PRÉPARATION ET MISE A FEU DU FOUR

310. Sole en scories. — • Les scories qu'on emploie pour former la sole des fours à puddler sont des sous-silicates de fer, c'est-à-dire des scories dites riches ou douces. Elles diffèrent suivant la nature des fontes que l'on se propose d'affiner. Les fontes grises exigent une sole plus réfractaire et plus épaisse que les fontes blanches. Si la sole en scories sur laquelle on affine de la fonte grise n'avait pas une épaisseur suffisante ou n'était pas assez réfractaire, il s'attacherait du fer demi-affîné (un loup, voir plus loin, Maladies des fours à puddler) à la sole en fonte et on pourrait se trouver dans la nécessité d'éteindre le four, afin de renouveler celle-ci. Les soles pour fontes grises se confectionnent avec de vieilles soles concassées, des crasses de marteau, des massaux ou sornes de feux d'affinerie à l'Allemande, etc. On peut mélanger les matières précédentes ou les employer isolément. Pour les soles des fours où l'on affine habituellement des fontes blanches, on emploie des scories de fours à puddler. Les crasses des fours à réchauffer ne peuvent servir dans aucun cas ; elles sont trop pauvres ou trop fusibles.

La sole se fait de la manière suivante : après avoir cassé les scories en morceaux aussi petits que possible, on les introduit dans le four et on en forme sur les plaques de la sole une couche de 0'",06 à 0'",08 d'épaisseur, suivant qu'on veut affiner des fontes blanches ou des fontes grises. On chauffe ensuite pour les faire fondre.

Le feu s'allume à 11 heures du soir, afin que le four soit en ordre ou au rouge blanc à 6 heures du matin. Ces temps s'observent d'ailleurs pour tous les fours à puddler, que la sole doive être renouvelée ou non. On tâche de faire entrer les scories le plus vite possible en fusion claire à glace, ce qui a ordinairement lieu après 4 ou 5 heures de feu. On fait alors jaillir avec le petit rabot des scories du four contre le revêtement des taques d'enceinte, pour le rejointoyer et le crépir, puis on raffermit la sole en ouvrant la porte du four et en introduisant par petites parties ou en filet mince quelques seaux d'eau. 11 faut se garder de projeter à la

fois de grandes quantités d'eau sur la sole, parce qu'il en résulterait des explosions qui pourraient détruire le four et blesser les ouvriers. La consistance qu'on cherche à donner à la sole est celle du fer blancsoudant. Si, après quelques fournées, on s'aperçoit que la sole n'est pas encore assez ferme, on la refroidit de nouveau par un lent courant d'eau. Les vieilles soles sont toujours les plus réfractaires et les meilleures.

Préparée de la manière que nous venons d'indiquer, la sole en scories, qui, du reste, s'égalise toujours d'elle-même, ne doit plus avoir qu'une épaisseur de 0'",05 ou de 1 pouce anglais pour fonte blanche et de 0'",0S ou de 1 1/2 pouce environ pour fonte grise. Si, dans le cours du puddlage, on s'aperçoit que la sole n'a pas assez d'épaisseur, on peut faire des additions supplémentaires de scories, même après la cinquième fournée.

C'est toujours l'aide puddleur qui doit rallumer le four et faire la sole. La durée d'un roulement est de 8 à 13 jours. Après ce temps le four doit être réparé. On brûle pour cette mise à feu 1000 ou 1300 k. de houille, suivant que la sole du four est ancienne ou récente. Le premier chargement de combustible se compose de copeaux de bois et de houille assez gailleteuse ou en morceaux. En disposant convenablement la houille dans la chauffe et en répandant de la houille ou mieux du bois sur la sole pendant la mise à feu, on est parvenu à Couvin à réaliser une économie de 2S0 k. de houille sur les quantités que nous venons de rapporter.

311. Réparation, visite et rafraîchissements de la sole et du cordon des fours. — Les premières charges sur une sole neuve sont toujours désavantageuses ; il s'y fait un grand déchet et l'on n'obtient pas de bons produits, parce que le four n'est pas encore chaud. Si, de plus, la sole n'était pas bien faite, le mal serait aggravé, car il se détacherait des parties de la sole et de là résulteraient, d'une part, un refroidissement local et une déformation de la sole avec chance de production d'un loup, et d'autre part, une altération du réactif employé. Voilà pourquoi il serait bon de ne pas commencer le roulement sur une sole neuve par l'affinage de fontes grises qui exigent une température élevée pour fondre et exercent une forte action destructive sur la sole. Les améliorations par la mitraille dont il sera question plus loin rapprochent le moment favorable au traitement de ces fontes.

Après chaque fournée, l'ouvrier doit examiner s'il y a lieu de réparer la sole avec des scories en morceaux et le cordon avec la matière dont il est formé, soit sornes, soit minerai, et faire arriver par jaillissement des scories du four sur cette garniture.

CHAP. II. DU PUDDLAGE POUR FER

On devrait aussi rafraiciiir la sole après chaque opération de puddlage, en l'arrosant avec de l'eau pour lui donner de la fermeté, ainsi que cela se fait lorsqu'on travaille en fer à fins grains; mais dans les travaux ordinaires, on n'arrose la sole qu'après trois fournées, si le four est à air et après six fournées seulement, si le four est à eau. Voilà ce qui se pratique dans les fourneaux en marche. Quant à ceux qu'on vient de remettre à feu après en avoir renouvelé la sole, il faut les rafraîchir à l'eau au commencement de chacune des 3 à 8 premières chaudes. — Dans les fours en train, la fonte qu'on charge fait l'office de réfrigérant, et pour mieux atteindre ce but, tout en facilitant la fusion, l'ouvrier charge la fonte de la manière particulière indiquée plus loin (art. 3«). Dans les fours à fins grains on refroidit encore la sole, concurremment avec les moyens précités, en rangeant des morceaux de crasse autour du cordon après chaque fournée.

Le reglaçage de l'intérieur au moyen de l'eau produit les mêmes effets que le refroidissement de la sole par dessous et le rafraîchissement des parois de la cuvette. Non-seulement il contribue à la conservation du four, mais il exerce, en outre, une influence favorable sur l'opération du puddlage en contrariant la dissolution du sesquioxyde de fer qui rendrait la scorie épaisse ei l'affinage imparfait, car cette scorie précipite la décarburation, s'oppose au départ des matières nuisibles et, ne pouvant être exprimée par l'action mécanique du marteau ou des cylindres, reste interposée et rend le fer cassant à chaud et peu soudable. Le refroidissement dont il s'agit rend les scories moins énergiques, retarde la décarburation, maintient la liquidité de la fonte et permet à l'affineur de mettre le métal en contact multiplié et prolongé avec le réactif et, par conséquent, de compléter l'épuration, qui se fait au moyen du même sesquioxyde de fer maintenu à l'état pâteux sur la sole et contre les pièces de fonte de la garniture. Parla même raison une grande profondeur de la cuvette retarde la décarburation, mais agit favorablement sur la qualité du fer ; on perd du temps et du charbon, mais les produits deviennent meilleurs.

312. Amélioration de la sole. — L'aspect de la scorie exprimée de la loupe par l'action du marteau ou du squeezer permet de reconnaître l'état du fer: une scorie très-fluide et rouge indique que le fer est tendre ; si la scorie est blanche et qu'elle sorte en tourbillonnant, le fer est dur ou fort. L'état de la sole influe sur la production de l'une ou de l'autre espèce de fer. Voici le moyen qu'on emploie dans les petites usines pour obtenir une sole de fer fort. Après avoir fait la sole avec des scories comme à l'ordinaire, et l'avoir fait fondre, on la refroidit avec un seau d'eau versé par petites portions à la fois, on introduit dans le four

SO à 80 kil. de mitraille de fer, qu'on laisse se chauffer au blanc soudant, puis on forme avec ce fer une boule qu'on fait rouler pendant une demi-heure sur la sole en la promenant dans toutes les directions ; elle forme par ce moyen un laitier bien blanc et épais, qui est le laitier de fer fort. Si, après quelques fournées faites sur une sole ainsi préparée, le fer bouillonnait encore au cinglage et n'était pas tout-à-fait de la qualité voulue, il suffirait de répéter l'opération avec la mitraille de fer pour corriger entièrement la sole, puis on obtiendrait des produits de première qualité. Cette amélioration de la sole au moyen d'une charge de mitraille de fer peut s'opérer aussi bien durant le travail du four que lors de la mise à feu.

A Seraing, cette préparation de la sole se faisait au moyen de trois ou quatre fournées composées chacune de 166 kil. de fer et de 84 k. de fonte, l'un et l'autre en copeaux de tour, ou bien de fine métal très-boursouflé, puis on chargeait la fonte ou les mélanges de fontes pour le travail courant.

De temps à autre, on peut encore opérer de la manière suivante pour améliorer la sole : le four étant bien chaud, on y introduit 200 k. de ferraille et l'on donne un grand coup de feu pour la ramollir ; l'ayant ensuite tassée et agglomérée en boule, au moyen de la spadclle, on promène cette boule sur la sole en scories, à laquelle clic s'attache. La charge ci-dessus de mitraille remplit le four jusqu'au niveau de la porte.

313. Cordons des fours àpuddler. — Fours ordinaires à air. — A Seraing, on active le tirage dans l'enceinte de sole de ces fours au moyen de deux buses en tôle d'un demi-pied à 8 pouces de diamètre et de 4 à 20 pieds de hauteur placées respectivement aux points où les autels débouchent dans la rustine. L'air arrive dans les autels par les costières qui l'aspirent du dehors par deux ouvertures d'environ un demi-pied carré pratiquées dans la laque de revêtement antérieur du four, de part et d'autre de la porte de travail. L'air de la rustine aspiré par une ouverture convenable du caveau de la sole ou de l'extérieur se rend indistinctement dans l'une et l'autre cheminée. Dans ces fours la conservation des taques d'aérage exige l'emploi d'un cordon que l'on fait en mine pour le fer nerveux et le fer à fins grains.

314. Fours à air avec grande cheminée d'aérage. — Le désir de pouvoir se passer du cordon dans les fours à air a fait imaginer à Seraing de munir chaque massif de deux fours juxta-posés d'une cheminée en tôle forte d'un demi-mètre de diamètre et de 13 mètres de hauteur élevée au milieu des deux rustines. On croyait activer par ce moyen le tirage de manière à produire un rafraichissement énergique, mais on n'a atteint ce but qu'imparfaitement : il ne se fait un appel d'air

CIIAP. II. DU PUDDLAGE POUR FER.

convenable que dans les premières journées de la reprise des travaux, c'est-à-dire, aussi longtemps que la cheminée est encore assez froide pour donner le maximum de tirage. Aussi les taques d'étalages se brûlent comme dans les fours à air ordinaires à petites cheminées d'aérage et dépourvus de cordon. A Seraing, on se sert encore de ces fours à grandes cheminées pour fabriquer le fer à gros grains ou N" 1 destiné à former les bourrelets de rails, mais on commence à y substituer les fours mixtes pour cette application.

315. Fours à eau. — A Couillet, les fours eniicrement à eau fonctionnent sans garniture de cordon proprement dite : au commencement de la chaude, la sole ayant été reglacée par arrosage, on fait seulement jaillir avec le petit rabot des scories du four contre les taques pour les conserver et, de temps à autre, on répare au besoin le pont de chauffe avec de l'argile grasse ; mais on pourvoit les fours mixtes d'une garniture, dans les parties qui sont à air. A Seraing, les fours à eau se garnissent à peu près comme les fours à air ordinaires : il n'y a d'exception que pour les fours mixtes destinés à la fabrication des fers tendres pour bourrelets de rails, ces fours ne recevant qu'un simple enduit de scories en guise de cordon. 11 y a des fontes qui rongent ou mangent le cordon, d'autres le nourissent, et dans ce cas sont celles qu'on emploie pour bourrelets de rails, parce qu'elles se travaillent à basse température.

316. Cordon en mine. — Sauf le cas que nous venons de citer, tous les fours, tant à eau qu'à air, reçoivent un cordon, ordinairement formé de minerais de fer exempts de pyrite et d'argile, riches, compactes et en roche ; un peu de phosphore n'y parait pas nuisible. A Seraing, on emploie les mines de Vezin et de Mélotte, dont on consomme par 24 heures 400 k. dans un four à eau et SOO k. dans un four à air. Comme la mine de Vezin est quelquefois schisteuse, elle peut décrépiter dès son arrivée dans le four, car le schiste contient de l'eau qui, en se dégageant, le fait gonfler et éclater. Alors la consommation de mine peut s'élever de 6 à 700 k., les puddlcurs peuvent recevoir les éclats de mine à la figure et le métal, dans lequel se logent des parcelles de mine, perd de sa soudabilité et de sa ténacité. Les minerais donnent des scories liquides et, sauf ce cas, résistent au feu. Ils procurent des fers bien soudés, convenables pour les objets qui doivent être polis ou travaillés sur le tour. Ils sont indispensables pour les tôles minces, dont le fer dois être gras à chaud ; mais on doit en user avec précaution, car s'il s'en détachait des parties, le fer s'en emparerait, les retiendrait et deviendrait mauvais.

Les fours à air et à mine sont chauds : ils diminuent le déchet et pro-

curent une économie de combustible. On y fabrique à Seraing du fer nerveux et du fer à fins grains en traitant, pour le premier, des fontes ordinaires d'affinage et pour l'autre de la fonte de moulage au coke. Quant aux fours à eau, le seul obstacle à la suppression de leur garniture en mine, à cette usine, a été le déchet; car, en reglaçant la sole par arrofage après chaque fournée, on parvient à surmonter les difficultés que présente le travail sans garniture.

317. Cordon en scories. — On remplace, par raison d'économie, la mine par un cordon en scoriès riches et réfractaires, telles que les vieilles soles de fours à puddler, les massaux et les sornes d'affinerie au charbon de bois, etc., mais souvent ce cordon entre en fusion et produit dans le four une masse boueuse et incommode, même lorsqu'il est formé de scories suroxydées ou rendues plus réfractaires par un grillage préalable (buU dog). Du reste, les scories aussi bien que les minerais employés comme cordon, diminuent la consommation de combustible et le déchet.

318. Cordon en casline. — Autrefois le cordon était formé de morceaux de pierre calcaire, qui accélérait l'affinage tout en diminuant le déchet, car la chaux se substituait au protoxyde de fer de la scorie sur la sole et celui-ci, devenu libre, réagissait sur le silicium et sur le carbone de la fonte. Par contre, la castine donnait des scories épaisses, gluantes, augmentait les difficultés du puddlage, se délitait dans les fours, principalement lorsqu'on travaillait à l'eau, s'interposait dans le fer par parcelles avec une poussière noire (du calcium?) et des scories et le rendait gercé, pailleux, à nerf court, sec, cassant à chaud et difficile à souder. Voilà pourquoi on donne la préférence aux autres matières précitées, du moins pour les travaux ordinaires. Toutefois on n'a pas renoncé entièrement à l'emploi de la castine. A Couillet, on en met un morceau du côté du petit autel, en le plaçan de manière qu'il ne puisse se mélanger avec le fer. Employée ainsi en petite quantité, la castine améliore les scories de la sole, car on ne peut obtenir du fer fort que lorsque, après le défournement des loupes, les scories sont blanches et épaisses. Ayant trouvé, d'un autre côté, que les fers puddlés au calcaire étaient caractérisés par une grande résistance à froid, supportaient mieux les chocs, exigeaient un effort moins grand pour fléchir, mais plus grand pour la rupture par le mouton que les fers obtenus dans une enceinte en mine ou en scories, on a conservé dans cette usine quelques fours avec cordon complet en calcaire. Les fers qui proviennent de ces fours se placent dans les paquets de manière à former la patte et une partie du corps des rails, ceux-ci étant composés extérieurement de barres puddlécs dans une enceinte en mine. On peut

CIUP. II. —

DU PUDDLAGE POUR FER

faire une moitié du cordon en mine et l'autre en calcaire en prenant 175 k. environ de l'une et de l'autre ; ou encore, mettre seulement de la castine aux quatre coins d'une enceinte en mine, en observant, cela va sans dire, que ces deux matières ne peuvent se souder entr 'elles ; ou enfin, placer un seul morceau de castine contre le petit autel, de manière qu'il ne puisse se détacher ni se mélanger avec le fer.

Le choix de la matière de l'enceinte est déterminé, comme on voit, par le produit qu'on veut obtenir. Il dépend aussi de la nature des fontes dont on dispose. Ainsi pour le fine métal, par exemple, ou pour des mélanges où le fine métal domine, on emploie de préférence les minerais, parce que le calcaire donnerait des fers secs, cassants et impropres à la fabrication de la tôle dans laquelle on se sert de cette matière première.

519. Cordon en riblons oxxjdés. — En France, la garniture des parois verticales ou des étalages de la cuvette se fait assez souvent en battitures fondues de ferraille brûlée (v. g 322). A la ferraille brûlée on peut substituer de la mitraille ou des riblons oxydés par la voie humide (V. S 323).

320. Cordon en sable argileux. — Dans le travail pour acier, on se sert quelquefois d'une garniture en argile très-maigre. Cette matière appauvrit la scorie, retarde la décarburation et améliore le produit, mais elle augmente le déchet et la consommation de charbon. Un manque de chaleur peut, d'ailleurs, empêcher la partie d'argile entraînée de prendre la liquidité nécessaire et alors l'effet produit est le même qu'avec le calcaire. Mieux vaut au besoin augmenter la crudité des scories au moyen d'une fonte siliceuse qui présente, en outre, l'avantage de retenir le carbone avec force.

321. Entretien et durée du cordon. — Après chaque fournée, il faut recrépir la garniture des taques d'enceinte du four, en y faisant arriver par jaillissement des scories de la sole à l'aide du petit rabot. Lorsqu'on affine des fontes blanches, un cordon en scories peut durer trois semaines et plus ; avec des fontes grises, ce cordon exige des réparations après deux ou trois fournées, du moins aux autels, et la même remarque s'applique aux cordons en minerais de fer.

322. Cordon et sole en battitures fondues de ferraille brûlée surplace. — Dans beaucoup de localités, on emploie pour le cordon ou la garniture des parois verticales de la cuve des fours à puddler, des ferrailles pures, telles que rognures de tôles fines, bavures de laminoirs et, en général, toutes celles qui, occupant beaucoup de volume, se brûlent facilement ; dans d'autres localités, on fait toute la sole en riblons purs. A cet effet, on fait brûler dans le four SOO k. de petit bidon ou autres menues

ferrailles ; on laisse refroidir la batliture formée et fondue, on la casse en morceaux et on en garnit le pourtour de la cuve. Cela fait, on remet le feu, on brûle encore environ 1000 k. de ferrailles et on chauffe la masse qui en est résultée jusqu'à fusion complète formant glace.

La sole en ferraille pure, qui nécessite une grande dépense, est recommandée pour le puddlage des fontes au coke très-siliceuses et, en général, pour toutes les fontes dures à affiner.

523. Sole el cordon en riblons oxydés par la voie humide. — Cette sole, proposée par Dehez, se fait en riblons de fonte dont on place 1000 k. sur la sole en fonte et 500 k. contre les taques d'enceinte ('). Cette dernière quantité, destinée à former le cordon, est pressée entre les taques et un modèle ou une rangée de briques disposée à l'entour pour former l'épaisseur et la hauteur. L'oxydation des riblons se fait par la voie humide, en les humectant avec de l'eau dont on renforce l'action par une addition de sel ammoniac. Au bout de 2 ou 3 jours, l'oxydation est complète. On retire alors le modèle ou les briques employées pour retenir les riblons à la hauteur convenable autour des taques d'enceinte, et on met le fourneau à feu, ce qui, en calcinant les riblons oxydés, les dessèche et leur donne la consistance nécessaire. On peut aussi effectuer l'oxydation des riblons à part, c'està-dire, hors du four, et les y introduire seulement lorsqu'ils sont bien en chaleur, en suivant la marche indiquée. Au bout de deux jours, on peut mettre le four à feu. Enfin, on peut faire le cordon en façonnant les riblons oxydés en briques de la forme convenable et en rangeant ces briques dans le four, avant l'introduction des riblons pour la sole.

Cette sole est constamment ferme et bien glacée, ce qui facilite le travail de l'ouvrier et dispense des arrosages.

Comme elle est plus épaisse que les soles en scories et qu'on n'a pas besoin de la rafraîchir pEa* des moyens artificiels, elle conserve la chaleur blanche pendant toute la durée du puddlage et de là résulte : 1» que la fusion est accélérée, ce qui procure une économie notable de temps et de charbon et une qualité de fer meilleure ; 2° que le bouillonnement se fait dans des conditions favorables, la chaleur de la sole étant assurée et au maximum d'intensité ; on sait qu'une grande chaleur de la sole pendant le bouillonnement est favorable à l'affinage.

Cette sole est tellement consistante que, non-seulement elle résiste, sans se déformer, à l'action des outils de l'ouvrier, mais qu'elle peut, en outre, recevoir sans inconvénient le jet de la fonte liquide versée par une ouverture à la voûte du four, ainsi que cela se pratique lorsque le

(') Les riblons de fer seraient aussi bons que ceux de fonte, mais ils sont plus chers et plus lents à s'oxyder par la voie humide, à moins qu'ils ne soient à l'ctat de limaille.

CHAI'. II. DU PUDDLAGE POUU FER.

chargement a lieu avec de la fonte liquéfiée préalablement à l'aide du cubilot.

Cette sole n'entrant jamais en fusion et ayant une grande épaisseur, elle ne peut donner lieu à la production d'un loup et elle conserve les taques de sole qui, dans les fours à soles ordinaires en scories, se trouvent souvent détériorées après quelques mois de service à un tel point qu'il faut les renouveler.

Comme cette sole n'absorbe ni ne cède de scories à l'affinage, les loupes de fer y prennent toutes les scories employées comme réactif; on n'a jamais besoin de couler celles-ci et on doit les renouveler à chaque fournée.

Cette sole convient pour fers à Ans grains, pour acier et, en général, pour fers grenus quelconques.

Elle peut coûter environ 100 fr., la valeur des riblons étant de 6 fr. les 100 k.

324.. Soles et cordons en scories de forge liquatées. — En Angleterre, on remplace, dans la plupart des usines qui puddlent des fontes grises brutes, les riblons ou rognures de fer brûlés et les autres matériaux, par des scories de forge liquatées, que l'on concasse et qu'on emploie, tantôt seules, tantôt mélangées avec du minerai de fer riche.

On fait subir aux scories une calcination qui les dédouble : il s'écoule un silicate riche en silice (probablement un bisilicatc) et il reste un silicate très-basique, réfractaire et propre à la confection et à l'entretien des soles et des parois des fours à puddler.

On coule les scories brutes à la sortie des fours dans de petits wagonnets en tôle légèrement évasés de 30 à 40 décimètres cubes de capacité. Les pains ainsi obtenus sont empilés en tas dans une stalle rectangulaire formée de trois murs pouvant avoir, par exemple, 9 m. de long, 4.'»,2 de large et S", 4 de hauteur. Les trois murs sont percés d'ouvertures disposées pour recevoir des grilles inclinées vers l'intérieur de la stalle et formant autant de foyers dont les flammes s'échappent à travers les scories. A cet effet, on a ménage, pendant l'empilage, des conduits correspondant à ces foyers, comme dans les fours à cuire les briques. La partie antérieure de la stalle se ferme, après le chargement, par un mur en pierres sèches.

Une stalle des dimensions indiquées reçoit 140 à 150 tonnes de scories brutes. Le chargement et le déchargement prennent ensemble 3 ou G jours, la stalle reste en feu pendant 10 à 12 jours, et le refroidissement dure 3 ou 4 jours.

A la fin de l'opération, on trouve, au bas du tas, une couche compacte de 23 à 50 centimètres de silicate fondu ; les fragments ou scories

^ii SECTION II. FADRICATION DU FEU ÉBAUCHÉ.

riches restent au-dessus, plus ou moins agglomérés entre eux. On enlève ceux-ci au pic et on les réduit pour l'usage en morceaux plus ou moins réguliers sous des laminoirs à dents.

Par tonne de 2400 livres, on compte qu'il faut (An. des Mines, 6» s., t. I, p. 167) :

0j,92 (le main-d'œuvre : empilage, chauffage, déchargement et transport, ci. 2 sh i d

0^,i'6 de houille menue 1 » 0

Réparation et entretien : main-d'œuvre de maçons et de forgerons ; matières,

briques et fer 3 » 8

Total. . . 7 » 0

ARTICLE TROISIÈME