en soutenant le noyau aux quatre angles par des traverses en fer a, pl. l'i, fig. 2 et 3. Lorsqu'on extrait le noyau après la coulée, il faut veiller à ce qu'il ne reste aucun grain de sable dans le canal, puis on bouche hermétiquement à vis les ouvertures qui ont servi pour celte extraction et qui proviennent des traverses a susmentionnées. L'eau, reçue d'abord dans un bac alimentaire b, faisant fonction de soupape de sûreté, arrive par le milieu de la rustine et s'écoule de part et d'autre de la porte de travail dans un canal souterrain. Le courant d'eau remplit toute la capacité du passage et il n'acquiert pas une température supérieure à 80° C. L'eau, qui ne doit jamais manquer, forme un courant lent sans déposer de matière boueuse. On peut aussi se borner à faire arriver dans le canal un mince filet d'eau dépassant peu la quantité qui s'évapore. Les tubes de sûreté dégagent alors la vapeur produite.

Dans un four travaillant en fer de qualité, par exemple, en fer à fins grains, une garniture d'une seule pièce dure un an, mais peut aussi avoir une durée beaucoup plus longue. Ainsi il paraît qu'on a pu voir en 1854 à Nachrodt, près d'Iserlohn, en Westphalie, un canal pareil d'une

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seule pièce coulé à l'usine de Sayn et encore intact ou parfaitement conservé au bout de treize années de service.

Les cordons à eau en une pièce sont difficiles à mouler et l'enlèvement de leur noyau exige un travail long et pénible. S'ils viennent à se brûler ou à se fendre dans le four, ce qui peut arriver, on perd une grande pièce difficile à remplacer et exigeant la démolition d'une partie considérable de la maçonnerie du four. Étant cliaulfés plus fortement du côté de l'autel que du côté de la rustine, la vapeur produite en plus grande quantité d'un côté que de l'aulre refoule l'eau, de sorte que l'alimentation n'a plus même lieu. Dans ce cas l'eau est projetée violemment par le bac d'alimentation, placé généralement au-dessus de deux fours accouplés. Comme c'est surtout lors de la mise à feu que cet inconvénient se présente, il faut veiller à ce que le courant soit bien établi avant de rallumer les fours. Une fois la circulation en bonne marche, il n'y a plus de difficulté sérieuse à combattre.

268. Cordon en deux pièces. — Aujourd'hui on forme la garniture de deux pièces comprenant l'une et l'autre un autel, la moitié de la paroi du fond et la partie correspondante du côté de la porte, ce qui, non-seulement permet d'extraire la garniture sans démolir le four, mais dispense, en outre, de remplacer tout le conduit lorsque l'une des moitiés est hors de service; mais la dilatation inégale que les cordons partiels éprouvent à chaque rallumage du four finit par détruire les maçonneries.

La jonction peut avoir lieu du côté de la rustine du four au moyen d'une frette en fer, ou bien par des boulons réunissant des oreilles à l'un et l'autre conduit, et l'introduction de l'eau dans les deux peut s'effectuer par un tube de cuivre formant une courbe pour la dilatation. Celle-ci peut faire casser les boulons qui réunissent les deux pièces et alors on perd celle qui ne reçoit plus le courant d'eau.

Les fig. 4 et S, pl. il, représentent, à l'échelle de 1 /2 pouce par pied anglais, le plan et une coupe par BB, fig. 4, de l'enceinte à eau en deux pièces employée aux fours à puddler de Michelstadt, en Hesse, du Phénix à Ruhrort, dans la Prusse rhénane et à diverses autres usines. A, conduits d'eau. Pour mouler ces pièces, on laisse dépasser les noyaux et on bouche, après les sorties, avec des tampons en fer taraudés dans les bacs. — • b, tenons (Haken, bacons) coulés à la sole et empêchant le bac de se mouvoir, c, rainures ménagées dans le haut et dans le bas du conduit pour la facilité du placement et la stabilité du logement.

A Seraing, on emploie le même système, excepté qu'on donne à la garniture une forme plus arrondie. Voir pl. 10, fig. 18, qui représente une coupe en plan de l'appareil de cette usine, à l'échelle de 1/40. Dans le

système allemand, l'ouvrier a plus de peine que dans l'autre à atteindre avec SCS outils les coins où s'ammoncèlent des loups, le travail peut y occasionner des dégradations et il n'est pas aussi facile d'extraire par la porte une moitié usée du cordon, comme aussi de la remplacer par une neuve. A Seraing, les tuyaux qui amènent l'eau du bac alimentaire dans le cordon ont 1/2 pouce de diamètre.

A Michelstadt, où l'on traite des fontes au bois, les enceintes durent six ou sept ans. A Ruhrort, la durée en est de trois ou quatre ans, et c'est presque toujours le manque d'eau qui les fait périr. A Seraing, les cordons ne durent que cinq mois, en moyenne, ce qui peut tenir à la nature corrosive des fontes que l'on traite.

c) FOl'RS MIXTES.

269. Description. — Les autels sont à eau et tout le reste du cordon est à circulation d'air. L'alimentation des autels se fait comme à l'ordinaire par un baquet supérieur et les eaux sortent du côté antérieur du four. Les fours à air et à eau seraient préférables aux fours entièrement à eau, parce qu'ils saisiraient moins brusquement la fonte que ces derniers. Généralement les autels des fours à eau et à air sont à eau à la partie supérieure et à air en dessous.

Les fig. S, 6 et 7, pl. 6, représentent un four mixte de Couillet à l'échelle de 1/50. Fig. 5, plan ; fig. 6, élévation ABD en coupe ; fig. 7, coupe CBD.

270. Avantages. — Les autels à eau procurent une économie de minerai dans le cordon et d'autres matières, telles que les scories, les battiturcs des marteaux ou des cylindres, etc., que l'on ajoute pendant le puddlage, ou au commencement de l'opération, pour entretenir la sole, former le bain de scories nécessaire, faciliter le travail, diminuer le déchet et améliorer la qualité du fer. Suivant Hackney, les fours munis d'autels à eau réduisent la consommation de minerai pour le cordon en moyenne de 4-2 k. par charge, outre la quantité usuelle de scories calcinées.

Hackney a mesuré l'eau qui passe par les autels et il a trouvé : 1° que la quantité d'eau dépensée ainsi pour un four est de H'',o37 par minute, 2° que dans ce passage sa température s'élève de 4.»,/t5 C.

Il résulte de là que la quantité de chaleur emportée par heure est de 3,000 calories. Si cette chaleur était réellement perdue, il suffirait de 4 ou b k. de houille pour la réparer.

271 . Poids des pièces d'un four à puddler mixte de Seraing. — Cuvette en trois pièces (sole) 910 k., grand autel (à eau) petel

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