PUBDLAGE POUR ACIER ET POUR FER A FINS GRAINS

ARTICLE PREMIER

NOTIONS GÉNÉRALES

4.12. Importance du puddlage pour acier. — Le puddlage pour acier se place, par son importance, à côté des plus belles conquêtes de l'industrie sidérurgique, telles que les inventions du four à réverbère, du laminoir et du marteau-pilon.

L'affinage pour acier au bas foyer est une opération dispendieuse en consommation de combustible et en main-d'oeuvre. Il exige l'emploi d'un combustible cher, qui est le charbon de bois, et une consommation de ce combustible s'élevant au moins au triple du poids de l'acier produit. Il faut pour fabriquer de l'acier au bas foyer, nonseulement de nombreuses journées d'ouvriers, mais encore des hommes spéciaux, habitués dès leur enfance à ce travail, dont les manipulations échappent au contrôle du contre-maître. De plus, le choix des fontes propres à l'affinage pour acier au bas foyer est très-restreint, et cette méthode ne comporte qu'une fabrication sur une petite échelle.

Il en est tout autrement du puddlage pour acier. Le prix de revient de l'acier puddlé surpasse à peine de 2 à 2,8 francs par 100 k. celui du fer puddlé obtenu des mêmes fontes, et pourtant la qualité de cet acier n'est, sous aucun rapport, inférieure à celle de l'ancien acier de forge. On fait à Ougrée de très-bon fer à fins grains, dont les barres d'ébauché ne reviennent pas à plus de 16 fr. les 100 k. A la vérité, la fabrication des fines marques d'acier au four à réverbère exige un choix particulier de fontes, comme au bas foyer, mais le choix n'est pas aussi limité : telle fonte qui, au bas foyer, ne donnerait qu'un acier médiocre, peut procurer un bon acier, étant traitée au four à réverbère, où l'affinage se fait plus facilement et comporte un plus haut degré de perfection. Bien plus, on sait produire de l'acier en puddlant des fontes au coke, telles que les fontes fortes manganésifères, dont on n'avait jamais pu obtenir, je ne dis pas de l'acier ou du fer

aciéreux, mais de bon fer ordinaire dans le feu d'alïînerie. Enfin, le puddlage pour acier pouvant se faire en grand comme le puddlage pour fer, l'acier, pendant longtemps pour ainsi dire étranger au développement de l'industrie, entre aujourd'hui dans les constructions et leur fait faire de nouveaux progrès.

Bien que l'acier puddlé ne puisse être placé , comme produit fini, à côté des aciers raffiné et fondu et ne constitue pour ainsi dire qu'une matière première de ces produits, cependant l'invention de cet acier a permis d'améliorer le fer forgé anglais à un point tel, qu'à l'état de fer à fins grains, il peut servir à un grand nombre d'usages de l'acier et, comme fer de trempe (fer à acier, Convertireiseri), pour la fabrication de l'acier fondu qui, jusque là avait nécessité l'emploi exclusif de fers de Suède et d'autres pays étrangers; aussi en est-il résulté immédiatement une baisse de 40 pour 100 sur le prix des aciers fondus.

Reste à établir le parallèle entre le puddlage pour acier et le procédé Bessemer. Celui-ci donne des produits plus homogènes et mieux dépouillés des scories que l'autre, mais il exige l'emploi de fontes plus pures, car il n'élimine pas diverses impuretés, par exemple, le soufre et le phosphore. Le puddlage diminue, au •contraire, la proportion de ces matières nuisibles à un tel point, que beaucoup de fontes impropres au travail Bessemer, par exemple, le Spiegeleisen fabriqué jusqu'à ce jour dans les hauts fourneaux belges, peuvent donner des aciers irréprochables par le traitement dans le four à puddlcr. Le travail Bessemer ne comporte qu'une échelle colossale, tandis que le puddlage pour acier peut s'opérer sur de petites comme sur de grandes quantités. D'autres différences entre les deux procédés seront indiquées dans la section consacrée à l'acier Bessemer.

413. Notice historique et bibliographique. — Selon Tunner, les premiers essais de puddlage pour acier eurent lieu vers 183S, dans l'usine de Frantschach, en Carinthie, et un brevet fut pris l'année suivante en Autriche pour cet objet ; mais ces essais n'eurent pas de suite. Plus tard des tentatives analogues furent faites, mais sans plus de succès, dans diverses usines d'Angleterre, d'Allemagne et de France. Le problème ne fut réellement résolu , au point de vue industriel, que par les efforts combinés de plusieurs directeurs de forges de la Westphalie (comté de la Mark et pays de Siegen). Les brevets sont datés de 1849, et en 18S0, selon le même, la fabrication de l'acier puddlé s'opéra dans ces contrées avec tout l'aplomb manufacturier désirable. — Toutefois, selon Wagener

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(Jahr. Ber., 186S, p. 120), l'inventeur de l'acier puddlé serait Gustave Bremme aîné, d'Unna, en Westplialie, et la patente prise en Angleterre est datée du 31 janvier 1854; du moins on devrait à Bremme le perfectionnement qui a donné la viabilité au puddlage pour acier. — Dès lors, cette fabrication se propagea rapidement dans tous les pays de forges, à tel point qu'aujourdhui il y a peu d'usines à fer d'après le procédé anglais où l'on ne pratique pas le puddlage pour acier ou pour fer aciéreux dit fer à fins grains, et que les aciers de forge les plus renommés, par exemple, ceux de Siegen, n'obtiennent plus guère, sur les marchés, des prix plus élevés que les aciers puddlés obtenus au moyen des mêmes fontes que les premiers. Aussi les affineries au charbon de bois, ne pouvant plus soutenir la lutte, ont cessé d'exister.

Les principales publications faites sur le puddlage pour acier sont : les mémoires de Lan, de Janoyer et de Grûner, insérés dans les Annales des Mines, 5'= série, t. IS; plusieurs articles de Tunner dans les Annales de Léoben ; la description de la méthode suivie à l'usine de Lobe par Dûber, dans le Journal de Carnall, t. 2, p. 161 ; les brevets pris en France pour la fabrication de l'acier puddlé depuis 1849 ; un mémoire sur le puddlage pour acier en Angleterre, par W. Clay, dans la revue de Liège, t. 2, p. 301 ; un mémoire sur le puddlage au bois pour acier, par Alf. Schilling (Berg-und-hûttm. Zeitung, 1863, p. 313); etc.

414. Conditions du travail. — On peut faire et l'on fait de très-bon acier puddlé dans un four à puddlcr ordinaire, avec des fontes appropriées et avec les scories employées dans le puddlage pour fer. L'art consiste à régler exactement la température et la composition de la flamme, et à arrêter l'opération au moment où le degré voulu de décarburation est atteint. La réussite du puddlage pour acier exige : 1° l'emploi d'une fonte convenable, 2° le développement d'une température élevée, 3» une composition de la flamme en rapport avec les phases du travail, 4° des scories convenables.

418. Choix et assortiment des fontes. — Les fontes doivent être pures, c'est-à-dire aussi exemptes que possible de matières nuisibles, telles que le soufre et le phosphore, par exemple, très-carburées ou susceptibles de prendre une grande liquidité dans le four, manganésifèrcs et brutes, c'est-à-dire non mazées ; car le mazéage débarrasse les fontes de leur silicium et de leur manganèse et lorsqu'on refond une fonte mazée, l'oxyde de fer formé sous l'influence de l'air ou ajouté à l'état de sous-silicate, au lieu d'oxyder d'abord le silicium et le manganèse sans attaquer le carbone, réagira de suite sur ce dernier, ce

qui, en précipitant la décarburation, rendra impossible la conduite du travail à la volonté du puddleur.

Les fontes fortes de moulage demi-grises, ou même grises, mais non graphiteuses, conviennent. Les fontes blanches lamelleuses dites Spiegeleisen , fabriquées avec des minerais purs , constituent également une matière première très-recherchée. Elles contiennent 8 pour 100 de carbone combiné et rarement moins de 4 pour 100 de manganèse. Les fontes doivent provenir de minerais manganésifcres, parmi lesquels on cite comme très-convenables ceux de Ligny et d'Yve. Lorsqu'on veut obtenir de l'acier puddlé proprement dit, c'est-à-dire de l'acier tout-à-fait dur, il ne faut employer que des fontes de choix, telles que les fontes provenant d'hématites, le Spiegeleisen d'Allemagne, les fontes au charbon de bois, ou associer ces fontes, dans des proportions convenables, avec d'autres fontes reconnues bonnes. Pour le fer à fins grains, qui n'exige pas un choix aussi attentif, on peut prendre, par exemple, 1/4 de fonte de moulage demi-grise et 5/4 de fonte blanche. Le silicium ne doit pas être dans la fonte à l'état du «5; de Berzélius. On a fabriqué à Seraing, en février 1868, du fer à fins grains en puddlant des fontes grises aciéreuses ou à propension aciéreuse (') du Cumberland, en Angleterre, puis des fontes fortes et manganésifères de Seraing, ayant un noyau gris et des bords blancs, lamelleux. Au laminoir d'Ougrée, le fin grain ne se fabrique, en général, qu'au moyen du Spiegeleisen des hauts fourneaux au coke d'Ougrée, provenant d'un mélange de 73 pour 100 de minerai de Vezin et de 27 pour 100 de minerais d'Ourthe manganésifères. Cependant, on ne peut traiter cette fonte seule, à moins qu'on n'alterne avec de la fonte grise de 12 en 12 heures, afin de conserver la sole, la dernière fonte tendant à la creuser, l'autre à la regarnir. Ordinairement on ajoute, dans la proportion du quart, de la fonte truitée grise n° 6 ou petit n» 5 au coke, ou à défaut de cette fonte, de la fonte blanche ordinaire d'Ougrée.

A Montigny-sur-Sambre, le véritable Spiegeleisen de Siegen, dont on faisait usage autrefois, formait en moyenne un dixième de chaque charge, qui était de 200 k. ; on augmentait ou l'on diminuait cette proportion, suivant que la sole du four se conservait plus ou moins bien. La fonte grise qui constituait la plus grande partie des charges exigeait l'emploi d'une sole en riblons dont les 100 k. revenaient au moins à 10 fr. et dont l'entretien coûtait 1 fr. bO par 100 k. d'acier produit. Le Spiegeleisen au coke de Montigny a permis de supprimer

(•) Propension aciéreuse signifie pureté, notamment absence presqu'absolue de soufre et de phosphore, de ce dernier surtout.