DU PDDDLAGE POUR FER

ARTICLE PREMIER

NOTIONS GÉNÉRALES

291. Sommaire du travail. — Le puddlage, ou le travail qui s'exécute dans les fours à puddler, est l'affinage proprement dit, c'est-àdire, l'opération par laquelle on convertit la fonte en fer ductile (ou en

acier), en la dépouillant de la plus grande partie de son carbone et de ses impuretés, telles que le silicium, le soufre, le phospliore, le manganèse, etc.

L'opération consiste à faire fondre la fonte sur la sole du four avec une suffisante quantité de scories dites riches, formées de silice et d'un excès d'oxyde de fer, à brasser vivement et sans ioterruption les deux liquides au contact de l'air et de la flamme, jusqu'à ce que l'élimination du carbone et des impuretés, effectuée par le réactif employé, ait transformé la fonte liquide en fer infusible. Le métal est ensuite façonné en boules d'environ 40 kilogr., appelées balles, loupes ou lumps, que l'on extrait successivement du four afin de les soumettre aux appareils de compression et d'étirage.

Il n'y a en réalité qu'un seul agent immédiat de l'affinage, c'est l'oxyde de fer (le sesquioxyde) contenu dans la scorie riche employée : son oxygène se porte sur le carbone de la fonte pour former du gaz oxyde de carbone qui se dégage en faisant bouillonner la masse liquide et vient brûler à la surface du bain ; sur le silicium, le manganèse, etc., pour donner de la silice, du protoxyde de manganèse, etc., qui se dissolvent en combinaisons diverses dans les scories ; peut-être sur une partie du soufre pour produire du gaz acide sulfureux volatil et sur le phosphore, avec formation d'acide phosphorique soluble dans les scories.

A la vérité, l'air atmosphérique qui entre par la porte de la sole et l'acide carbonique contenu dans la flamme du four exercent aussi une action très-forte sur le métal, mais cette action n'est qu'indirecte, car elle n'a d'autre effet que de rendre les scories plus riches et plus énergiques par l'oxyde des battitures qu'elle produit.

La méthode d'affinage que nous venons de résumer et qui est la seule actuellement suivie en Belgique, porte le non! de puddlage par bouilloymement, à cause du gonflement extraordinaire et du mouvement tumultueux qui se produisent dans la masse en élaboration durant la période du travail caractérisée par le départ du carbone (').

Indépendamment de celte méthode, on en connaît plusieurs autres, notamment les méthodes dites à Veau, que l'on suivait autrefois et dans lesquelles, à la place des scories, on employait de l'eau et de l'air comme agents de l'affinage. Ici encore l'action des réactifs employés n'était qu'indirecte.

(') Le mérite de l'invention de ce puddlage, aussi appelé puddlage humide ou gras, par opposition à l'ancienne méthode sur des fonds en sable, qui constitue le puddlage sec ou maigre, est attribué à Joseph Hall, des forges de Bloomfield, dans le Staffordshire, qui a établi ses droits à la priorité dans une brochure publiée en 18S7.

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Je décrirai d'abord, avec tous les détails qu'elle comporte, la méthode par bouillonnement, ensuite je traiterai succinctement des autres méthodes.

292. Personnel des employés. — Outre le chef de fabrication chargé de la haute surveillance dans foutes les sections dont se compose la fabrique de fer, il y a, à Seraing, pour 4-3 fours à puddler, deux chefs puddleurs, l'un pour le jour et l'autre pour la nuit, deux contre-maîtres de jour et deux de nuit, deux chefs peseurs qui inscrivent sur des plaques en tôle, fournée par fournée, les consommations et les produits de chaque four, et un employé de jour seulement qui fait un relevé des nombres inscrits sur les plaques de tôle. Les chefs puddleurs contrôlent ces relevés, ordonnent et vérifient les mélanges de fontes à puddler et partagent les travaux des contre-maîtres. Ceux-ci surveillent la marche des fours, le classement des fers, etc., et, à la fin de chaque pause, ils relèvent dans un carnet toutes les consommations et toutes les productions aux fours.

295. Ouvriers des fours. — Il faut pour chaque four deux puddleurs et deux aides, et ces ouvriers sont partagés en deux sections qui se relèvent toutes les 12 heures.

Le travail commence dans la nuit du dimanche au lundi, à minuit, et finit le samedi , à midi. Ce chômage permet de visiter et de réparer les fours.

La visite se fait le dimanche au matin par l'un des contre-mai très du puddlage et par l'un des maîtres puddleurs. Ce dernier brise les crasses dans le four et arrache les taques brûlées, avant que les travaux de réparation à effectuer par les maçons ne commencent. Le fourneau réparé, le maître puddleur revient pour regarnir l'enceinte avec des minerais ou des massaux de fours à puddler.

Les fonctions de l'aide consistent à chauffer le four, à conduire les loupes au marteau, à nettoyer la grille, à chercher les scories pour le puddlage, à relever de temps à autre le maître puddleur, et en général, à faire tout ce que celui-ci ordonne. Le maître est seul responsable, il fait les travaux les plus importants, confectionne les loupes, dirige le four, etc.

Le métier de puddleur exige une grande pratique, de l'adresse, de l'intelligence et de la force. Sous ce dernier rapport, la pause de 12 heures est trop longue, et il conviendrait de ne pas avoir des ouvriers plus âgés que 40 ans ('). Il est toujours facile de distinguer le maître à l'entrain avec lequel il travaille, à sa vigilance, etc.

(') La plupart des puddleurs travaillent jusqu'à l'âge de cinquante ans. Ils meurent généralement de 45 à 50 ans et la pneunomie ou l'inflammation des poumons, due aux fortes variations de température aggravées par un travail musculaire épuisant, est la cause la

J'indiquerai plus loin les salaires qu'on paye à ces ouvriers : ils sont basés sur la quantité et la qualité du fer fabriqué et sur la consommation de charbon.

On passe aux puddleurs un déchet déterminé sur les fontes et une consommation fixée de combustible. Après l'ébaucliage du fer puddlé, on le pèse et on le classe, en examinant la cassure de toutes les barres d'ébauché produites pendant 12 heures. Si la consommation et les déchets sortent des limites voulues, ou que l'affinage n'ait pas été fait convenablement, le maître puddleur encourt des reproches ou des amendes.

294. Outillage et objets nécessaires. — Les outils du puddleur sont :

1» 4 rabots, espèces de ringards d'environ 2'", 50 de longueur, ayant une de leurs extrémités aplatie et repliée en équerre. Ces outils servent à diviser et à brasser le métal, et à former les loupes.

Chaque rabot pèse environ 18 kilog. Le crochet a 5" de longueur. Tout l'outil a une longueur de 9 pieds 3 pouces anglais jusqu'au crochet. La partie de l'outil que l'ouvrier prend en main est arrondie. Cette partie forme le tiers de la longueur totale. Elle a 1 i/s pouce de diamètre. La partie carrée a 1 a/s pouce de côté.

2" 4 ringards biselés, pour détacher le métal de la sole et le brasser. Ils ont les mêmes dimensions que les rabots et présentent aussi une partie ronde et une partie carrée.

3° Un marteau de \ kilog., avec lequel le puddleur frappe sur le rabot ou sur le ringard pour faire tomber les scories qui y adhèrent.

4" Une spadelle ou palette pour raccommoder le cordon des fours avec de la mine ou avec des scories, lorsqu'il se trouve dégradé et pour charger au besoin la fonte.

S" Une louche pour projeter de l'eau sur la sole ou sur le métal fondu.

6° Un petit crochet pour ôtcr et remettre le tampon du regard de la porte.

7» Un petit ringard à biseau pour percer le trou de floss sous le seuil de la porte.

8" Un marteau de S kilog., pour déboucherie floss, casser la fonte, etc. 9" Une tenaille pour tirer les loupes du four. 10° Une pelle pour charger la grille et enlever les crasses qui tombent pendant le brassage, dans la méthode de puddlage par bouillonnement. 11° Un petit rabot pour faire le feu.

12° Un sabre pour piquer la grille.

plus fréquente de leur mort. La lumière éclatante du four les expose, en outre, à la cataracte.

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13° Un petit crochet de fer rond de 1/2 pouce de diamètre pour nettoyer la grille.

14" Un petit chariot pour conduire les balles aux cingleurs.

15" Des tenailles pour retirer les barreaux de la grille.

16» Une feuille de tôle que l'ouvrier place devant le cendrier pour s'abriter de la chaleur quand il nettoyé la grille.

17° Un balai.

Il y a près de chaque four une grande bâche en fonte contenant de l'eau pour rafraîchir les rabots et les ringards biselés. C'est dans cette bâche que le puddleur ou son aide puise l'eau à projeter dans le four. Cette bâche pèse environ 700 kilog.

En avant du tisard se trouve une certaine provision de houille pour le service du foyer, et, à côté de chaque four, il y a quelques gros morceaux de minerai de fer ou de masseaux d'affînerie et une petite quantité de terre grasse pour le raccomodage du four, lorsque celui-ci est à air. Les crasses de cinglage ou d'ébauchage, dont l'ouvrier peut avoir besoin, sont déposées près du four à côté de la bâche à eau. Près de chaque four, on trouve aussi de petits tas de fonte réduite en morceaux de 15 à 30 kilog. Chaque chargement se compose d'un de ces tas.

295. Service des fontes. — Le personnel de ce service comprend un maître peseur et un nombre d'aides variable avec le nombre des fours en activité. La composition et le poids de chaque charge étant déter minés, le maître peseur tient note des quantités et qualités des fontes qui sont envoyées à chaque four. La pesée faite, chaque charge est conduite au moyen d'une brouette au four auquel elle est destinée. La pesée ne se fait que le jour, de sorte qu'on doit approvisionner chaque four de la fonte nécessaire pour le travail pendant 24 heures. Cette fonte, déposée devant chaque four, forme des tas dont chacun compose une charge, ou bien des piles à claire-voie dont chaque mise ou rangée horizontale constitue une charge. Pour se rendre compte du nombre des charges envoyées à chaque four, on fait au bout de la semaine un relevé des fournées entrées au puddlage à ce four et des fournées sorties.

296. Combustibles. — Le meilleur est le plus gras, qui donne la flamme la plus longue, la plus abondante et la plus durable et qui est en morceaux de quelques centimètres cubes ; mais c'est là précisément le charbon qu'on ne donne pas aux puddleurs : il est réservé pour les fours à réchauffer où l'on fabrique des tôles, des fers marchands de première qualité et, en général, des fers qui exigent le plus de chaleur pour se souder. Le puddlage des fers extra a lieu au moyen d'une qualité de charbon ordinaire en gaillettes mélangées avec moitié de tout venant, et celui des fers ordinaires au moyen du tout venant seulement.

Le service des combustibles se fait par un surveillant au las et par un nombre d'ouvriers qui varie avec celui des fours en activité. Le surveillant doit inscrire sur la tôle des produits d'ébauché les consommations à chaque four par 1 2 heures.

A Seraing, on charge le charbon dans des waggons d'une contenance de 800 k. Ils sont conduits par des chevaux sur des chemins de fer, pesés sur une balance à bascule, puis repris par quatre ouvriers qui les conduisent à la main au pied des fours.

Un surveillant spécial tient note de tous les combustibles déchargés auprès de chaque four.

297. Service des cendres. — Un ouvrier nettoie les cendriers de six fours. Il transporte les cendres au moyen d'une brouette sur une place voisine. Reprises ensuite au moyen de galiots traînés par des chevaux, elles sont réunies sur un tas où des femmes les soumettent à un triage, pour en extraire les escarbilles, c'est-à-dire, les parties combustibles.

298. Service des mines pour cordons de sole. — L'un des puddleurs du four va les prendre, au moyen d'une brouette, au tas où se trouve un surveillant qui les lui délivre sur un bon du contre-maître.

299. Contrôle du puddlage au Creusot. — De toutes les opérations qui s'excécutent dans un laminoir, la plus importante est sans contredit le puddlage, puisque c'est d'elle que dépendent la qualité des fers et l'économie des consommations, partant le succès de l'usine. Rarement les réchauffages les plus dispendieux enlèveront au fer les impuretés que le puddlage y aura laissées. Aussi voyons-nous partout cette opération entourée de soins particuliers et soumise à une surveillance de tous les instants, mais c'est au Creusot que l'on trouve institué le système de contrôle le plus méthodique et le plus digne d'être pris pour modèle.

Pour 40 fours à puddler au moins, il y a, indépendamment du chef de fabrication et des surveillants, tant de jour que de nuit, six peseurs et six casseurs, payés à l'entreprise ou par 1000 k. et divisés en deux brigades, l'une pour le jour et l'autre pour la nuit.

Le produit de chaque four, chaude par chaude, est pesé durant chaque pause par deux ouvriers, sous la surveillance d'un chef peseur, qui note les poids et les inscrit sur un tableau, puis il place le tableau dans un cadre vitré dont il conserve la clef.

Deux des ouvriers du second groupe cassent les barres à un bout et les classent d'après l'aspect de la cassure, par exemple en n'M, 2 ou 3. Le troisième ouvrier de ce groupe transporte le fer et fait les lots en formant un tas particulier des barres de chaque numéro.

Pour casser les barres, on se servait autrefois d'un marteau ordinaire

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à main et d'une enclume en fonte ordinaire (bloc d'essai) présentant latéralement des entailles qui étaient destinées à recevoir les barres par l'extrémité à abattre et dans lesquelles on serrait celles-ci au moyen d'un coin en fer. Il y avait plusieurs de ces enclumes placées à proximité des tas de barres à essayer ; elles étaient, du reste, mobiles et on pouvait à volonté les faire avancer d'un tas à l'autre.

Actuellement ce travail se fait à laide de petits marteaux-pilons analogues à celui que nous décrirons plus loin ; ces marteaux ont permis de diminuer le nombre des ouvriers casseurs et de supprimer les blocs d'essai.

Les ouvriers chargés du cassage doivent aussi transporter au moyen d'un chariot ou waggon les extrémités abattues des barres dans une vaste salle d'exposition placée au milieu de l'usine et présentant autant de compartiments qu'il y a de fours ; ils mettent les échantillons des barres de chaque four dans le compartiment assigné à ce dernier.

Dès le matin, un employé du bureau relève sur un tableau les consommations de combustible et les déchets de chaque four.

Tous les jours, vers 9 à 10 heures du matin, une commission, composée du chef de fabrication, d'un employé du bureau et d'un surveillant du puddlage ou d'un autre homme de confiance, se réunit dans la salle d'exposition pour classer les produits et dresser un tableau d'après lequel les puddleurs sont rétribués.

Il y a trois sortes de primes, savoir pour l'économie du charbon, la qualité des produits et le déchet, et l'on distingue aussi trois tarifs ou classes pour le payement des salaires. Les ouvriers de la première classe reçoivent une prime et le salaire complet, ceux de la seconde classe le salaire complet seulement et à ceux de la troisième classe on fait subir une retenue.

Pour les fers ordinaires, on utilise les scories des marteaux et des cylindres ébaucheurs, et pour le fer fort, on recueille avec un soin tout particulier les écailles des trains marchands, à tôle, etc.

300. Méthode de triage des fers puddlés adoptée à Low Moor. — Tout le secret d'une bonne fabrication résidant dans le soin que l'on met à assortir les matières premières ou brutes employées, nous rapporterons à la fin de ce chapitre le mode de classement adopte à l'usine de Low Moor qui, à cet égard, doit également servir de modèle.

301. Pilon d'essai monté à Ougrée. — Cette machine se trouve représentée, à l'échelle de 1/24, pl. 12, fig. i et 5, en élévation vue de face et en profil, avec des côtes en mesures prussiennes, e, enclume en fonte : elle est en deux pièces, ce qui permet de remplacer la partie supérieure lorsqu'elle se trouve usée, p, pilon adapté à sa tige t, à l'aide

d'un étrier soudé à celle-ci. g, g, guides en fer rond fixés en bas, au moyen des supports en fonte s, aux pièces en bois b, et en haut aux crapaudines c, boulonnées aux pièces en bois 6'. q', poulie dans la gorge de laquelle se meut la tige du pilon : elle est à axe fixe, q, poulie susceptible d'être rapprochée ou éloignée de la poulie q', au moyen du levier l, manœuvré par une tige en fer à la portée de l'ouvrier. Lorsqu'on fait avancer la poulie q vers la poulie q' , la tige t, serrée, pincée ou grippée comme dans une cannelure de laminoir, entre ces deux organes en mouvement, se soulève en vertu d'un frottement dont on peut augmenter l'efficacité en donnant une forme plus ou moins évasée du dedans au dehors à la gorge de la poulie q' , c'est-à-dire en rendant les joues de cette gorge plus ou moins coniques. Pour ne pas compliquer le dessin, on a figuré le levier / tourné à droite du casse-barres ; sa position réelle est, au contraire, vers la gauche. P, poulie motrice en communication avec la machine à vapeur à l'aide d'une courroie z. a, arbre de cette poulie supporté par les crapaudines en fonte c, c et c'. V, volant qu'on a supprimé à Ougrée, avec la crapaudine c'.

Le poids du pilon, y compris celui de la tige, est d'une centaine de kilogrammes. Sa levée, qui est d'au moins deux mètres, peut être portée à trois mètres.

Le casse-barres fait gagner à peu près la moitié de la main-d'œuvre nécessitée par les blocs d'essai. Desservi par deux ouvriers, qui travaillent seulement le jour, il permet de casser la production totale de quinze fours à puddler, savoir IS fois 2,200 k. de fer ébauché, soit 33,000 k. de barres. Les casseurs font aussi le classement des fers.

La transmission du mouvement par des courroies étant défectueuse, on vient de remplacer celles-ci par un cylindre à vapeur d'environ 6 pouces de diamètre et d'une hauteur égale à la levée du marteau, et la vapeur agit comme dans un cylindre à vapeur ordinaire sous le piston, pour le soulever, et sur le piston, pour en accélérer la descente. Par ce moyen, on dépense moins de force que dans l'autre système, on fait deux fois plus d'ouvrage et l'ouvrier chargé de manœuvrer l'appareil, est moins fatigué. Deux ouvriers cassent en 6 ou 7 heures de temps les barres produites pendant 24 heures par IS fours. L'un de ces ouvriers fait fonctionner le marteau et porte les bouts cassés dans le casier des épreuves, l'autre prend les barres sur les tas et les place sous le marteau.

Chez Jowa et C'% à Liège, un casse-barres desservi par deux hommes, casse par mois de 24 jours 500,000 k. de fer ébauché fin grain et fer fort en morceaux de 8 à 1 S k. En outre, les casseurs pèsent les fers à la sortie du laminoir, les classent et en font l'expédition ; mais il faut

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observer que les barres sont amorcées ou entaillées à chaud aux endroits où la cassure doit avoir lieu, de sorte qu'un coup suffît pour les rompre: ce travail préparatoire se fait par de jeunes ouvriers sur le banc de dressage.

Le casse-barres monté à Seraing contient SbOO k. de fonte et coûte, avec sa petite machine motrice, une somme de 3000 fr.

302. Principes de l'affinage. — Pour obtenir un fer de qualité, il faut : 1° faire un choix convenable de la fonte, car des raisons d'économie s'opposeront toujours à ce qu'on multiplie les opérations de l'affinage en grand de manière à extraire un fer parfait d'une fonte défectueuse ;

2° L'affinage doit se faire de telle manière que l'élimination des impuretés ait lieu avant la décarburation, car le départ du carbone donne un métal infusible qu'on ne peut mettre en contact parfait avec les réactifs employés et d'où, par conséquent, il est difficile, pour ne pas dire impossible, d'expulser les matières étrangères : par impuretés, on entend principalement le silicium et le manganèse, attendu que le soufre, cntr'autres, ne se dégage que vers la fin du travail ;

3° Les fontes et les scories, servant de réactifs, doivent acquérir une grande fluidité, ce qui, en retardant la décarburation et en rendant le contact de la fonte et des réactifs plus intime, favorise le dégagement des matières nuisibles et procure un fer homogène : c'est surtout pendant le bouillonnement qu'on doit maintenir le four aussi chaud que possible, tant pour obtenir la meilleure qualité de fer, que pour rendre les scories plus liquides et empêcher qu'elles ne soient emprisonnées dans le fer par le cinglage et l'étirage ;

4» Comme le fer affiné forme une masse infusible à laquelle il faut faire subir une série d'élaborations mécaniques pour lui donner la continuité et l'homogénéité nécessaires, et surtout afin d'en expulser les scories interposées, il est nécessaire que celles-ci conservent leur fluidité, même à la fin du travail : si elles étaient pâteuses, après le départ des diverses impuretés, elles resteraient dans le métal en mélange et le rendraient défectueux à chaud ;

5" Le four où s'exécute l'opération doit permettre à l'ouvrier de surveiller le bain d'affinage, de suivre pas à pas la marche du travail et de faire, en temps opportun, les changements et les additions commandées par les circonstances.

303. Fers qu'on fabrique. — On distingue trois groupes de fers, savoir : les fers forts à fins grains ou à grains aciércux, les fers forts à nerf et les fers tendres, caractérisés par une cassure à facettes; et chaque groupe comprend diverses variétés. Ainsi les fers nerveux, par

exemple, peuvent être à nerf plus ou moins fin, et le nerf peut être : l" blanc et long, 2° blanc et court, 3» blanc et court, entremêlé de fins grains, i" foncé et long, S» foncé et court, 6° foncé et court, entremêlé de gros grains ou de facettes ; ce dernier fer est celui qu'on désigne sous le nom de fer métis.

Dans la classification des forges, le fer à fins grains est désigne par le n° S. Parmi les fers à nerf blanc et long, on distingue les fers de masse et les fers simplement puddlés de fonte. La première qualité de fer de masse porte le n" 4, la deuxième le n" 3 et la troisième le n" 2. Quant aux fers puddlés de fonte, ils sont numérotés de la manière suivante : le n" -4 est caractérisé par un nerf blanc et long, le n" 3 se compose de parties égales de fer à nerf blanc et court et de fer à nerf foncé et long, le n" 2 s'obtient en formant un mélange de parties égales de fer à nerf blanc, entremêlé de fer à fins grains, et en ajoutant au mélange i/e de fer à nerf court et foncé, entremêlé de gros grains ; et le n° 1 est un mélange à parties égales de fer à nerf court et foncé et de fer tendre proprement dit. Les mélanges se font en composant les paquets à réchauffer dans les proportions voulues. Lorsqu'on n'a pas les quantités nécessaires de fer de puddlage à nerf blanc et long, on prend du fer de masse pour le remplacer. Le fer tendre à l'état pur s'emploie pour bourrelets de rails.

Comme le mode de travail à suivre dans le puddlage ne dépend pas seulement du produit que l'on veut fabriquer, mais encore de diverses autres circonstances, notamment des propriétés de la fonte qu'on emploie, les procédés décrits plus loin pour la production des diverses espèces de fers doivent être considérés comme des exemples et non comme des méthodes générales. Si on voulait envisager l'opération sous un point de vue moins particulier, on pourrait prendre pour type la fabrication de l'acier qui exige le plus de soins, et grouper tous les procédés de puddlage autour de cette fabrication.

304. Des fontes. — Influence de leur couleur. — Les fontes blanches sont, en général, plus faciles à décarburer que les fontes grises, pour les raisons suivantes, savoir : l" avant de fondre, elles deviennent pâteuses, tandis que les fontes grises se liquéfient brusquement : or, une masse pâteuse offre un contact plus prolongé et plus efficace avec les agents de la décarburation qu'une masse liquide qui, en raison de sa mobilité, se dérobe sans cesse à leur action ; 2° les fontes blanches se liquéfient généralement à une température plus basse que les fontes grises : lorsqu'on grille la fonte, les progrès de la décarburation sont en raison de la température; mais à la température de la fusion, la décarburation se fait d'autant plus rapidement que la chaleur est moins intense, car l'aflinité

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du carbone pour le fer augmente avec la température, lorsque celle-ci est très-élevée ; ne voyons-nous pas, en effet, la fonte absorber des quantités de plus en plus grandes de carbone à une très-haute température et les expulser par le refroidissement sous la forme de graphite? A la vérité, l'affinité de l'oxygène pour le carbone augmente aussi avec la température, mais toutes les opérations du puddlage prouvent que cette augmentation n'est pas aussi forte que l'autre ; 3" il paraît que les fontes grises ne peuvent se décarburer à des températures qui dépassent celle de leur fusion, puisque, dans les fours à puddler et dans d'autres foyers d'affinage, la décarburation ne commence qu'après la transformation des fontes grises en fontes blanches ; &" toutes choses égales d'ailleurs, les fontes grises renferment plus de silicium et peut-être de manganèse que les fontes blanches : or, il paraît que ces substances sont un obstacle à la décarburation (v. art. S de ce chap.).

En général, les fontes produites à une haute température retiennent le carbone avec le plus de force et sont les plus difficiles à affiner.

Les fontes se liquéfient d'autant plus vite dans les fours qu'elles ont été plus lentement refroidies au haut fourneau. Le fine métal fond lente-' ment, parce qu'il a été soumis à un refroidissement brusque, mais une fois fondu, il se décarbure vite. Aussi, pour donner à la fonte brute d'affinage quelques-unes des propriétés du fine métal, la faisait-on a^utrefois couler du haut fourneau dans des lingotières de fonte, à découvert, ayant la forme des gueusets à produire, et saupoudrées à l'intérieur de chaux délitée ; ou bien on la coulait en plaques comme le line métal et on l'arrosait à grande eau.

305. Fontes qu'on affine et manière dont elles se comportent au puddlage. — La fonte qu'on affine ordinairement dans les usines belges au moyen des fours à air en une seule opération, c'est-à-dire sans mazéage préalable, est la fonte blanche fer fort au coke, à l'air fortement échauffé, sans surcharge, fabriquée avec de bons minerais et par une bonne allure du haut fourneau. Cette fonte devient, il est vrai, bien liquide, mais elle ne conserve pas longtemps cet état. Aussitôt qu'elle se trouve recouverte de scories, elle commence à bouillonner, ce qui tient à la facilité avec laquelle elle abandonne le carbone. Elle se travaille très-bien dans les fours à puddler et elle donne de bons fers. Durée moyenne d'une opération de puddlage sur cette fonte î l heure. — Pour la qualité, cette fonte remplace la fonte traitée qu'on affinait autrefois.

La même fonte peut être affinée pour fers tendres, mais ceux-ci se fabriquent ordinairement avec des fontes qui ne conviennent pas pour fer fort. Telles sont : 1° les fontes blanches ou autres dites fontes fer

tendre qui renferment du phosphore : ces fontes prennent toujours une grande liquidité dans les fours à puddler et sont plus lentes à affiner que les fontes fer fort ; on fait sur ces fontes une fournée de moins par douze heures que sur les fontes fer fort de même couleur, mais, contrairement à ce qui s'observe dans les feux d'affînerie au charbon de bois, où l'on traite des fontes au combustible végétal (^), les fontes fer tendre au coke subissent moins de déchet au puddlagc que les fontes fer fort ; 2° les fontes blanches mauvaises au coke et à l'air très-chaud, provenant, soit de minerais sulfureux, soit d'une marche défectueuse du haut fourneau, soit d'une trop forte surcharge de mine, etc. : ces fontes ne se liquéfient pas bien, blanchissent à la fusion comme le fer, prennent une consistance de mortier, au lieu de devenir liquide?, et subissent un grand déchet à l'affinage. Durée d'une opération ordinaire à fer tendre 1 3/4 heure.

Les fontes fer métis s'obtiennent avec les mêmes minerais que les fontes fer fort, excepté qu'on fait entrer des quantités plus ou moins grandes de scories de forge dans les mélanges dont on alimente les hauts fourneaux. On travaille, du reste, à l'air très-chaud, comme pour la fabrication des fontes blanches fer fort. Ces fontes, à doses plus ou moins élevées de scories, s'emploient sur une grande échelle à la fabrication des bourrelets de rails, pour lesquels on les regarde aujourd'hui comme indispensables. Il paraît qu'en Belgique les usines qui ont la meilleure réputation comme fabriques de rails sont aussi celles qui consomment le plus de scories de forge dans les hauts fourneaux; il est vrai que, dans les mêmes usines, le puddlage est aussi entouré de plus de soins qu'on n'y en met ailleurs.

Traité dans les fours bouillants, le fine métal, dont on faisait usage autrefois, ne devenait pas très-liquide et il commençait à bouillonner immédiatement après la fusion. Il s'agit ici du fine mé(al caverneux, car le floss lamelleux prenait, au contraire, une assez grande liquidité au puddlage. Durée d'une chaude 1 1/2 heure au plus. On remplace généralement le fine métal par la bonne fonte grise fer fort pour la qualité, mais non pour la durée de l'opération, et quelquefois par la bonne fonte blanche fer fort susmentionnée, tant pour la qualité du fer que pour la durée du travail. La fonte grise fer fort exige plus de chaleur pour fondre que la fonte blanche, mais elle devient parfaitement liquide et elle attaque les fours. Durée d'une opération "13/4 3 2 heures.

Les fontes de moulage au coke n"^ 4. et S remplacent la fonte au bois

(•) Dans le feu comtois de Marche-lez-Damos, près de Namur, 1300 k. de fonte fer fort au bois du Rhin ont donné 1000 k. de fer, tandis qu'il a fallu au moins 1400 k. de fonte au bois plus ou moins tendre de Marche-lez-Dames pour obtenir la même quantité de fer.

CHAP. II. DU PUDDLAGE POUR FEU

pour fers forts à fins grains, dont la fabrication exige, en outre, une addition de Spiegeleisen au coke.

306. Fontes manganésifères. — Toutes choses égales, les fontes manganésifères renferment moins de soufre que les autres fontes. A ce sujet, on lit dans Percy, t. III, p. 300- : « D'après M. Parry, « les laitiers des usines d'Ebbw-Vale dus au traitement des minerais « spathiques ont contenu jusqu'à 8 pour 100 de protoxyde de manga- « nèse et au moins 2 pour 100 de soufre. Leur couleur était verte. « M. Parry ajoute que lorsqu'il y a dans les laitiers beaucoup de « manganèse, celui-ci est toujours accompagné d'une quantité consi- « dérable de soufre. Cette conclusion a été entièrement justifiée par les « analyses du docteur Noad. Quand d'autres minerais pauvres en man- « ganèse sont fondus avec le même combustible que les minerais « spathiques, les laitiers contiennent moins de soufre, mais la fonte en « renferme une quantité proportionnellement plus grande. Ce fait a « une extrême importance pratique. »

307. Choix et assortiment des fontes. — Lorsque les fontes sont pures, on préfère celles qui s'affinent le plus vite ; mais si elles sont impures, il y a avantage à employer celles qui se décarburent lentement, afin d'avoir le temps d'éliminer les matières étrangères, ce qui est possible d'une manière efficace aussi longtemps que le métal est liquide, mais ne peut plus se faire qu'imparfaitement dès que la conversion en fer a eu lieu. Lorsque l'impureté à expulser est le soufre, il faut se servir plutôt de la fonte grise que de la fonte blanche, parce que, toutes choses égales d'ailleurs, la fonte grise est moins sulfureuse que la fonte blanche, car une allure chaude du haut fourneau favorise le départ du soufre.

On assortit les fontes à affiner de manière à améliorer le produit, à faciliter le travail et à diminuer le prix de revient ; mais il ne faut pas traiter ensemble des fontes dont les points de fusion sont très-différents, par exemple, du fine métal avec une fonte non refroidie brusquement. Il faut traiter le fine métal seul ou avec des rognures de tôle. Voir puddlage avec cubilot, art. 3\ — Cette condition remplie, on s'arrange de manière que le nombre des fournées dans un temps donné soit tel qu'on le désire, ce qui régularise la marche de l'usine. On arrive par tâtonnements au mélange convenable, tant sous le rapport de la qualité que sous celui de l'économie.

308. Essai des fontes. — La qualité du fer qu'on fabrique dépend de la nature de la fonte dont on dispose. L'affinage n'élimine qu'une partie de chaque corps étranger et le fer en retiendra une quantité proportionnelle à celle qui se trouvait dans la fonte. Il serait par conséquent utile

SECTION II. FADRICATION DU FEH ÉDAUCIIÉ.

d'avoir un moyen expcditif et pratique de juger de la qualité des fontes avant de les soumettre à l'affinage. L'analyse chimique exigerait des dépenses, du temps et des connaissances que les maîtres de forges n'ont pas généralement. Les caractères extérieurs ordinaires peuvent induire en erreur. C'est ainsi que, par exemple, les fontes blanches mauvaises que l'on fabrique dans le pays de Galles, en allure précipitée, au moyen de hauts fourneaux à grandes dimensions, à la liouille crue, à l'air fortement échauffé, et avec des doses considérables de scories de forge, ne se distinguent pas des bonnes fontes blanches ordinaires au coke par le seul aspect de la cassure (Grûner et Lan, An. des Mines, 1861). Un bon moyen d'atteindre le but proposé consisterait à essayer les fontes de forge sous le rapport de la ténacité comme on le fait pour les fontes destinées à la fabrication des bouches à feu, en coulant un lingot d'épreuve de toutes les fontes qu'on tire du haut fourneau et en soumettant les lingots aux chocs d'un mouton. Les dimensions des lingots étant les mêmes pour toutes les fontes ainsi que l'espacement des points d'appui sur lesquels ont fait reposer les lingots, on aurait la mesure de la ténacité des fontes par les quantités de mouvement nécessaires pour opérer la rupture des lingots. Cette épreuve, dont l'utilité pour les fontes de moulage est incontestable et à laquelle il faudrait joindre les caractères de la cassure, rendrait également de bons services dans le classement des fontes de forge.

309. Prix de revient des fers ébauchés à Couillet, en 1870. — Prix de la fonte 7 fr. 25 les 100 k. Prix du charbon 1 fr. 30 les 100 k. On travaille pour fer à tôle avec 14 fours à puddler. — Quantité fabriquée par 24 heures 32396 k.

Fonte par 1000 k. de fer ébauché 1123.7,25 fr. ci . fr. 8M2 Charbon par 1000 » 1300.1,30 » . » 16,90

Frais de puddiage par 1000 k. d'ébauché » . » 8,50

Main-d'œuvre par 24 heures : maçons et manœuvres 0 à fr. 18, forgerons 4 à fr. 10, machinistes 4 à fr. 11, maîtres marteleurs 2 à fr. H, deuxièmes marteleurs 2 à fr. 8, troisièmes marteleurs 2 à fr. 5,50, maîtres lamineurs 2 à fr. 10, deuxièmes lamineurs 2 à fr. 7, troisièmes lamineurs 2 à fr. 5,50, quatrièmes lamineurs 4 à fr. 7,20, casseurs de barres 2 à fr. 5,50, maîtres pcseurs 2 à fr. 6, deuxièmes poseurs 2 à fr. 5, conducteurs de charbon et de cendres 3 à fr. 12, conducteurs de fonte 2 à fr. 6, surveillants 2 à fr. 10; total par 24 heures, fr. 138,70; total par 1000 k. d'ébauché, fr 4,28

Consommations diverses par 24 heures :

briques réfractaires, 20. 14 à 80 fr. les 1000 pièces, ci fr. 22,40; pièces de fonte, 23.14 k. à 22 fr. les 100 k.,ci fr. . . . 70,84;

CHAP. II. DU PUDDLAGE POUR FER

grilles et'outils, 48.14 k. à fr. 4S les 100 k. ci fr. . . . 302,40;

accessoires : coussinets, réparations aux machines . . . 25,00;

frais particuliers : huile, graisse, etc., ci fr 24, SO;

total par 24 heures fr. 448,14; total par 1000 k. d'ébauché fr. 13,73. Prix de revient de 1000 k. de fer ébauché fr. 124,83.

ARTICLE DEUXIÈME