PUDDLAGE PAK BOUILLONNEMENT POUR FER A NERF ET POUR FER TENDRE

Puddlage à nerf des fontes au coke. — Diverses périodes de l'opération. — Le travail du puddlage se subdivise ordinairement en cinq périodes : la première, appelée chargement, comprend, d'une part, la visite, la réparation et le chargement de la sole, et, d'autre part, le décrassage et le chargement de la grille ; dans la seconde, désignée sous le nom de fusion, le métal se désagrège et se liquéfie ; la troisième, nommée brassage sans effervescence ou simplement brassage, s'étend depuis la fusion complète jusqu'à ce que les matières commencent à se soulever dans le four ; dans la quatrième, qui est celle du bouillonnement ou du brassage avec effervescence tumultueuse, le fer se décarbure et prend l'état solide; la cinquième enfin, qui porte le nom de hallage, se compose de la formation des balles, précédée d'une série de soulèvements du métal.

326. Chargement. — Nous prenons le four au moment où, à la fin d'une chaude, on vient de retirer la dernière balle. Il se trouve alors chauffé au rouge blanc, température qu'on parvient avec peine à lui donner, lors d'une mise à feu, au moyen d'un chauffage préalable de quatre à six heures.

L'ouvrier commence par réparer au besoin le cordon de la sole avec du minerai ou avec des morceaux de vieille sole, selon le cas, et il fait jaillir sur les joints des scories liquides de la sole, en se servant à cet effet du petit rabot; puis il rafraîchit la sole avec de l'eau, s'il y a lieu : nous savons que cette opération ne se fait pas après chaque fournée, mais seulement après une série de trois à six fournées. Ensuite il met des crasses du marteau et des cylindres sur la sole contre le cordon, aux endroits où cela est nécessaire, pour protéger le congé entre les

CHAP. H. DU PUDDUGE POUR EER.

taques de la sole et les taques à air, rendre la sole plus étroite et plus concave, empêcher le métal de se répandre et faciliter le travail : cette addition peut aussi se faire après le chargement du métal, et il doit en être tenu compte dans l'évaluation de la quantité des crasses nécessaires comme réactif ; enfin, il introduit dans le four 210 k. de fonte, avec une quantité de crasses de cinglage qui varie, mais ne dépasse pas 2S pour 100 de la fonte. Cette masse de corps froids apaisse la température de la sole et contribue à la raffermir. Si la sole avait beaucoup de consistance, on pourrait simplement ranger la fonte près du grand autel, où règne la plus haute température ; mais les soles ordinaires ne sont pas assezfcrmcs pour ne pas se déprimer sous le poids de la fonte ; celle-ci s'y enfoncerait et échapperait, du moins en partie, à la fusion. Voici le mode de chargement adopté dans les fours avec sole ordinaire en crasses : après avoir mis quelques morceaux de scorie dans le liquide au milieu de la sole, on appuie un gueuset par un bout sur cette scorie et par l'autre bout sur une partie à sec ou non baignée par les scories liquides du côté du petit autel et sur ce gueuset on appuie, à droite et à gauche, tous les autres gueusets de la charge, en formant un bâti analogue à celui que les scieurs de long élèvent pour serrer et conserver les planches de bois.

Pour profiter de la chaleur perdue des fours à puddler, on place quelquefois, entre la sole proprement dite et le rampant, une sole moins grande, appelée cassin et destinée à chauffer les morceaux de fonte avant de les affiner.

Si le four est suivi d'un cassin, la fonte doit y avoir été placée une demi-heure avant le chargement du four ; on la retire à l'état incandescent par la porte, au moyen d'une spadelle, pour la mettre sur la sole. On conçoit que cette pratique comporte des variations, d'après la manière dont les passages de la flamme sont combinés. Si le cassin chauffe peu, chaque charge s'y met dès l'enfournement de celle qui a été retirée. Dans le cassin, la fonte ne doit pas fondre, mais s'échauffer seulement au rouge. Inutile de dire que les fours à cassin doivent être plus souvent rafraîchis à l'eau que les autres fours.

Le chargement fait, on ferme la porte de la sole, on la cale solidement avec des coins de fer et on jette, à la pelle, de la poussière de scories sur les bords, que, cependant, il vaudrait mieux marger avec de l'argile. La porte reste ainsi fermée jusqu'au moment où on veut retirer les loupes. Le registre de la cheminée est complètement levé.

Pendant que le maître puddleur effectue ces diverses opérations, le deuxième nettoie la grille. A cet effet, il arrose au besoin le cendrier pour se garantir de la chaleur et pour faire durcir le màche-fer ramolli sur la grille, ce qui permet de le briser plus facilement. Un mince filet

de vapeur d'eau lance, pendant la demi-heure qui- précède le décrassage, immédiatement sous la grille, dans une direction parallèle à celle-ci, offre un moyen plus parfait de produire le durcissement dont il s'agit. Aussitôt que la grille est décrassée, l'ouvrier en remet les barreaux à la distance exacte de 10 à Ib mm., puis un manœuvre enlève les escarbilles du cendrier, au moyen d'une brouette en tôle, et enfin le deuxième puddleur arrose de nouveau le cendrier pour le rafraîchir. Après l'enfournement de la fonte et le décrassage de la grille, le maître charge celle-ci fortement et bouche ensuite le tisard avec de la houille menue.

Durée de cette période, 8 à 10 minutes.

327. Fusion et brassage sans effervescence. — L'ouvrier retourne de temps à autre la fonte avec un ringard qu'il introduit par le regard de la porte. Il cherche par tous les moyens à accélérer la fusion, principalement en donnant un bon coup de feu, car tout le succès de la chaude dépend de la température du four durant la fusion. Quand celle-ci commence à avoir lieu, c'est-à-dire, quand le métal se désagrège et perd sa consistance, le puddleur le remue ou le brasse, sans rien ajouter, jusqu'à ce que les scories le couvrent et qu'il forme un bain clair et homogène au fond de la sole. On charge la grille deux fois durant cette période, d'abord lorsqu'on retourne la fonte sur la sole, puis lorsque la fusion est complète. — A partir de ce moment, il serait bon de ne plus avoir à loucher à la grille jusqu'à ce que les balles fussent ébauchées, et c'est surtout pendant le bouillonnement qu'il faut s'abstenir de toute addition.

Durée de la fusion, 2b à 55 minutes, suivant l'allure du four. Durée du brassage seul, 10 à 15 minutes.

328. Bouillonnement. — L'ouvrier brasse le bain avec plus d'énergie que jusque là, il remue et retourne les matières à tour de bras, à droite, à gauche, dans tous les sens, jusqu'à ce que le fer ait pris nature, c'est-à-dire jusqu'à ce que le contact intime et multiplié avec les scories riches ait décarburé la fonte au point de la constituer acier et de lui faire perdre sa fusibilité.

Dans cette période, il se produit une grande quantité de gaz oxyde de carbone, dont les bulles, en traversant le mélange liquide, le font boursouffler et bouillonner, puis viennent brûler à la surface, en formant une multitude de petites flammes bleues. Bientôt les scories se gonflent à tel point et le bouillonnement devient tellement vif que le four qui, auparavant, paraissait presque vide, se remplit jusqu'au-dessus de la porte, et il devient quelquefois impossible au puddleur d'empêcher qu'une partie des scories ne s'échappe par-dessus le seuil de la porte.

CIIAP. II. DU PUDDLAGE POUR FEU.

Dans ce cas rouvricr peut être oblige de suspendre son travail pendant quelques minutes, ou plutôt jusqu'à ce que l'écoulement ait cessé.

A mesure que la fonte s'affine, l'ébullition diminue de plus en plus et les scories se raffaissent sur la sole, sans que le puddleur cesse son travail.

Quand le fer a pris nature, e'est-à-dirc quand il a perdu sa liquidité, qu'il est devenu grumeleux et d'un blanc éclatant, en formant des monticules de neige du côté des autels, on le retourne pour en présenter successivement les diverses parties au contact de l'air, puis on le découpe pour faire blanchir les taches foncées et ternes dites noires, c'est-à-dire les parties mal affinées ou tropjeimes qui peuvent s'y trouver, après quoi on forme les balles, de la manière indiquée ci-dessous. Les balles achevées, on les traîne ou on les conduit au marteau, en commençant par celle qui a été formée la première.

Pendant tout le cours de l'opération, le registre reste complètement levé ; ce n'est qu'en cas d'accident au marteau qu'on le baisse pour faire dormir le feu, après la confection des balles.

Durée de la période du bouillonnement : 30 minutes pour la fonte grise, 2S à 3S minutes pour les fontes blanches mauvaises au coke et à l'air chaud et IS minutes pour les bonnes fontes blanches au coke, sans surcharge.

529. Formation des balles. — Aussitôt que le fer s'amasse et que le laitier, devenu pesant, se rend au fond de la sole, l'ouvrier pousse le fer par portions avec son ringard près de l'un des ponts, n'importe lequel, puis, au moyen du rabot, il nettoyé le côté libre de la sole, en amenant à la surface de l'amas le fer qui peut encore rester sur ce côté. Il répète cette manœuvre deux et quelquefois trois fois, ou plutôt, jusqu'à ce que le fer se prenne en morceaux isolés, en rejetant chaque fois le fer du côté libre de la sole et en nettoyant le côté d'où il vient de retirer le métal.

Lorsque le fer se prend en morceaux, l'ouvrier tâtc ceux-ci avec son ringard pour s'assurer s'ils résistent à la pression ou s'ifs se divisent en plusieurs parties. Dans ce dernier cas, il doit faire faire un nouveau tour de sole au métal, en le divisant le plus possible. Dans le premier cas, le maître doit travailler lui-même pour diviser les morceaux. Dans l'un et l'autre cas, lorsque le métal est bien blanc et chaud, l'ouvrier le partage en 4, S ou 6 parties, suivant le nombre de balles à faire.

S'il y a un plus grand nombre de morceaux, il les réunit deux à deux, ou trois à trois, en les pressant avec le rabot. Dans cette opération, il doit avoir soin de bien faire blanchir les morceaux à l'endroit de la réunion, en les exposant à la chaleur. Si les morceaux de fer étaient

trop considérables, eu égard au nombre de balles qu'il sagit de former, l'ouvrier les diviserait au point voulu, en se servant du ringard. A mesure que l'ouvrier dégrossit ainsi ses balles, il les place du côté du grand autel. Si le four chauffait bien, l'ouvrier pourrait ranger les balles dégrossies du côté du petit autel ; mais, dans ce cas, il devrait opérer avec beaucoup d'agilité, parce que l'air qui entre par la porte agit trèsénergiquement sur le fer, le brûle à sa surface et le rend moins soudant ou plus dur. Le puddleur nettoyé ensuite le côté libre de la sole avec le rabot. S'il s'y trouve des morceaux de fer épars, insuffisamment affinés, il les attire vers la porte, où ils ne tardent pas à perdre leur carbone. Ces morceaux servent à compléter les balles trop faibles.

Quand ce travail est achevé, l'ouvrier prend la balle qu'il avait mise la dernière de côté ; il l'amène avec le rabot près de la porte, la serre un peu, la met à la grosseur convenable, soit à l'aide des morceaux épars dont nous venons de parler, soit en en coupant un morceau avec le ringard, puis il la repousse du côté libre de la sole. Il fait ainsi faire un tour de sole à toutes les balles, et il termine ce travail par le nettoyage de la place devenue libre.

Dans cet état, les balles sont dites ébauchées. Il s'agit de les finir. A cet effet, l'affineur prend la balle qu'il a ébauchée en dernier lieu, il la serre et l'arrondit avec le rabot et il la pousse du côté libre de la sole. Il fait successivement la même opération sur toutes les autres balles, puis il s'assure s'il ne reste pas sur la sole du fer bouillonnant dans les scories, et le cas échéant, il soude ce fer à la dernière balle formée. Immédiatement après on peut cingler les balles.

Quand l'ouvrier met de côté les balles dégrossies, ébauchées ou finies, il doit avoir soin de les retourner de manière à les chauffer également sur tous les points et faire en sorte que le plus grand nombre de balles arrivent successivement près du grand autel où règne la plus haute température. L'ouvrier doit se garder de placer les balles près de la porte ; l'air qui arrive par cette ouverture, les creuserait ou les percerait, de même que le soleil perce des trous dans un glaçon qu'il frappe directement sur quelques points, tandis que les autres sont dans l'ombre. L'exposition des balles près de la porte occasionnerait par conséquent un grand déchet et rendrait en outre le fer mauvais.

Pendant le hallage, on doit jeter de temps à autre du combustible récent dans le foyer afin de produire un peu de flamme sur la sole, ce qui conserve la qualité du fer. Le dernier chargement de la grille se fait avant l'extraction des balles, afin de préparer celles-ci au cinglage et d'en éliminer le plus de scories possible par liquation.

Dans la formation des balles, on doit éviter deux écueils ; si l'ouvrier

CHAP. II. DU PUDDLAGE POUR FER

manque d'agilité, son fer se brûle; s'il ne fait pas bien blanchir les morceaux de métal à l'endroit de leur réunion, la soudure n'a lieu qu'imparfaitement et les balles n'ont pas de corps sous le marteau, ou bien l'on obtient un fer trop dépourvu d'homogénéité. La formation des balles exige de la part des ouvriers la plus grande attention, de l'intelligence et une parfaite connaissance du métier. Il serait impossible de décrire tous les moyens ingénieux auxquels les ouvriers ont recours dans cette opération à la fois délicate et pénible.

Dans les usines où le cinglage des balles se fait à l'aide de cylindres, on doit comprimer les balles avec le ringard, avant de les retirer du four.

Un autre moyen de former les balles consiste à prendre avec le rabot un noyau de métal et à le rouler sur la sole ; il ramasse ainsi d'autres grains de fer qui s'y agglomèrent, comme dans la formation d'une boule de neige. Lorsque la balle est assez grosse, on la roule près du pont. Les autres balles se font de la même manière.

L'une et l'autre méthode pour former les balles ont des adversaires et des partisans. La deuxième paraît avantageuse, parce que le fer est toujours plus affiné à la surface que sur les autres points, et, pendant qu'on enlève une couche pour former une balle, la deuxième couche devient à son tour la première, de sorte que toutes les couches arrivent l'une après l'autre à la surface, ce qui n'a pas lieu dans l'autre méthode. A Couillet, on pratique les deux méthodes.

Durée des tours de sole, IS à 20 minutes.

Durée du hallage id.

Enlèvement des loupes, 8 à 10 minutes.

330. Service de la grille. — Nous avons dit qu'on faisait cinq chargements principaux par chaude, savoir, après l'enfournement de la fonte, au moment de retourner celle-ci sur la sole, après la fusion, quand les loupes sont ébauchées, et enfin quand elles sont formées. Nous savons aussi qu'il ne faut pas toucher à la grille pendant la période du bouillonnement. Toutefois, la qualité du combustible, la nature de la fonte, le tirage de la cheminée, l'état du four, l'espèce de produit à obtenir, l'habitude de l'ouvrier, et une foule d'autres circonstances font varier et la quantité et la fréquence des chargements.

En général, l'épaisseur de la couche de houille sur la grille doit être aussi faible que possible. Elle dépend de la nature du ciiarbon et de la température à développer. Une houille grasse exige moins d'épaisseur qu'une houille maigre, savoir 0'",2 au maximum, tandis qu'il faut 0"",2S d'èpaiseeur pour la dernière. Si le four chaulfe trop, augmentez l'épaisseur de la couche de houille et serrez ou bourrez

le feu. On charge de manière à avoir toujours de la flamme dans le four.

Les petites charges souvent répétées produisent des effets différents de ceux qui résultent de charges plus fortes, mais plus espacées, quoique les quantités totales introduites soient les mêmes dans les deux cas. En effet, supposons que le tirage de la cheminée soit constant, par exemple, que l'adjonction d'une chaudière y ait produit une température moyenne de 500» C, de sorte que, dans un temps égal, il passe une quantité égale d'air. Si nous plaçons dans le foyer 50 k. de houille, au lieu de 10, par exemple, chacun des lots de 50 k. recevra moins de chaleur que chacun des lots de 10 k., se brûlera moins vite , produira une température moins élevée , exigera le passage d'une plus grande quantité d'air et, par la hauteur de la couche de combustible , favorisera la production de l'oxyde de carbone. Les deux derniers effets pourront concourrir à l'abaissement de la température et faire perdre du charbon. Enfin, les fortes charges donnent beaucoup de fumée et refroidissent le foyer par leur contact, ce qui, dans certaines phases du travail, peut occasionner des torts.

331. Emploi des crasses ou scories riches. — Il ne faut jamais couler les scories de la sole (saigner le four) avant le dcfournement des balles, car les scories maintiennent la chaleur dans le four, empêchent le refroidissement des balles et leur transformation en fer sec. A Couillet, on reste quelquefois une semaine sans couler les scories, mais, au lieu d'ajouter des battiturcs à chaque fournée, comme cela sa pratique ailleurs, on n'en met que lorsqu'il n'y en a pas assez, et seulement la quantité nécessaire.

Il ne faut jamais non plus jeter des scories sur le métal fondu, parce qu'elles s'introduiraient dans le bain, saisiraient ou étonneraient le métal et accéléreraient trop la décarburation. Il faut éviter ce moyen à cause de sa trop grande énergie. Plus la fonte acquiert de liquidité, meilleur sera le fer, si toutefois il s'agit d'obtenir du fer fort ou nerveux, et il faut alors se garder de combattre la tendance de la fonte à prendre une grande liquidité par des moyens trop puissants. — Il en est autrement de la ferraille (voir plus loin g 345), qui s'ajoute au commencement de la montée des matières dans le four à puddler.

332. Service du registre. — Nous avons dit que le travail du puddlage à fer fort ou à nerf par bouillonnement se fait d'ordinaire à registre constamment levé, mais cette pratique n'a pas toujours lieu. Il y a des ouvriers qui baissent pendant quelques temps le registre, quand la fusion

CIIAP. II. DU PUDDLAGE POUU FEU.

du métal commence et jusqu'à ce que les scories aient formé une couche sur le bain de fonte claire, ou bien jusqu'au moment de la confection des balles, suivant qu'il s'agit de fabriquer du fer nerveux n" 3 ou n" 2.

Mais sous ce rapport, comme sous tant d'autres, il n'y a pas de règle à prescrire. C'est la tendance du four qui constitue le seul guide de l'ouvrier dans le choix de la méthode à adopter ou des modifications à faire à une méthode donnée. C'est à tel point qu'on pourrait dire qu'il n'y a pas de méthode dans le sens propre du mot, puisque toutes varient du jour au lendemain ou, en d'autres termes, puisqu'il en existe une infinité. En effet, aujourd'hui le charbon étant sec, la cheminée tirant bien et le four se trouvant en ordre, l'ouvrier travaille à registre baissé pendant le brassage; demain, le charbon sera mouillé, le four sera dérangé, les scories seront tendres, c'est-à-dire claires et rouges, tandis que les scories de fer fort sont molles et blanches, etc. ; le puddieur devra alors changer son travail ; il n'abaissera pas le registre durant le brassage, il chargera la grille plus souvent et chaque fois avec moins de charbon, il brassera avec plus d'énergie, il déploycra plus d'activité dans son travail après le bouillonnement, en un mot, il tombera dans une autre méthode, tout en opérant sur la même fonte, en apparence dans le même four, sans que la qualité du charbon soit réputée modifiée, et c'est ainsi que le travail peut varier du matin au soir.

333. Détails économiques. — Dans les fours simples, on fait, en moyenne cl généralement, six fournées en fonte grise et sept fournées en fonte blanche au coke et à l'air chaud par 12 heures, on consomme un k. de charbon pour un de fer ébauché et l'on subit un déchet de 7 à 12 pour 100 sur le poids de la fonte employée, selon la qualité de la fonte et le travail de l'ouvrier.

La durée d'une opération dépend principalemeat du tirage de la cheminée, de la qualité du charbon, de la nature de la fonte, de l'activité et de l'intelligence de l'ouvrier, de l'état du four, notamment de la température générale au commencement de la chaude, de la chaleur de la sole durant le bouillonnement, etc. Les diverses conditions favorables étant remplies, on gagne du temps dans toutes les périodes du travail, on diminue le déchet et on améliore les produits.

Le travail sur une sole nouvellement faite occasionne toujours plus de déchet que sur une sole ancienne. Comme nous l'avons déjà fait observer, un four qui est en bonne allure tend à y persister et lorsque, dans un four pareil, on substitue une fonte médiocre ou même mauvaise à une bonne fonte, on peut encore faire quelques fournées de métal supérieures à celles qu'on devrait produire.

Les consommations, les déchets et la qualité des produits offrent le meilleur moyen de s'assurer si l'on a de bons ouvriers, des fours bien construits et en bon état, etc.

334. Rapport sur les travaux de puddlage effectués à Seraing pendant 12 heures de la journée du 23 mars 1867.