1a- UNE VIE DE HAUT FOURNEAU. Première époque.

mise à jour du chapitre : 22/03/2015

PROLOGUE

Il arrive un moment de la vie où l'on éprouve le besoin de se retourner, et de faire le point sur le chemin parcouru, sur les réussites que l'on a à son actif, sur les échecs subis. Ce moment me semble venu. Comme n'importe quelle vedette du show-biz, il m'a paru nécessaire de faire écrire mes souvenirs par un spécialiste; mais pour moi, ce ne sera pas un journaliste renommé ou un académicien en mal de sujet. J'ai choisi un vrai fondu du haut fourneau, un mordu de la réduction, un Centralien qui n'a pas choisi le piston et qui n'a pas hésité à faire toute sa carrière professionnelle à l'ombre de mes superstructures, à Longwy d'abord, puis à Dunkerque, hauts-lieux sidérurgiques dans notre France des dernières décades du IIème millénaire.

NAISSANCE ET GÉNÉALOGIE.

Je suis né sous X, destin étonnant pour une invention capitale pour l'industrie, alors que l'on voit généralement les géniteurs se précipiter pour annoncer, chacun le premier, la naissance d'une bricole inutile. Je ne suis donc pas, comme ce malheureux marteau-pilon, à me demander, entre BOURDON et NASMYTH, lequel est mon père biologique, et lequel est mon père adoptif.

Ce père inconnu ne m'empêche pas de dormir; j'emploie bien sûr cette formule comme une façon de parler : tout le petit monde qui s'affaire autour de moi s'assure que je suis toujours bien éveillé ! Par contre, je suis beaucoup plus embarrassé par le fait que l'on ne connaisse pas de façon précise le lieu et la date de ma naissance, et ce d'autant plus que l'un et l'autre sont liés.

C'est ainsi que certains de ceux qui se sont penchés sur mon passé me font naître en Chine quelque 300 ans avant notre ère, ce qui me fait poser d'abord une question existentielle : la fonte chinoise primitive provenait-elle d'un haut fourneau ? ou, en d'autres termes, qui suis-je ? qu'est-ce qu'un haut fourneau ? Difficiles questions auxquelles j'essaierai de répondre plus tard. (voir infra, Une définition raisonnée) Et ensuite, si je suis né en Chine, comment ai-je pu voyager jusqu'en Occident ? évidemment par un transfert de technologie, répond celui qui sait tout. Ce n'est pas si simple; si l'on considère les représentations chinoises de l'appareil qui produit de la fonte, et si l'on a en tête, que même petit, j'étais déjà gourmand de minerai, de combustible, de vent... on réalise rapidement que l'on a déjà à faire à un système complexe : d'abord un approvisionnement de masse -qui se mesure certes en paniers de quelques kilogrammes, mais quand on fait tout à la main !- de minerai qu'il faut extraire du sol, laver, casser, et de bois qu'il faut probablement transformer en charbon, puis l'installation de soufflage et ma construction proprement dite, enfin le chantier de coulée de la fonte. Comment aurait-on pu transporter tout cela, en bloc, vers l'Occident, dans des contrées où l'organisation sociale et le niveau technique était bien inférieurs à ceux de la Chine ?

Je me suis donc résolu à abandonner cette piste. Je passe rapidement l'hypothèse suédoise précoce : il semble peu réaliste de penser que je fis mon apparition en Scandinavie dès le 8ème s. de notre ère et les historiens sont très dubitatifs sur cet événement. Alors qui, où ? peut-être vers Siegen, en Allemagne vers la fin du 13ème s., où au 14ème s., à Liège, en Belgique, ou à Moyeuvre, en France. Faute de certitudes, il faudra, pour l’instant se contenter de ces approximations. Quelque archéologue chanceux trouvera peut-être un jour des preuves irréfutables ?

Et ma famille ? la famille des producteurs de fer à partir de son minerai ? J’ai en effet beaucoup de cousins, qui n’ont su, pour la plupart, que produire un métal froid, si éloigné du liquide chaud et éclatant qui sort de mon creuset; mais, il faut le reconnaître, il y a là une antériorité écrasante : mon cousin le plus ancien, petit foyer creusé dans le sol, est né, aux fins fonds de l’Anatolie environ 1500 ans avant J.-C. ! Ce malheureux foyer a été supplanté, probablement assez vite par une ébauche de four à cuve, une sorte de fourniquet de 60 cm à 1 m de hauteur, qui a régné pendant l’Antiquité romaine et tout le Moyen Âge. Les modernes l’appellent un bas fourneau, c’est tout dire. Il faut cependant éviter de le trop dénigrer car pendant ses heures de gloire, il a pu fournir le métal dont les hommes avaient besoin pour l’agriculture, la charrue, l’exploitation du bois, la hache, la construction, les renforts des murs des cathédrales, et aussi la guerre, l’armure et l’épée.

Sous la forme de la forge catalane, ce cousin survivra bien avant dans le 19ème s. Vers l'époque de ma naissance, l'un de ces bas fourneaux a évolué, jusqu'à atteindre ma taille, et ce concurrent, le four à masse, cherchera même à m'évincer en produisant parfois de la fonte ! Au 18ème s., mon arrivée à l'âge adulte l'a tellement stressé qu'il en est mort.

Jadis, tous ces cousins ont représenté le procédé direct de production du fer : un appareil, une opération et le tour est joué, et le minerai est devenu fer. Inutile de préciser que bien souvent la qualité n'y était pas ; heureusement que le procédé indirect, dont je suis l'origine a permis de faire beaucoup de progrès dans ce domaine. Nonobstant, dès ma réussite et récemment encore des freluquets (CHENOT, KRUPP-Renn, FINMET, MIDREX, etc., etc. etc .) se sont mis en tête de faire renaître le procédé direct et/ou de me concurrencer directement en produisant de la fonte (BASSET, COREX, etc.). Dès l'apparition de l'un de ces procédés, les esprits avancés ont décrété mon archaïsme et prédit ma mort prochaine : « Depuis longtemps je soutiens l'idée de l'imminence d'une transformation fondamentale de la sidérurgie qui éliminera le haut fourneau. » [548], publié en 1957 et voir Mort du haut fourneau dans le Glossaire. Il y a même un ingénieur qui, après qu'il ait assisté à une démonstration du procédé BASSET pour la production directe du fer; s'est écrié Fini le haut fourneau ! d'après [5439] 20/02/1923 p.83. On aura noté que 91 ans après cette exclamation je ne suis pas encore mort !

ENFANCE.

HF anglais bis Tiré de Histoire des techniques. GILLE. p.624.

On voit là les trois fonctions nécessaires au H.F., le soufflage (avec les soufflets de cuir mus par les roues hydrauliques), le chargement et la coulée.

Dès mon plus jeune âge, il est apparu que j'étais fort, bien bâti avec de bons gros moellons et apte à résister à un intense feu interne. Ma taille était certes modeste, 6 m paraît une bonne estimation, si l'on tient compte de l'imprécision de la mesure utilisée alors (pied du Rhin, 31,4 cm ? pied du Roi, 32,5 cm ? autre ?). Mon appétit a été également vite remarqué, et surtout que ma diète était déjà intransigeante, par exemple pas de bois cru, car il donne des huiles indigestes et de la vapeur d'eau qui m'étouffent, avec la conséquence lourde pour mon propriétaire d'avoir à mobiliser toute une compagnie de bûcherons pour couper les arbres et façonner le bois, de charbonniers pour en faire du charbon de bois, de charretiers pour le transporter jusqu'à ma halle à charbon. De plus, il me faut un charbon assez dense, plutôt résistant ; on me le fera avec du chêne, du hêtre, de l'orme, voire du cèdre. Côté minerai, mon estomac est plus accommodant, mais même si le minerai plutôt pauvre des minières me satisfait, encore faut-il presque toujours le laver, et là les problèmes viennent des riverains du lavoir à minerai, qui se plaignent que les déchets de lavage salissent la prairie ou le linge qu'on a lavé dans le ruisseau. Par contre, la difficulté même de me nourrir conduit à m'installer dans des endroits tranquilles, reculés au fond des bois, dans une belle et bonne forêt et auprès d'un ruisseau dont l'eau chantonne en faisant tourner la roue hydraulique qui actionne mes soufflets. Bien plus tard, je regretterai ces lieux bucoliques ! Puisque j'évoque les soufflets, on a constaté très vite que, pour me ventiler sans arrêt, il en fallait deux ; les premiers furent deux outres de cuir qui coûtaient cher à acheter et entretenir ; grâce à un joueur d'orgue allemand, on les a remplacé par des soufflets de bois, merveilles de menuiserie, qui ne donnaient pas toujours ce qu'on en attendait d'eux.

J'étais dans un coin isolé, mais pas seul ; tout un petit monde de commis, aux écritures, au bois, à la balance, etc., de fondeurs, maîtres ou pas, de chargeurs, de releveurs, de brouetteurs et autres, s'agitait autour de moi, prêt à satisfaire à tous mes besoins, voire à répondre à mes caprices. Et puis j'avais de la visite, les jours de chasse, après le repas du soir, Monsieur le Comte venait, de nuit, avec tous ses invités admirer la coulée ; et vers midi tous les jours, les dames des fondeurs et chargeurs apportaient la gamelle à leur mari ; et l'hiver les vieux des environs étaient là pour se réchauffer, tout en parlant du bon vieux temps. Et puis, il y avait les artistes, subjugués par la magie du feu ; voyez avec quelle exactitude et avec quel talent, BREUGHEL dit l'Ancien, m'a peint, dans mon cadre

Brueghel_Holzkohle-Hochofen

Le fondeur s'active au trou de coulée, une équipe de releveurs prépare les rasses ou conges de charbon de bois ou de minerai, à droite le chef fondeur s'explique avec M. le Comte qui est venu faire un tour avec son ami; à gauche deux visiteurs auprès de la roue hydraulique, et, hélas, bien en vue, une énorme fissure dans mon massif montre l'effet des contraintes thermiques sur un mur très, trop épais.

Un autre peintre m'a immortalisé au 15ème s.Henry met de Blès.

HF Blès Les travailleurs du fer. ANDRIEUX p.35.

La coulée du H.F. et la pesée des gueuses.

Das alpenländlische Eisenwesen um 1525. (La sidérurgie alpine en 1525).

Le ruisseau coule, les soufflets ventilent, les chargeurs chargent, le laitier s'écoule par dessus la dame, on ouvre le trou de coulée, la gueuse se forme : met de BLÈS en montre en stock. Ainsi va la vie ; il y bien quelques râleurs, des écolos par exemple comme RONSARD, qui veut me priver de charbon de bois :«Ecoute Bucheron, arreste un peu le bras, Ce ne sont pas des bois que tu jettes à bas. Ne vois-tu pas le sang lequel dégoutte à force, Des Nymphes qui vivoient dessous la dure écorce ?... Combien de feux, de fers, de morts et de détresses Mérites-tu, méchant, pour tuer des Déesses ? » Elégie XXIV. Plus prosaïquement, ce sont les paysans qui se plaignent des trous faits dans les prairies pour jardiner, comme on dit, le minerai, ou la Poste qui manifeste sa colère à cause des charrois de charbon et de minerai qui défoncent les routes. Et il y a les catastrophes, l'incendie d'abord, qui ravage la halle à charbon de bois et par là ruine le propriétaire ; ensuite la crue du ruisseau, qui de mémoire d'homme, n'a jamais atteint un tel niveau, et qui a emporté le barrage, la roue, le stock de minerai et a noyé tout le chantier et mon creuset, irrémédiablement détruit ; enfin il y a les guerres, tiens celle de Trente Ans, où l'on me demandait d'être un jour catholique, le lendemain protestant, et cela se terminait toujours mal : halle de coulée et halle à charbon incendiées, roue et soufflets démolis, et surtout commis, fondeurs, chargeurs, trucidés. J'étais à l'abandon et en ruine au moment de la paix ; l'abandon était alors souvent définitif.

Le 18ème s. arrivait, j'avais grandi jusqu'à environ 8 m, et même dans l'Oural jusqu'à 12 m. On avait catalogué mon anatomie, en haut le gueulard [L], la gueule par où on me gave, en dessous la cheminée ou cuve [L], puis l'endroit le plus large, le ventre [L] , en-dessous les étalages [L] et enfin le réceptacle pour la fonte : le creuset [L]. Sans compter un énorme vocabulaire de détail comme rustine (qui n'a rien à voir avec M. RUSTINE, inventeur du célèbre bouche-trou), qui vient de l'allemand Rückstein (pierre de l'arrière) et désigne mon derrière, l'opposé de mon trou de coulée. Le 18ème s. s'annonçait faste : des savants de plus en plus curieux s'occupaient de moi ; on allait écrire dans l'Encyclopédie tout ce qu'on savait de moi. Hélas ! une rumeur venait d'Angleterre ; là-bas il n'y avait plus assez de bois ; on allait se tourner vers un combustible minéral, sale, puant, plein de soufre. L'enfance était bien terminée !

1b- UNE VIE DE HAUT FOURNEAU. Deuxième époque.

mise à jour du chapitre : 17/03/2015

ADOLESCENCE

Dans ce 18ème s. des Lumières, c'est par petites bribes et souvent à l'occasion des discussions entre le premier fondeur et M. le comte, bien au courant des livres scientifiques, que j'ai appris l'intérêt dont je faisais l'objet chez des personnes savantes. C'est ainsi que je fis connaissance de REAUMUR, qui, en dénaturant (c'est bien le mot!) la fonte, cherchait à faire de l'acier; il a eu quand même le mérite de faire, grâce au microscope, des trouvailles sur l'aspect de la cassure des fontes. Puis ce fut le comte Georges Louis LECLERC de BUFFON, dont j'entendis dire que c'était un puits de science, mais aussi un entrepreneur dont la forge à Montbard était un modèle d'organisation, et dont le H.F. était quasiment un monument historique, avec un escalier d'honneur ! En cet endroit, BUFFON se livrait à quantité d'expériences, comme de souffler le H.F. par tirage naturel, sans soufflets ni soufflante ! Une autre fois M. le comte arriva avec un document à la main; c'était un questionnaire établi par un certain GRIGNON, qui se renseignait sur les procédés utilisés dans les grosses forges. Il paraît que ledit GRIGNON a été envoyé dans les Alpes pour enjoindre aux hurluberlus, qui là-bas faisaient de la fonte avec un fourneau bergamasque, d'abandonner cet engin -imaginez un H.F. coupé en deux par un plan vertical, quelle rigolade ! Et il eut aussi les duettistes célèbres, BOUCHU et COURTIVRON, praticiens renommés, qui multiplièrent la publication de leur Art des fourneaux à fer (c'était ainsi qu'ils appelaient les H.Fx) jusque dans l'Encyclopédie. Cette Encyclopédie, par ailleurs, ne m'inspirait aucune crainte : on y trouvait les équipements et les procédés que je connaissais depuis toujours. Ainsi peu à peu, M. le comte, maître de forge éclairé, m'avait transformé en H.F. éclairé. Il me reste à parler de LAVOISIER, dont les travaux sur l'oxygène et la théorie qu'il en avait tirée, me concernaient directement, moi, gros consommateur de vent ; et j'ai été très peiné quand j'ai appris qu'on lui avait coupé la tête.

Un jour, une agitation inhabituelle apparut chez le petit peuple qui me servait ; le commis aux écritures venait d'informer le chef fondeur que M. le comte avait brusquement disparu. On sut plus tard qu'il était parti à Coblence rejoindre les émigrés. Les jours suivant l'agitation continua, activée par des personnes que je n'avais vues. Le chef fondeur et tous les commis, qui, disait-on étaient cul et chemise avec M. le comte, durent quitter les lieux. Quelle pagaille ! Terminés les enfournements bien réglés. Terminées les coulées à heure fixe ! Je ne cessais d'avoir des loups de creusets, des engorgements d'étalages, des accrochages. Les malheureux fondeurs, désorientés faisaient de leur mieux, tandis que le commissaire de la République les menaçaient, parce que la République avait besoin de fonte pour les canons et les boulets. Au milieu de ce marasme, on déclara que j'étais un H.F. républicain et propriété de la Nation. J'avoue que je fus plutôt fier de mon qualificatif de républicain ; par contre je soupçonnais que le fait d'appartenir à la Nation n'était pas une bonne nouvelle. En effet, un beau matin un margoulin complètement ignare dans le métier de sidérurgiste, mais riche d'assignats dévalués, vint déclarer qu'il venait d'acheter le H.F. Il voyait là une occasion de gagner beaucoup d'argent. Bien sûr, tout continua à se détériorer et je craignais pour mon existence même, quand l'arrivée de BONAPARTE remit les choses en ordre. Après la seconde Restauration, M. le comte revint, on crût que tout allait revenir comme avant ; ce ne fut pas le cas et l'on verra que M. le comte en tira des conséquences. Ainsi ai-je vécu la Révolution française.

En 1709, à Colebrookdale, Grande-Bretagne, Abraham DARBY réussit à faire fonctionner normalement l'un de mes cousins, en l'alimentant en coke au lieu de charbon de bois; la nouvelle ne troubla personne car DARBY ne cherchait qu'à améliorer la qualité de ses chaudrons en fonte. Ses successeurs, REYNOLDS, son gendre, puis son fils Abraham II développèrent l'idée, firent du fer à partir de de cette fonte et montrèrent ses possibilités en construisant le premier pont en fonte moulée. Le résultat de ces efforts fut qu'au moment où paraissait le dernier tome de l'Encyclopédie, qui ignorait le coke, plus de la moitié de la fonte produite par mes cousins britanniques, était produite au coke. Plus tard, quand un cousin français au Creusot, et un cousin silésien à Gleiwitz, se risquèrent à consommer du coke, c'est presque la totalité de la fonte britannique qui était faite au coke. Du côté du continent, on resta longtemps frileux pour l'usage du coke, car le malheureux qui en fabriquait coulait une fonte à cassure noire, si éloignée de notre belle fonte au charbon de bois, si facile à affiner, et qui donnait de si bon fer ! L'arrivée du coke a été un élément important, de ce qu'on a appelé après coup la Révolution industrielle. Mais il n'y a pas eu que celui-là ; WATT, encore un britannique, améliorant les machines précédentes, construisait une machine à vapeur fiable, efficace et moins gourmande en charbon (n'entendais-je pas dire que la machine de NEWCOMEN qui l'avait précédée, nécessitait d'exploiter une mine de charbon pour être chauffée?). Rapidement la machine de WATT se répandait, fournissant l'énergie, quand on voulait, où on voulait. On conçoit que ma condition était complètement changée : pour mes soufflets, plus besoin d'une roue hydraulique actionnée par un ruisseau, gelé l'hiver, à sec l'été et qui déborde au printemps. Et c'est toute la géographie du H.F. qui est modifiée : on peut s'installer sur le charbon, comme mes copains de la Loire, sur le minerai, comme ceux de La Voulte, ou bénéficier des deux, comme ces veinards d'Écossais, qui trouvent dans le mine de charbon à la fois le minerai de black-band et le grès pour construire les fourneaux ! En ce qui me concerne, M. le comte a choisi : il abandonnera ma carcasse fatiguée, et avec l'argent de la vente des forêts il prend une part dans la société qui va m'installer, loin de là, à Denain : je ne le verrai plus qu'aux mises à feu, déguisé en pingouin au milieu de gens importants.

soufflante 5 Le fer. GARNIER. p.243.

Cylindre à vapeur à droite, cylindre soufflant à gauche. Le personnage donne l'échelle !

Le fer. GARNIER. chez Hachette. p.243

Le 19ème s. qui arrivait, était plein de promesses de nouveauté. Pour ma part, le premier point concerna ma section droite à partir du bas des étalages jusqu'au gueulard; depuis toujours les Anciens disaient qu'ils avaient une section carrée, mais certains maîtres de forges comme GRIGNON commençaient à penser que c'était une forme illogique à cause des coins. Avant la Révolution, M. le Comte me fit faire deux fondages avec une section circulaire, et je m'en trouvai bien, les matières descendaient mieux et je digerait mieux. Sous l'impulsion de gens comme MONGE et HASSENFRATZ, la section circulaire se généralisa. C'est GIBBON, qui dans les années 1830, complèta cette action en promouvant le creuset circulaire. Notons que plus tard, quelques avantureux, comme RASCHETTE proposèrent, sans grand succès des sections rectangulaires très allongées, voire ovales. Considérons maintenant ma hauteur ; pendant mes quatre premiers siècles d'existance, elle augmenté de 6 à 7m ; en comparaison elle va maintenant, en un siècle croître comme un champignon. Qu'on en juge :

1785 Le Creusot 1839 Staffordshire 1878 Lucy II

Grande-Bretagne ; GIBBON Pittsburgh ; CARNEGIE

Ht m 12 15,4 24,4

Le troisième point, importantissime, et qui faisait encore débat naguère, est celui de mon profil, c.-à-d. de ma section par un plan vertical passant par mon axe. Ce siècle fut particulièrement fourni en essais et controverses sur le sujet. Je laisserai le lecteur se faire une idée avec les deux schémas qui suivent :

Profils 1785 à 1882 t/j = production par jour

Évolution du profil pendant un siècle.

Profils 1840 Ht = hauteur totale

La diversité du profil à une même époque. Chiffre dans le plan du creuset = nombre de tuyères. Le H.F. de droite a encore une section droite hexagonale terminée au gueulard par un carré; les autres ont une section droite circulaire; seul le H.F. d'Hayange à un creuset circulaire.

Ma structure va évoluer et le chapitre 11 y est consacré ci-dessous. Cela a commencé par l'allègement des murs (voir le H.F. à tour ronde du chap. 11) ; la création de colonnes en fonte donna l'idée de me soutenir par ce genre de colonnes ; c'est ainsi que naît mon cousin écossais appelé un peu dédaigneusement le H.F. cubilot. Ce modèle se repandit rapidement comme le montrent ces deux H.Fx du Cleveland dans les années 1870.

cargo%20fleet%20pc bis

A l'arrière, appareils à vent chaud de type Whitwell.Descente de gaz entre les deux H.Fx.

HFx inconnus Cleveland bis Autre vue des mêmes H.Fx. Cuve blindée. A gauche les appareils à vent chaud de type Whitwell et le monte-charge.La descente de gaz est bien visible.

Le soufflage. J'ai dit combien la machine à vapeur a bouleversé les possibilités de soufflage, mais bien d'autres choses vont venir, qui s'emmêlent . Le vieux soufflet de bois de l'Encyclopédie, grinçant et plein de fuites aurait été certainement insuffisant pour souffler les cousins, qui, avant moi, s'étaient mis au coke. Et voilà qu'on imagine le soufflet à piston, d'abord carré, mais avec une somme de précautions pour faciliter le glissement du piston (jusqu'à lui faire des parois de marbre !) et pour éviter les fuites. L'arrivée de la fonte au coke, pleine de graphite qui en favorise l'usinage, va permettre d'aller plus loin. En Grande-Bretagne, WILKINSON (John, bien sûr) imagine et fait réaliser un soufflet à piston en fonte et cylindrique, et ce cylindre soufflant restera en usage jusqu'à la la moitié du 20ème s. ; la machine à vapeur semble avoir été inventée pour le faire marcher (voir la soufflante à vapeur ci-dessus). Par la suite, cette soufflante deviendra horizontale, ouvrant la route à une autre machine horizontale; nous sommes vers la fin du siècle, à Seraing, on découvre que l'on peut faire marcher un moteur avec du gaz de H.F., et l'on va créer la soufflante à gaz, qui associera un moteur à gaz et un cylindre soufflant et fonctionnera pendant presque un siècle

Soufflante à gaz La Nature 11/08/1900 p.161.

De gauche à droite le cylindre soufflant Ø 1,70 m, le cylindre moteur Ø 1,3 m puis le volant; la course de l'ensemble est de 1,40 m. Puissance du moteur 790 CV (448 kW).

Le chauffage du vent. Quelle ne fut pas ma surprise, d'apprendre par une belle journée d'hiver, alors que le vent froid me faisait ronfler à toute allure, qu'un illuminé écossais, NEILSON, se préparait à chauffer le vent ! Eh bien, contrairement aux prévisions des gens qui pensaient tout savoir, il réussit à montrer qu'en chauffant le vent il améliorait la marche des mes cousins écossais. Très vite, une foule d'inventeurs se précipitèrent pour proposer des foyers à chauffer le vent ; il en fallait un par tuyère, ce n'était pas pratique et consommait pas mal de houille, qu'importe ! Puis on imagina de réchauffer le vent avec les flammes que je vomissais au gueulard à longueur de fournée, cela pesait sur ma maçonnerie et gênait les chargeurs, qu'importe ! Enfin FABER DU FAUR trouva la solution : chauffer le vent en brûlant convenablement le gaz du H.F., et l'on arrivait à ce qui est toujours un avantage essentiel du H.F. : recycler dans l'appareil la chaleur contenu dans la partie combustible de son gaz. Pendant ce temps, on avait trouvé le moyen de n'avoir qu'un appareil de chauffage par H.F., d'abord grâce à un circuit enterré puis avec une autre invention, la circulaire. Les difficultés présentées par les appareils à vent chaud en métal, vont conduire à une modification importante pour l'avenir , à savoir l'utilisation d'appareils avec accumulation de chaleur dans une maçonnerie. WHITWELL d'abord puis COWPER inventèrent des appareils utilisés par paire et alternativement, l'un accumulant la chaleur pendant que l'autre la restitue au vent, avec l'inversement des rôles par périodes. COWPER a été le vainqueur de la compétition a tel point que cowper est souvent employé comme appellation générique; c'est en particulier le cas dans la sidérurgie française ; cette façon de dire conduit à des confusions quand on désigne un appareil d'un autre modèle ; l'exp. appareil à vent chaud [L] est préférable.

appareil à vent chaud

P C = puits de combustion. F ou V = sous le puits de ruchage se trouvent deux ouvertures, l'une F sert à la sortie des fumées quand l'appareil brûle du gaz, l'autre VF est l'entrée vent froid quand l'appareil réchauffe le vent. Dans le 1er cas, l'appareil est au gaz, l'entrée vent froid et la sortie vent chaud sont fermées. Dans le 2ème cas,; l'appareil est au vent et les arrivées de gaz et d'air ainsi que la sortie fumées sont fermées.

Les chiffres 1 à 5 indiquent différentes zones du ruchage avec des formes et des qualités de briques différentes. L'image montre en bas du puits de combustion un brûleur en briques, dit céramique, qui n'apparaîtra que vers 1970.

La récupération du gaz. Quand on commence à brûler le gaz, le gueulard est ouvert, et la méthode consistera à récupérer le gaz par des ouvertures situées un peu en-dessous du plancher du gueulard et à partir desquelles le gaz pénétrait dans un espace annulaire, d'où il sortait vers son utilisation par une conduite. Certains, par une disposition judicieuse, arrivaient, semble-t-il, à récupérer la quasi totalité du gaz. D'autres, ne considérant plus que l'utilisation du gaz hors du fourneau, et négligeant son rôle de préparation du minerai à la réduction et à la fusion, allaient le chercher très bas, là, ou il était plus riche, ce qui ne manquait pas de me donner des coliques. La fermeture du gueulard par le cup and cone de PARRY, améliora évidemment la récupération, et donna des idées à de nombreux concurrents, tant pour le système de fermeture, que pour la récupération, par exemple avec la prise de gaz centrale. Le bon sens et la simplicité finirent par l'emporter, et vers la fin du siècle mes cousins et moi-même étions habituellement équipés d'une fermeture par une cloche (le « cone ») qui venait obturer par en-dessous un cuvette sans fond (la « cup », que certains appelaient le saladier), et le gaz sortait par une ou plusieurs grosses conduites branchées directement sur le gueulard, souvent au nombre de quatre pour équilibrer les flux

récup gaz le fer. GARNIER. p.172.

A gauche on remarque sur une poulie la chaîne de manoeuvre du "cone" qui ferme le gueulard entre les enfournements. A cette époque (1860) il n'y a qu'une sortie de gaz latérale, par la suite les sorties seront verticales (voir ci-dessous à 6-SENELLE les H.Fx 5 et 6).

L'épuration du gaz. Je ne sais pas produire de gaz « propre », je rechache toujours en même temps de la poussière qui provient de l'alimentation qu'on me donne : petites particules venues avec le minerai, le charbon de bois ou le coke, débris fins de minerai ou d'anthracite (chez mes cousins gallois puis américains) éclatés au feu par décrépitation, carbone ultrafin provenant de la décomposition du monoxyde de carbone, oxyde de zinc, plus tard débris fins d'aggloméré éclaté par le passage des oxydes de fer de l'hématite à la magnétite, etc. etc. etc. On comprend que certains utilisateurs aient été gênés par cette poussière. Cela a vraiment commencé avec les appareils à vent chaud en briques, et WHITWELL a d'abord le dessus parce que son système, qui reposait sur le passage dans plusieurs chambres verticales successives, permettait un nettoyage plus facile que le système de COWPER, constitué d'un empilage de briques (le futur ruchage) et qui, de ce fait était plus efficace thermiquement. Dès qu'on a eu dépoussiéré, même grossièrement le gaz, COWPER l'a emporté. La première idée a été de faire en sorte que la poussière, encore sèche, se dépose sous son propre poids, ce qui peut se faire en duiminuant aussi brusquement que possible la vitesse du gaz. Celui-ci est moins porteur et la gravité l'emporte : les poussières se déposent. L'application la plus simple de ce principe est le pot à poussières, gros bidon qu'on est est venu installer près de moi ; certains ont cru faire mieux en créant une sorte de serpentin (le silésien) ; ils se sont trompés. La seconde idée a été d'humidifier le gaz, de façon que l'eau retienne et entraine la poussière ; on a donc construit un laveur à claies, bidon, moins gros et plus haut que le précédent, dans lequel de l'eau ruisselle de claie en claie. Il y avait déjà beaucoup moins de poussièrres mais encore trop pour l'utilisateur le plus délicat, le moteur à gaz. On va encore faire appel à l'eau mais brassée violemment dans une machine tournante ; ce sera l'épurateur puis le désintégrateur THEISEN. A la fin du siècle, au bout de ma descente de gaz, on verra donc une suite de trois appareils : pot à poussières, laveur, theisen ; avec beaucoup de variantes.

HF1 S Photo LORRAINE-ESCAUT vers 1960

S = prise de gaz; D = descente de gaz vers le pot à poussières PP, L = laveur à claies, SL = sortie du laveur vers le collecteur dit ovoïde qui rassemble le gaz des H.Fx 1 à 4 avant l'envoi vers les theisens, TC = le H.F. dans sa tour carrée, H = toit de la halle de coulée.Le H.F.2 est juste derrière; la charpente de monte-charge et la molette la plus basse appartiennent au H.F.1.

chargeurs 001 ter Extrait du tableau de Breughel vu ci-dessus, tiré de Le fer en Lorraine. J. MORELLE. p.34. Les porteurs sont couleur marron.

Comme on le voit ci-dessus, pendant longtemps j'ai été chargé par des hommes n'ayant aucune aide mécanique; les porteurs montaient au gueulard par un chemin en pente (le chemin rampant), ou des escaliers. Pour éviter cette ascension, les maîtres de forge qui le pouvaient installaient le fourneau au pied d'un escarpement, un pont plus ou moins horizontal reliait le haut de l'escarpement, où l'on amenait minerai et charbon de bois par charrette; le transport vers le gueulard se faisait alors horizontalement, et souvent par brouette. Par exemple :“La mine de Liverdun, par une heureuse disposition des lieux, peut verser ses produits dans le gueulard des fourneaux.” BARBE et fils. Mémoire à l'appui de la demande en concession d'une mine de fer dans la Meurthe. Nancy. 1865.

IMG_20150131_0001_NEW Le roi des métaux. P. BORY. p.77.

H.F. installé auprès d'un escarpement, alimenté par wagonnets. Représentation classique des années 1880, avec le dessin des couches alternées de coke et de minerai. Le gueulard est encore ouvert ce qui était de plus en plus rare à l'époque. L'alimentation en vent vient par une conduite souterraine.

Pour le H.F installé en plaine, l'on imagina petit à petit de monter au gueulard le charbon de bois et le minerai à l'aide d'un treuil à bras ou mû par un manège à cheval. Au 19ème s., j'ai vu apparaître la balance d'eau. Cet appareil permit à la fois de me charger plus régulièrement (et je ressentis très vite les bienfaits de cette régularité), et de diminuer les efforts de ces malheureux porteurs ; je vais donc décrire ici ce que j'ai entendu dire de cette technique : Deux plateaux reliés par une chaîne passant sur une poulie fixée à bonne hauteur au gueulard, possèdent chacun un réservoir à eau. Un plateau est au sol, son réservoir est vide, on le charge, par exemple de minerai. L'autre plateau est au gueulard, on vient de le décharger, on remplit son réservoir d'eau ; quand le réservoir est plein, le poids de l'eau fait descendre le plateau vide, et la chaîne tire le plateau plein vers le haut. On décharge le minerai au gueulard, on vide l'eau du plateau qui est en bas, et l'on est prêt pour un autre cycle. Pour moi cette balance d'eau est le premier vrai monte-charge, que j'aurai pu écrire monte-charges, mais CORBION, qui dirige le Glossaire du H.F. (que ne me met-on pas sur le dos !) a décidé que l'on montait LA charge et non DES charges ; j'ai donc obtempéré. Pour en revenir à la balance d'eau, elle fut à l'origine d'autres monte-charges verticaux mus par pression d'air ou par pression hydraulique comme celui de Denain.

HFx Denain 005 Le fer. GARNIER. p.175;

Le monte-charge dessert les deux H.Fx.Les wagonnets contenant le coke ou le minerai sont poussés à la main depuis le monte-charge jusque l'un ou l'autre gueulard. Les cylindres (3 par H.F;) que l'on voit devant les H.Fx sont des appareils à vent chaud WHITWELL..

Dans le domaine du chargement, la vapeur apporta rapidement des possibilités, par exemple en actionnant un monte-charge rudimentaire par une prise de force sur le moteur de la soufflante à vapeur. L'étape suivante a été d'actionner le monte-charge par une machine à vapeur employée à ce seul usage, et certains de mes cousins furent ainsi chargés par des plans inclinés sur lesquels circulaient deux chariots, l'un montant, l'autre descendant, comme pour les H.Fx ci-dessous.

CP n°331 Maxéville

Vers la fin du siècle, le moteur électrique apporta sa souplesse d'emploi et une meilleur précision dans les manœuvres ; il a été à l'origine d'une nouvelle génération de monte-charges qui eut comme traits communs à tous les modèles, la possibilité de fonctionner sans aucun personnel à proximité immédiate du gueulard, et le transport des matières dans des récipients qui font partie intrinsèque du monte-charge. Cette génération est représentée par deux types d'appareils.

1) Le monte-charge avec benne cylindrique.

benne La France travaille. P. HAMP. p.87.

Benne dans le monte-charge du H.F.6 de Mont-Saint-Martin. On distingue le fond ouvrant et au-dessus le chapeau qui vient se poser sur la benne quand elle est sur la cloche fermant le gueulard.. Sous la benne, le filet de protection.

Quand la benne se pose sur la cloche, le poids de son contenu, coke ou minerai, fait que la cloche et le fond de la benne s'enfoncent, libérant ainsi les matières qui tombent dans le H.F. Quand la benne repart, des contrepoids referment la cloche. Ce type de monte-charge sera surtout utilisé sur le continent européen, le plus célèbre étant le monte-charge STÄHLER ; la Grande-Bretagne en utilisera mais préférera l'autre type. Certains de ces appareils fonctionnaient encore vers la fin du 20ème s. Ils convenaient bien à la poutre inclinée, comme c'était le cas aux H.Fx 1 à 4 de Senelle et comme on le voit ci-dessous chez les Anglais de Normanby Park à Scunthorpe. Ils permettaient aussi, avec une tour verticale et une poutre horizontale, de faire une installation qui pouvait prendre place plus près du H.F. Les H.Fx 2 et 3 de Mont-Saint-Martin étaient ainsi alimentés par un seul monte-charge vertical-horizontal. Sur la poutre horizontale placée au-dessus des gueulards circulait un chariot équipé d'un treuil. Le chariot venait se placer au-dessus de la tour verticale et ses câbles allaient chercher la benne au niveau du sol puis le treuil montait la benne tout en haut. Le chariot allait ensuite poser la benne sur l'un ou l'autre des H.Fx. A la S.M.N. (Société Métallurgique de Normandie, à Mondeville), les deux H.Fx, plus puissants que ceux de Mont-Saint-Martin, disposaient chacun d'un monte-charge vertical-horizontal ; voir ci-dessous.

Normanby park Tiré de Steel Industry Forum.

Vers 1910. On distingue la benne cylindrique accrochée au chariot qui circule sur la poutre inclinée.Le H.F. est de type écossais, sans tour carrée.

HFx de la SMN T = tour verticale

La disposition de Mont-Saint-Martin a été généralisée par DEMAG à Gelsenkirchen : la poutre horizontale surplombe 5 H.Fx de sorte qu'un chariot peut en principe alimenter n'importe lequel des 5 fourneaux. Ce n'est évidemment pas possible en marche normale : il y a, semble-t-il, 3 tours verticales et donc 3 chariots. Cette disposition permet d'assurer une marche ralentie en cas de panne d'un chariot.

Gelsenkirchen

Et un cadeau pour en terminer avec les bennes :

vitrail Vitrail de GRÜBER 1928. H.F. de Pont-à-Mousson

Monte-charge à benne. Le H.F. est enserré dans une tour hexagonale. A gauche, en bleu, une descente de gaz.

2) Le monte-charge à skips.

Au H.F., le skip est un chariot à quatre roues qui est très généralement employé sur une poutre inclinée. C'est le mot allemand, Kippkübel, benne basculante, qui traduit le mieux l'utilisation du skip : à l'arrivée au gueulard un dispositif fait basculer le skip en avant et de cette façon il déverse le coke ou le minerai dans le gueulard ou dans une trémie intermédiaire.L'appellation Élévateur à bennes basculantes donne également une bonne définition du monte-charge à skips : Dans le gueulard sans cloches “il y a selon les besoins du H.F. deux ou plus réservoirs à matières pour le coke et le mélange au sommet du H.F., remplis par tapis roulants ou élévateurs à bennes basculantes.” [5307]

skip Skip

Le monte-charge à skips a été employé d'une façon quasi générale aux États-Unis, et de façon prépondérante en Grande-Bretagne. Au début du 20 ème s. beaucoup de H.Fx sont encore chargés ainsi, et parfois de gros H.Fx tels que ceux d'Ijmuiden. (H.F. 7 : diamètre creuset = 13m ; volume utile = 3675 m3).Si les premiers monte-charges de ce type avait parfois un seul skip, assez vite on a généralisé le monte-charge à deux skips, l'un montant quand l'autre descend. Les deux photos qui suivent montrent des chargements par skips.

GARY Photo US Steel Cy

On distingue quatre groupes de deux H.Fx, soit 8; il y en aura 12 au total. Chaque groupe a 8 appareils à vent chaud, qui ont chacun leur cheminée individuelle; c'est une disposition adoptée dans les appareils KENNEDY. Devant les appareils à vent chaud se trouve l'épuration du gaz.La grande charpente à droite supporte l'installation d'amenée du minerai jusqu'aux silos qui se trouvent sous la voie ferrée..

ARMCO

H.F. de type américain, sans tour carrée

Les hommes au gueulard.

Après toute cette technique, le soufflage, le vent chaud, le chargement, etc., il est temps que je vous intéresse aux chargeurs qui, pendant si longtemps m'ont versé des paniers d'abord, des brouettes ensuite, pour me rassasier autant qu'il était possible. Dur travail, mais dangereux aussi ; avec le gueulard ouvert, les chargeurs se trouvaient exposés au danger du gaz quand il ne brûlait pas et au danger des flammes quand il brûlait. La richesse relative du gaz et la température faisaient que, normalement, le gaz brûlait, ce qui n'excluait pas complètement le risque d'empoisonnement car la dose létale de gaz est faible (voir en 7-carbone et H.F. le paragraphe sur le monoxyde de carbone). Les figures ci-dessous donnent des exemples de chargeurs au travail sur l'un ou l'autre de mes cousins.

chhargeur 18 ème Encyclopédie. Forges à fer

Au 18ème s., le chargeur vide un panier dans le gueulard.dont on remarque l'étroitesse.

homme 1 bis Image dans guttenberg.org.

Deux H.Fx sont alimentés par le monte-charge MC qui élève des brouettes. Les gueulards sont ouverts et surmontés d'une cheminée cylindrique munie d'une (ou de plusieurs) ouverture O par laquelle le chargeur verse le contenu de la brouette dans le gueulard.

hommes 2 Photo Wisconsin Steel.

Le gueulard est fermé par un "cup and cone", c.-à-d. une cuvette sans fond C fermée par une cloche. En Ch on aperçoit la chaîne qui permet de manoeuvrer la cloche. Le chargeur est équipé d'une brouette B typique du chargement manuel : elle est équilibrée dans la position où on la voit, qui est à peu près la position de roulage, et dès qu'on lève un peu fort les bras, la brouette bascule vers l'avant et se vide sans effort. L'ambiance paraît saine, il n'empêche qu'il suffit d'un peu d'espace entre la cuvette et la cloche pour laisser passer une quantité dangereuse de gaz. On peut donc s'étonner de la grande hauteur de la paroi de tôle, qui ne favorise pas l'aération.

hommes 3 La Sidérurgie à la portée de tout le monde. t.i. S. BRULL. p.80.

On voit immédiatement que par rapport au chargeur précédent , ces chargeurs travaillent en plein air, donc avec un risque gaz bien plus faible, bien que non nul. Ils sont, bien sûr, plus exposés aux intempéries, ce qui n'est pas rien en hiver. L'appareil de chargement est vraisemblablement du type COINGT, qui a été en vogue vers la fin du 19ème s., avant l'adoption des chargements par benne ou par skips. Le chargement se fait dans un espace annulaire entre le bas de la prise de gaz et le rebord du gueulard.

hommes 3 Tiré de Steel Industry Forum

Il s'agit encore d'un appareil de chargement employé avant les monte-charges à benne ou à skips. Il y a une prise de gaz centrale avec une partie coulissante qui participe au fonctionnement; c'est possiblement un appareil de HOFF, assez employé en Allemagne d'après ANGLÈS d'AURIAC. On ne voit aucune fuite de gaz venant de l'espace annulaire autour de la prise de gaz.

Au Creusot, affaler (*) la charge signifiait enfourner, et il y avait cette consigne de sécurité : «Le chargeur ne doit jamais être seul pour affaler la charge.» [5482] p.261. (*) «On le tire du flamand afhalen, tirer en bas.» [3020]

Dans de rares cas, le chargement manuel a persisté jusqu'au milieu du 20ème s. Par ailleurs, avec le chargement par bennes, le machiniste du monte-charge était parfois installé dans une cabine à un niveau supérieur à celui du gueulard ; c'était le cas aux H.Fx 2 et 3 de Mont-Saint-Martin où la cabine se trouvait au-dessus de la tour verticale pour pouvoir surveiller le mouvement de la benne. Enfin, il est parfois nécessaire de nettoyer le gueulard : pendant la 2ème Guerre mondiale, aus États-Unis, on a employé des femmes pour ce travail, jugez de la surprise de mes cousins américains ! :

femmes au gueulard Photo Margaret BOURKE

Sur un H.F. de L'Illinois, Les femmes portent un masque probablement alimenté en oxygène.

femmes au gueulard 2 Photo U.S. STEEL prise à Gary, Indiana.

Le masque alimenté en oxygène est la seule protection efficace contre le gaz de H.F, parce qu'il est dangereux à très faible dose. En 1978, lors d'une visite à Mizushima, grande usine (à l'époque) de Kawasaki Steel, Claude LE SCOUR et moi avions demandé à voir, en marche, la cuve de l'un des H.Fx. On nous demanda de porter un masque à oxygène alimenté par une grosse bouteille. Je me souviens encore de l'effort que j'ai du faire pour monter une quinzaine de mètres d'escalier avec cette bouteille sur le dos.

Le plancher de coulée.

Encore une affaire d'hommes, qui a commencé dès ma naissance et se continuera jusqu'à ma disparition ; c'est chez les fondeurs, comme on a l'habitude de les appeler, que j'ai toujours trouvé un personnel attentif à ma personne, à mon comportement, et un personnel fier d'appartenir à une équipe particulière qui fait un travail singulier. Au point de réagir parfois vivement, quand, le H.F. étant arrêter, on leur demande de faire un autre travail ; comportement compréhensible quand on pense à ce qu'il endure quand la digestion a été difficile et que le laitier débordant des rigoles, s'étale , durci sur une grande partie du plancher de coulée. Donc l'aventure des fondeurs a démarré avec moi, petitement quand j'étais petit : une fois par jour on me perçait le trou de coulée avec une barre de fer, 500 à 1000 livres de fonte s'écoulait dans une rigole creusée en V, de quelques mètres de longueur. La fonte refroidie devenait une gueuse (nom qui ne doit rien à la femme de mauvaise vie, ni à la gueuze lambic, sorte de bière belge, mais vient de l'allemand -voir ci-dessous dans 14 le X-La gueuse).

coulée 18ème Encyclopédie. Forges à fer.

Le fondeur, ou garde-fourneau (*) s'apprête à percer le trou de coulée avec une barre. La fonte va s'écouler dans la rigole qui a été préparée dans le sol de la halle de coulée. En G une barre de fer est destinée à retenir le laitier qui peut venir avec la fonte; l'aide fondeur est prêt à jeter du sable devant la barre pour faciliter la retenue du laitier. La poitrine du H.F. est ouverte, le laitier sort en permanence par le petit rectangle horizontal qu'on voit au-dessus d'une petite masse noire, la dame. En L c'est l'amas de laitier qui a coulé depuis la coulée précédente., On remarque la maçonnerie très soignée de la paroi et de la voûte qui permet d'accéder au trou de coulée; l'ensemble constitue l'embrasure de coulée. (*) En Grande-Bretagne, le fondeur est le keeper, c.-à-d. le garde.

L'accélération de la production au 19ème s., a conduit à multiplier les gueuses à chaque coulée, et à organiser de façon méthodique la disposition des moules et leur remplissage par la fonte. On est arrivé ainsi à créer plusieurs rigoles alimentant chacune une série de moules. Les Anglais, qui ont plus d'imagination qu'on ne croit, ont cru voir dans chaque rigole une truie allaitant une ribambelle de porcelets, et ont donné à la fonte en gueuses le nom de pig iron (pig = cochon). “La fonte sortant rapidement du chio (ici pour trou de coulée), coule dans une grande rigole perpendiculaire au fourneau qu'on nomme truie, sur les côtés droit et gauche de laquelle on trace des moules de gueuses dans le sable de l'usine.” [5421] p190 et 191.

Clyde Iron

La fonte vient remplir les moules successivement.

Le façonnage des moules et la manutention des gueuses demandaient beaucoup de monde, d'où la recherche d'une mécanisation.

Ayresome

La place occupée par les moules est énorme. Une sorte de grille est suspendue au pont roulant; elle sert à imprimer dans le sable la forme d'une rigole et des gueuses qu'elle alimente. La coulée se fait en plein air, ce qui était une pratique courante en Grande-Bretagne au 19ème s.Sur le Continent et aux États-Unis on privilégiait au contraire la coulée dans une halle couverte, ce qui limite les risques de contact entre l'eau et la fonte. Les H.Fx sont du type écossais, sans blindage mais le briquetage est maintenu par des cercles. La passerelle qui les relie indique qu'il y a un monte-charge pour plusieurs appareils.

Au lieu de couler la fonte dans des moules pour gueuses, on coulait parfois en une couche sur toute la surface de la halle de coulée ; il y avait alors des casseurs de fonte pour réduire cette couche en morceaux utilisables au cubilot ou au four à puddler.

cassage Photo ILVA

Pendant que la récolte de la fonte en halle se transformait peu à peu, le débouchage du trou de coulée progressait peu ; je voyais toujours les fondeurs, armés d'une barre de fer, attaquer vigoureusement la masse de glaise qui bouchait le trou. Dans les cas difficiles des coups de masse aidaient à obtenir le perçage. Je dois à la vérité de dire, que le percement du tunnel du Mont-Cenis vers la moitié du siècle apporta une nouveauté : l'emploi de l'air comprimé pour perforer la roche ; certains chefs de fourneaux, vers la fin du siècle expérimentèrent l'usage de ce système pour ouvrir le trou de coulée

skinn Photo Cleveland Archive

Vers la fin du 19ème s., les fondeurs, réunis devant le trou de coulée, sont prêts pour le débouchage. On voit de part et d'autre deux colonnes verticales qui soutiennent le H.F. à la marâtre : c'est un H.F. cubilot. Le gros disque vers le haut à droite est une des extrémités de la circulaire à vent chaud.

Pendant la coulée, le fondeur a souvent besoin d'intervenir, pour diriger la fonte, pour faciliter l'écoulement du laitier, pour prélever un échantillon de fonte ou de laitier, etc. Il prend alors une attitude particulière pour se protéger du rayonnement intense, et parfois des petites projections. La photo qui suit rend bien cette attitude

fondeur Métal Plus février mars 1984. La photo a été prise vers 1900. Le fondeur porte des sabots; le bois peu conducteur de la chaleur limite l'échauffement des pieds. Si de la fonte ou du laitier pénètre dans le sabot, on peut s'en débarrasser rapidement. La présence de la potence indique l'emploi d'un outil particulier, probablement pour faciliter la percée du trou de coulée.

Je vois bien que les visiteurs viennent pour voir la coulée, comme M. le Comte dans le tableau de BREUGHEL ; c'est un spectacle surprenant, et quand il est terminé, ils s'en vont. Pour les fondeurs c'est une autre affaire, après la coulée il faut nettoyer ; mot simple mais qui au H.F. annonce le travail le plus pénible, et pire, le travail où l'on ressent tous les problèmes de digestion, de descente des charges, de fuites d'eau, etc. A chaque fois ce sera un refroidissement, un laitier noir et lourd qui se figera rapidement, des rigoles surchargées de scories, que les fondeurs doivent déblayer pour la coulée suivante. MARJORELLE, dans les vitraux des Grands-Bureaux des Aciéries de Longwy (puis Lorraine-Escaut, puis USINOR) à Mont-Saint-Martin a bien rendu ce travail difficile.

nettoyage Aciéries de Longwy. Vitraux de MAJORELLE.

Les fondeurs tirent les crasses encore chaudes avec des crochets. On distingue un des piliers de la tour carrée.

L'enlèvement du laitier avant la tuyère et la cuve à laitier.

laitier 1880 001 bis

Photo ? années 1870. AP = appareil à vent chaud.

La tuyère à laitier

Quand je regarde autour de moi, je constate que la majorité de mes cousins ont, comme mois, une poitrine ouverte, par où le laitier s'écoule en permanence; c'est plutôt paradoxal, alors qu'on s'évertue à me maintenir les pieds, je veux dire le creuset, au chaud, on maintient une ouverture par ou le calorique s'évapore en permanence. Quelques-uns en Suède et en Autriche ont compris l'absurdité de la situation et fonctionnent avec un trou à laitier que l'on utilise comme le trou de coulée à fonte : il n'est débouché que périodiquement. Du temps du charbon de bois, l'inconvénient de la poitrine ouverte était supportable, mais avec le coke, et encore plus avec le charbon cru ou l'anthracite, le problème se complique : on souffle plus fort, la pression monte dans mes entrailles, mes gaz ont tendance à vouloir s'échapper par cette poitrine ouverte. On raconte qu'en Ecosse il arrive qu'un jet de gaz souffle en permanence entre la dame et la tympe; quel gâchis !

Vers 1880, LÜRMANN proposa de résoudre le problème en fermant la poitrine, c.-à-d. en n'y gardant que le trou de coulée, ouvert seulement pour laisser sortir la fonte, et en créant un trou dédié au laitier et constitué de telle façon qu'il se conserve dans le temps. Le résultat a été obtenu en inventant la tuyère à laitier, sur le modèle de la tuyère à vent, en bronze, à double paroi et refroidie à l'eau. Je n'aime pas beaucoup les dessins, mais là, à cause de l'importance de tuyère, en voici un schéma..

tuyère à laitier Manuel de la métallurgie du fer. A. LEDEBUR t.I p.429.

I = intérieur du H.F.; T = tuyère à laitier, E : cadre en fonte refroidi par circulation d'eau et dans lequel se place la tuyère; P = plaques verticales en fonte qui délimitent l'embrasure de la tuyère, R = 2 plaques en fonte verticales qui forment la rigole à laitier; EE = entrée d'eau de refroidissement du cadre; SE = sortie d'eau du cadre; ST = sortie d'eau de refroidissement de la tuyère (l'entrée d'eau n'est pas figurée).

La tuyère à laitier fut baptisée chio(t) par les fondeurs, terme qui était déjà employé pour un trou à laitier et même parfois à la place de trou à fonte. Plus tard les ingénieurs disputèrent à l'envi sur la présence ou non d'un t final. Que vient faire ici le petit chien disaient les défenseurs de chio ? Que vient faire là l'île grecque ? («Chio, l'île des vins, n'est plus qu'un sombre écueil». Victor HUGO), disaient les autres. Tout cela pour un dérivé de chier. Dans les H.Fx maçonnés, la tuyère à laitier se trouvait dans une embrasure, par synecdoque, l'exp. embrasure LÜRMANN désigna parfois cette tuyère. «Par l'embrasure LÜRMANN sortit de la crasse noire, bleuâtre et scoriacée qui s'est échauffée et a passé au laitier.» [5439] 09/11/1899. p.6126.

L'utilisation de la tuyère à laitier est simple : on lâche (c'est le terme !) le laitier, quand le gaz commence à souffler par la tuyère on bouche le trou avec un tampon en fer; le laitier qui s'amasse derrière le tampon se solidifie très vite à cause du refroidissement de la tuyère. Pour le lâcher suivant, il suffit de casser le bouchon de laitier avec une barre, et le laitier liquide s'écoule. Cette opération est habituellement facile, mais il y a parfois un problème :

Slag

Site : Icwem2.loc.gov.. En CH, le chef fondeur examine l'enfoncement de la barre, peut-être avec inquiétude car le trou est petit et la tuyère à laitier fragile, et de plus c'est le signe que quelque chose ne va pas bien dans le creuset du H.F.

J'avoue qu'il m'a fallu un peu de temps pour accepter ce nouveau trou, à l'écart du trou de coulée, mais j'en ai vite compris l'intérêt ; très vite on trouva le moyen de couler le laitier dans une cuve circulant sur voie ferrée.

LAITIER 001 Tiré de Sites et monuments. La Lorraine p.59

Cette photo montre le premier type de cuves employées pour le laitier. La cuve (un tronc de cône sans fond), était posée sur le chariot. Après remplissage on attendait la solidification du laitier et une grue soulevait la cuve. A cause du tronc de cône le démoulage était facile, le pain de laitier restait sur le chariot, d'où on le faisait tomber.

La cuve suivante imaginée dans les années 1880, avec des variantes diverses, est en service depuis cette époque.

lâcher Maîtrise Lorraine-Escaut n° 6 p.45.

Photo prise à l'un des H.Fx de Mont-Saint-Martin. On remarque le volant sur le chariot de la cuve, qui permet de la basculer pour la vider, comme le montre cette image,

Album publicitaire des Aciéries de Longwy. 1928

versage laitier

Tiré de DK recycling und Roheisen. Versage de cuves à laitier dans une fosse à laitier

La fonte en poche

Je vous ai expliqué que les fondeurs, les casseurs de fonte, tout ce monde dans la halle de coulée se donnait beaucoup de mal pour y couler la fonte, la rendre présentable pour l'utilisateur et surtout la refroidir pour la solidifier. Et que faisait l'utilisateur dès qu'il recevait la fonte ? Il l'a réchauffait pour la refondre ! Pour le cubilotier, c'est normal, on passe par lui pour améliorer la qualité des moulages en fonte, qui sont souvent trop grossiers quand on les faits, en première fusion, au pied du fourneau dans le sable de la halle. Mais les autres ? Pour le puddlage, quelques malins s'étaient bien arrangés pour verser de la fonte liquide dans leur four à puddler, mais la grande majorité des puddleurs travaillaient à partir de fonte solide qui était refondue dans le four avant de commencer l'affinage. Quand le procédé BESSEMER arriva, l'absurdité consistant à solidifier pour refondre ensuite devint encore plus criante : il fallut dans chaque aciérie installer des cubilots pour procurer de la fonte liquide au convertisseur. On trouva une idée lumineuse : dans la halle de coulée, on amène la fonte liquide depuis le H.F. jusque dans un récipient installé sur un wagon que l'on tire jusqu'à l'aciérie. La photo ci-dessous montre, à Mont-Saint-Marin le versage de la fonte dans un tonneau en tôle garnie intérieurement de briques réfractaires.

coulée en tonneau Aciéries de Longwy 1930

On distingue clairement le mécanisme de versage du tonneau; ce mécanisme permet de vider le tonneau n'importe où, ce qui peut être utile.

Ce n'est pas le cas pour la poche droite; il faut un pont roulant installé dans une charpente pour la prendre par les oreilles (que dis-je les tourillons) et l'incliner. C'est pourtant la poche droite qui fut employée en général; elle a l'avantage d'autoriser une certaine dispersion du jet de fonte, et le fondeur estime plus facilement le niveau de la fonte au fur et à mesure du remplissage..

poche à fonte Tiré de Sites et monuments. La Lorraine.

Donc, le laitier était lâché par la tuyère à laitier et une rigole l'amenait dans une cuve sur rail; de même à partir du trou de coulée, une rigole creusée dans le sable conduisait la fonte dans une poche sur rail; il restait à résoudre le problème du laitier qui sort par le trou de coulée avec ou plutôt après la fonte. Souvenons-nous qu'au 18ème s., on mettait une barre de fer au-dessus du moule de la gueuse pour retenir ce laitier, eh bien on fait la même chose mais le débit de laitier est plus important; derrière la barre de fer un petit monticule de sable flottant sur la fonte arrêtera le laitier et une rigole perpendiculaire le dirigera le vers une autre cuve sur rail. C'est le schéma des deux images qui suivent. Pour améliorer le barrage on emploiera parfois un disque de tôle appuyé sur le sable au moyen d'un levier, ce sera le presse-purée.

La coulée Aciéries de Longwy 1930

H.F. 6 de Mont-Saint-Martin. De chaque côté du trou de coulée on distingue une colonne supportant le H.F. La conduite circulaire à vent chaud est interrompue au-dessus du trou de coulée : c'est un "fer à cheval". Le H.F. n'a pas de tour carrée mais une structure métallique polygonale, très proche du briquetage. La fonte coule tout droit; le laitier est dévié vers la gauche par le barrage sur lequel interviennent les fondeurs.

EbbwValeCastingCFce1958III http://www.peoplescollectionwales. co.uk.sites/default/files/images/2014/February/GTJ01519_2.jpg

Coulée du H.F. C de Ebbw Vale. A droite, le laitier qui coule dans une cuve de section rectangulaire. A gauche, la fonte.

Comme c'est souvent le cas, tout problème résolu en amène un autre: dans les usines avec plusieurs H.Fx (cas qui va devenir général) tantôt on voit arriver à l'aciérie une quantité de poches de fonte qui vont faire la queue, au risque de geler la fonte dans les poches, tantôt l'aciérie manque de fonte. Dans les années 1870, le Captain JONES à Edgar Thomson, Pennsylvanie, invente le mélangeur ; il s'agit d'un grand récipient placé à l'entrée de l'aciérie et dans lequel on vide les poches à fonte ; on crée ainsi un réservoir tampon entre la production des H.Fx et la consommation de l'aciérie. Le nom de mélangeur n'est pas anodin et suppose que dès l'origine le rôle de cet appareil a été aussi d'alimenter l'aciérie avec une qualité de fonte moyenne, c.-à-d. statistiquement plus régulière que la succession des fontes de chaque H.F. Ce rôle de mélangeur restera un sujet constant de polémique entre les responsables des H.Fx d'une part, et ceux de l'aciérie d'autre part. Felix M., ancien aciériste à Lorraine-Escaut Longwy et attaché à la sous-direction des fabrications, avait trouvé une métaphore pour clouer le bec aux haut-fournistes, à savoir que «si l'on mélange du beurre et de la merde, cela sent toujours la merde»

mélangeur bis

Aciéries de Longwy 1930. Le mélangeur de Mont-Saint-Martin a la forme, inhabituelle, d'une cornue; ses congénères seront simplement des cylindres. En haut à droite on voit un tonneau en cours de versage.

La batterie de hauts fourneaux.

Comme je vous l'ai déjà dit, il fut décidé de ma faire quitter mon installation champêtre pour m'envoyer à Denain. Adieu le coin solitaire, près des grands bois où l'on puisait de quoi m'alimenter. Je suis maintenant dans une morne plaine, près d'un gros village. Ma surprise a été de constater qu'un autre fourneau était déjà là et qu'un troisième arrivait peu de temps après moi. Sans le savoir je participais là à la naissance d'une batterie, à la déclaration de la guerre de 1914, nous serons 6, dont un frère jumeau apparu lors de ma réfection vers 1860 (voir supra dans la partie monte-charge) .

Le 19ème s. se termine.

Siècle exceptionnel et étonnant où l'on a vu tant de transformations pour le H.F. , telles que les variations à partir du cup and cone de PARRY, où l'on a cherché à résoudre en même temps la fermeture du gueulard, la captation du gaz et une distribution logique du minerai et du coke dans le gueulard. Dans les Leçons de Sidérurgie d'ANGLÈS d'AURIAC, on relève ainsi 1) deux cup and cone à prise de gaz latérale, l'un avec cône répartiteur, l'autre avec distributeur mobile ; 2) des appareils à prise de gaz centrale : COINGT, HOFF, LANGEN, BUDERUS ; des appareils à prise de gaz latérale : BRIANSK, DENAIN. Cela se termine par l'élimination des prises centrales et seulement deux systèmes concurrents le MACKEE alimenté par skips et le STÄHLER alimenté par bennes. Après le foisonnement, quelle simplification !

Dans la région de la minette lorraine, enfin utilisable en grand avec le procédé THOMAS, les H.Fx on proliféré comme des lapins, ainsi qu'en témoigne ce texte : “Dans le bassin de Briey les H.Fx s'étaient multipliés aussi vite que les cinématographes dans les villes les plus dépensières (quelle comparaison !)... Le long de la voie ferrée les usines constituent des cités féériques : leurs H.Fx sont les dômes, leurs hautes cheminées les minarets; jour et nuit elle s'illuminent de flammes colorées. Vers Longwy et Mont-Saint-Martin, les temples et les rites en l'honneur du fer présentent un aspect toujours plus fervent et plus superbe. Tout un peuple arrachait du sol le minerai incomparable et le livrait à 100 H.Fx qui le rendaient en flots de fonte.” [3745] t.2. p.475.

convertisseur Aciéries de Longwy. Vitraux de MAJORELLE.

Convertisseur THOMAS en cours de soufflage; l'oxygène de l'air soufflé à travers la fonte brûle la plupart des éléments suivants : carbone,silicium, phosphore et manganèse.

Au Japon, vient de s'ouvrir l'ère MEIJI et l'empereur pousse ses sujets à abandonner Tatara, le vieux système direct de production de métal, d'ailleurs très efficace et polyvalent : on produisait de cette façon de la fonte, du fer ou de l'acier brut.

TATARA c Tatara, tiré de Science of the Tatara and Japanese sword. Tatsuo INOUE.

De chaque côte du foyer il y a un soufflet à bascule actionné au pied; c'est le soufflet mû par les femmes du "village Tatara" dans le film de MIYASAKI, Princesse MONONOKE; voir infra dans le chapitre FER.

Les sidérurgistes japonais se tournent donc vers le H.F. “système européen”. Le début est difficile : «L'érection de deux H.Fx selon le système de l'ouest à Kamaishi et d'un H.F. à Inako Kosaka, ne semble pas encore –1882- avoir répondu à ce qu'on en attendait. » [5520] p.526 et 527. Il n'empêche qu'avec cette nouvelle installation, le H.F. achève la conquête du monde

Ainsi, installé avec mes cousins dans une batterie, entouré d'un équipement rationnel et important (soufflante puissante, appareils à vent chaud, monte-charge sans personne au gueulard et dit «automatique» , épuration convenable du gaz, coulée de la fonte en poches et du laitier en cuves), je suis devenu un véritable outil, un H.F. industriel. Cette condition, et ce qui vient d'être dit sur l'universalité de l'usage qui est fait partout de mes cousins, me confortent dans l'idée que l'adolescence est terminée.

Rouge Steel Le H.F.du début du 20ème s. et ses annexes.

HL = high line, nom donné par les Anglos-Saxons à la voie ferrée qui circule au-dessus des silos pour les alimenter en coke et minerai. M-C = la charpente du monte-charge qui, à gauche, s'enfonce sous les silos. HC = la halle de coulée. EP = l'épuration du gaz. AV = les 4 appareils à vent chaud, ici des cowpers. C'est un H.F. de type américain : pas de tour carrée et alimentation par skips.

1c- UNE VIE DE HAUT FOURNEAU. Troisième époque.

mise à jour du chapitre : 27/06/2015

Je vous avais informés qu'à Denain je m'étais retrouvé dans une batterie, nous étions d'abord 3, puis nous fûmes 4, et enfin le nouveau siècle nous amena deux collègues, les n°5 et 6, sur lesquels Mr ANGLÈS D'AURIAC (dont on me dit que c'est une sommité métallurgique) ne tarit pas d'éloges, quelle production ! Quel équipement pour le chargement ! Quelle soufflante ! Etc. De quoi inquiéter les anciens H.Fx qui se disent qu'à la moindre réduction de commandes, ils seront misérablement abandonnés. Hélas des évenements graves allaient bientôt arriver, qui changeraient complètement le cours de l'histoire.

Denain 1906 Photo Denain-Anzin.

Le monte-charge vertical, caché par les appareils à vent chaud (ici des cowpers) monte les wagonnets de coke et de minerai jusqu'à la passerelle. Une locomotive électrique pousse les wagonnets jusqu'au H.F. qui se trouve à gauche.

LA GRANDE GUERRE.

Le lecteur curieux aura lu au chapitre Le haut fourneau n'est pas indestructible /paragraphe Guerre, un épisode de la guerre de 1870. On peut dire que les dégats faits, pendant la guerre, à mes cousins de l'est sont restés minimes, comme dans le cas de Stiring-Wendel, mais le traité de paix a, lui, bouleversé leur cadre de vie : “Par le traité de Francfort (1871), la France ne conserve de l'Alsace-Lorraine que le bassin de Longwy qui possède 12 H.Fx, d'une production de 76.466 t/an. Les territoires cédés à l'Allemagne contiennent 25 H.Fx, d'une production de 205.000 t/an.” [5517] vol.2-3. 1871 p.960. Les premiers combats ne vont pas arranger les choses : “Sur 170 H.Fx qui fonctionnaient en France en 1914, 85, les plus importants se sont trouvés dans la zone envahie et 10 dans la zone de bombardement de Nancy.” [837] nlle série, 4ème vol. 1936, p.19.

A Denain, dès l'arrivée des uhlans le 25 août 1914, on nous met hors feu tous les six, d'ailleurs une partie de notre personnel, mobilisé, est déjà parti. Nous commençons l'expérience douloureuse de l'occupation pare les casques à pointe. “Le démentèlement des usines de Denain et d'Anzin (2 H.Fx, même société), qui avaient été modernisées peu avant la déclaration de guerre, commence dès la fin de 1914, après le refus de la direction de travailler pour l'occupant. Au cours de l'été 1906 commence la dévastation systématique. Une entreprise allemande de ferrailleurs, la maison YUNG et Cie de Francfort-sur-le Main est chargée de transformer les machines et les pièces métalliques en ferraille (qui est transportée en Allemagne). Le H.F. (à prendre au sens générique puis qu'en 1918 il ne reste rien des 8 H.Fx de Denain-Anzin) et les fondations sont dynamités.”Ph. NIVET. La France occupée. 1914-1918. Armand Colin. 2014.. Je ne présente pas de photos de Denain en 1918 (on en trouve sur Internet) ; on n'y voit que des terrains vagues où l'occupant a laissé des voies ferrées et des halles ou des bâtiments à son usage. Rien ne laisse penser à une usine sidérurgique. Voici donc un autre exemple venu de Lorraine..

HF d'Auboué La reconstitution des régions dévastées de Lorraine.P. FIEL. 1935. Le H.F. (construit en 1905) proprement dit a disparu, il reste des éléments de structure et de la tuyauterie (au premier plan le bas d'une descente de vent.

A Longwy où les H.Fx des Aciéries ont beaucoup souffert (voir le chapitre Les lieux de hauts fourneaux/ IV), ce degré de destruction est loin d'avoir été atteint parce que les Allemands espéraient récupérer les usines du bassin de Longwy après leur victoire. Les destructions n'ont commencé que lorsque l'espoir de victoire s'est éloigné.

Le renouveau. La destruction complète des H.Fx a donné l'opportunité de les reconstruire sur un site vierge, plus facile d'accès et dans une disposition logique : la batterie en ligne. Ainsi est née l'usine à fonte d'Escaudain, avec 4 H.Fx au départ. Le hasard a voulu que j'y porte le n°3. «Les ossatures métalliques des 4 H.Fx d'Escaudain sont achevées et les monte-charge inclinés sont en construction. La maçonnerie des deux premiers H.Fx est terminée.» [5439] 01/05/1923 p.208. Le premier H.F. est mis à feu en 1926. «Complètement détruites par les Allemands au cours de l'occupation, les usines de Denain et Anzin ont été reconstruites et remises en marche par Jean WERTH (Ecole Centrale promotion 1879).» Les grandes industries modernes et les Centraux. Ouvrage édité à l'occasion du centenaire de l'École. p.97..

escaudin CP Cacheux

Les 4 H.Fx d'Escaudain. Monte-charge à benne. Pour chaque H.F., 4 appareils à vent chaud de type cowper disposés en carré.

1918-1945. UN DEMI-SIÈCLE POUR PEU DE CHOSE ? LES ÉTATS-UNIS.

Nous sortons de la Première Guerre mondiale et de ses sequelles ; elle a confirmé la prééminence de mes cousins américains jugeons-en par la production de fonte annuelle en Mt :

États-Unis Allemagne Grande-Bretagne France Monde

1913 31,5 16,7 10,4 5,2 78,2 (*)

1929 42,0 13,2 7,7 10,3 97,0 (**)

(*) L'industrie du fer en France. J. LEVAINVILLE Armand Colin. 1922.p.206. (**) Annales de géographie. 1931. n°223. p.103.

Cette prééminence se concrétise par exemple par la parution en 1938, de Blast furnace practice, où Ralph H. SWEETSER décrit la fabrication de fonte « à l'américaine », avec des appareils (H.Fx et annexes) définis et établis, en gros entre 1890 et 1910 (voir Gary dans le chapitre Les batteries de H.Fx) . Ce livre dévoile le côté pratique de la méthode américaine, inspirée du pragmatisme britannique, y compris la politique à suivre pour l'approvisionnement en matières premièes. Mais on y trouve aussi les recherches entreprises aux États-Unis, pour améliorer la compréhension des phénomènes qui se déroulent dans le H.F. Par exemple, S.P. KINNEY a fait des sondages horizontaux à différents niveaux en 1926 sur un H.F. de l'Illinois Steel à Chicago.

kinney 6 et 7 ter Volume intérieur du H.F. = 670 m3.

Conditions de marche : minerai = 1611 kg/t de fonte ; castine = 204 kg/t de fonte ; coke = 826 kg/t de fonte ; température du vent = 610 °C ; pression du vent = 1,22 bar ; débit de vent = 85000 m3/heure. Production = 720 t/jour. C'est une marche plutôt rapide, d'où, pour l'époque, une pression de vent élevée ; le lit de fusion pas très bien préparé induit une perméabilité médiocre, que l'on pallie avec une température de vent faible. Au total, le gain de production s'accompagne d'une consommation de coke plutôt forte compte tenu de la richesse du minerai.

kinney 8 bis figures numérisées par Google;

Le tableau suivant, nous indique l'effet, pour les H.Fx américains, de la Première Guerre mondiale et celui de la crise qui débuta en 1929 (production annuelle de fonte en Mt)

1914 1918 1929 1932 1935 1940

26,13 43,74 45,54 9,57 23,33 46,21. Tiré de Historical statistics of the United States 1789-1945. United States department of commerce. 1949. p.149.

Étant donné le déroulement de la Deuxième Guerre mondiale, elle n'a pu que confirmer la prééminence (déjà évoquée deux fois) des H.Fx des États-Unis. Elle s'est traduite par des expressions comme Arsenal des démocraties, pour qualifier l'usine de Homestead, d'ailleurs située dans la Vallée de la victoire ! (La vallée de la Monogahela, rivière qui se joint à Pittsburgh avec la rivière Alleghany pour former la rivière Ohio, et où se trouvaient plusieurs usines de l'US Steel dont Edgar Thomson, Duquesne et Homestead). De façon plus précise on peut examiner les renseignements suivants : 1939 = 231 H.Fx dont 201 en activité ; production moyenne 177.500 t de fonte/H.F./an. Fin 1944 = 243 H.Fx dont 232 en activité ; production moyenne 287.000t/H.F./an. D'après Robert P. ROGERS, An economic history of the american steel industry, 2009. p. 86. On note que le chiffre 177.500 t/an pour 1939, correspond, compte tenu des arrêts inéluctables, à un maximum de 540 t/H.F./jour, valeur que l'on peut comparer au 720 t/jour du H.F. expérimenté par KINNEY en 1926 : c'est, en jugeant évidemment de façon très grossière, l'image d'une stagnation.

Pendant la Guerre, l'augmentation de production a été atteinte en partie par des constructions neuves, voire par des usines neuves. Henry J. KAISER est un magnat de l'industrie, il possède en particulier, à Portland, Oregon, un chantier naval où l'on construit en série des Liberty Ships. Aidé par le Gouvernement, il érige une usine nouvelle à Fontana, comté de San Bernardino, Californie : KAISER Steel. Le minerai de fer provient de Eagle Mountain, comté de Riverside dans le désert de Californie, et de charbon à coke est fourni par les mines de L'Utah, qui alimentent aussi Geneva Steel, une autre usine nouvelle située au sud de Salt Lake City.

liberty ship bis photo de l'auteur

Le H.F.1, 1200 t de fonte/jour, appelé «Bess» en hommage à l'épouse de H. KAISER, qui l'a "allumé", coule sa première fonte dans les premiers jours de janvier 1943.

fontana BillsJive015 1 bis D'après Billslive015. Le petit cochon rappelle que l'usine a été construite sur l'emplacement d'un élevage de porcs.

P1090015 bis tiré de Kaiser steel Fontana, J. ANICIC 2006. p.40

H.F. typiquement américain, sans tour carrée; monte-charge à skips à gauche; descente de gaz à droite; 3 appareils à vent chaud cachés par le H.F.

1918-1945. UN DEMI-SIÈCLE DE BOULEVERSEMENTS. L'URSS.

Au début du 20ème s., mes cousins russes avaient pris un bon développement grâce à l'apport occidental qui s'étaient manifesté de deux façons, 1) financièrement, avec les célèbres « emprunts russes », et 2) techniquement par l'aide de techniciens engagés dans des entreprises communes ou solitaires comme ce fut le cas pour John HUGUES. Cet ingénieur gallois entreprit en 1870 de construire une usine sidérurgique dans une région reculée de l'Ukraine ; il y réussit à l'aide de matériel importé de Grande-Bretagne et surtout d'une forte équipe de sidérurgistes gallois. C'est ainsi que naquirent la ville et l'usine de Hughesovka (russifié en Iousovka). En 1888 on y comptait 3 H.Fx. Dans les années 1890, il y 5 H.Fx. Au début du 20ème s., c'est l'une des plus grosses usines de Russie. D'après diverses sources dont Steel Industry Forum

Hughesovka 5 bis D'après Steel Industry Forum.

H.F. cubilot soutenu à la marâtre par des piliers verticaux tels que C. B = le blindage de la cuve en tôles rivées dont on remarque les faibles dimensions. AP = appareil à vent chaud de type cowper; Y = cyclone (il y en a de chaque côté du HF.) qui épure le gaz à sec (arrivée du gaz en haut, sortie du gaz horizontale vers le lecteur, petite tétine de soutirage des poussières en bas).

En 1917, la Révolution d'octobre s'abattit comme une tornade les H.Fx russes, selon un schéma déjà connu depuis la Révolution française : désordes, troubles, arrêts imprévus, personnel dispersé, etc... et surtout changement de propriétaire. Pour Hughesovka, cela se traduisit par le départ d'un grand nombre des Gallois, qui constituaient, on peut l'imaginer, l'ossature de l'encadrement, et détenaient une grande part de l'expérience. En 1924 avec la stalinisation, Hughesovka devient Stalino, et Donetsk en 1961 avec la déstalinisation ! C'est la ville d'origine de Nikita KRUCHEV.

L'Ukraine soviétique. Avant la révolution, l'Ukraine avait particulièrement bénéficié de l'aide occidentale et cela avait provoqué l'apparition d'un certain nombre d'usines sidérurgiques, dont certaines étaient nées d'initiatives locales ; c'est le cas de l'usine d'Alchevsk créée dans le Donbass vers 1890 par ALCHEVSKII Alexey Kirillovitch. Le premier H.F fait sa première coulée en 1896. En 1913, l'usine possède 6 H.Fx de 250 à 380 m3 et produit 217.000 t de fonte. A partir de 1917, la production ralentit progressivement (2 H.Fx arrêtés en 1917, 2 autres en 1918). La nationalisation intervient en 1920. L'arrêt est complet entre 1923 et le début de 1926. A partir de cette date la production reprend en même temps que les H.Fx sont reconstruits. En 1939, on applique «la méthode de STAKHANOV», (qui est ukrainien). En 1940, l'usine produit 249.500 t de fonte avec 4 H.Fx, dont deux de 930 m3 datant de 1933 et 1934. D'après le site de Alchevsk Iron and Steel Works. Pendant l'ère soviétique l'usine a été appelée Vorochilov Works et Kommunarsk Iron and Steel Works..

alchevsk 5 La Russie au travail. Flammarion années 1930

C'est l'un des H.Fx de l'ancienne usine reconstruit par les Soviétiques et qui s'éloigne du modèle américain des constructions neuves (voir Magnitogorsk). Il y a une tour carrée, relativement légère qui supporte les passerelles et, semble-t-il, la plate-forme du gueulard. Agencement particulier des sorties de gaz avec, à gauche une grosse pipe de purge. Le commentaire de la photo indique qu'autour de ce H.F. travaillent "des brigades de choc du Komsomol."

Mais la richesse minérale de cette région a incité le pouvoir soviétique à créer de nouvelles usines, comme par exemple à Krivoi Rog, endroit célèbre pour son important gisement de minerai riche. Dans cette nouvelle usine, le 05/08/1936, c'est la première coulée d'un H.F. surnomé Komsomolka en hommage aux jeunesses communistes. En 1940, on y compte 3 H.Fx. Au total, à cette époque il y a 61 H.Fx en Ukraine coulant les 2/3 de la fonte produite en U.R.S.S., soit environ 11,2 Mt/an.

Mariupol 1930s marsovet.org.ua.

C'est un H.F; construit comme un H.F. américain, avec des colonnes supportant la cuve, mais celle-ci est équipée de passerelles de visite, disposition rare aux États-Unis. A gauche 3 appareils à vent chaud. A droite la descente de gaz qui arrive sur le pot à poussières. En H un deuxième H.F. est en construction, on distingue les colonnes inclinées qui supportent la marâtre..L'assemblage de poutrelles entre les deux H.Fx est la charpente de la future halle de coulée commune aux deux H.Fx.

L'Oural soviétique. En 1917, la situation est très différente de celle de l'Ukraine ; alors que les H.Fx de celle-ci sont presque exclusivement alimentés en coke et installés dans des usines souvent importantes, dans l'Oural on ne trouve que des H.Fx au charbon de bois dispersés dans de petites usines forestières. L'impulsion soviétique s'appliquera donc à construire de très grosses usines alimentées en coke. L'un d'elles, Magnitogorsk, sera emblématique de la sidérurgie de l'U.R.S.S., 1) par établissement en site vierge (Du passé faisons table rase), 2) par son importance (10 H.Fx à la fin de sa construction), 3) par les difficultés inouïes rencontrées par les bâtisseurs (infrastructures inexistences, approvisionnements insuffisants ou de mauvaise qualité, conditions de vie épouvantables -inconfort, froid...-), 4) et malgré tout, par l'enthousiasme des exécutants (Magnitogorsk, forgeage de l'homme nouveau -film de SMIT-; Le Chant des héros -film d'IVENS-, Ourah l'Oural -ARAGON-, etc.). Voir aussi Magnitogorsk dans le chapitre Les batteries de hauts fourneaux. La construction commence en 1931. En 1934, il y a 4 H.Fx de style américain puisque des sociétés américaines ont été sollicitées pour assurer l'ingénierie ; ils peuvent produire au total 1,6 Mt de fonte par an (**).

Magnitogorsk construction La Russie au travail. Flammarion, années 1930.

H.Fx de type américain, la cuve repose sur des colonnes légèrement inclinées (voir C). En T, des tôles cintrées qui seront rivées pour constituer le blindage de la cuve. On remarque les échafaudages en bois et les faibles moyens de levage.

A Nijni Tagil, dans la région d'Ekaterinbourg (Sverdlvosk sous le régime soviétique), le problème n'est pas le même ; il y a là depuis l'époque de PIERRE-le-Grand une usine alimentée au charbon de bois, renommée pour la qualité de ses produits. En 1876, il y a 4 H.Fx au charbon de bois (*). On va profiter de l'environnement pour y construire une usine importante, au coke et avec des H.Fx, dont la fourniture sera assurée par une mine de fer importante : Vyssokaïa. En 1931, un schéma montre un H.F. de 270 m3 alimenté avec des bennes par un monte-charge vertical-horizontal ; en 1951, on est passé au monte-charge à skips (*). Il semble qu'il s'agit de l'un ou l'autre des deux H.Fx conservés dans le cadre du musée. Il y aura jusqu'à 6 H.Fx.

Nijni tagil 1951 (*) D'après un tableau descriptif dans le musée.

C'est un petit H.F. pour l'époque (peut-être encore au charbon de bois, ou producteur de fontes spéciales ?), mais bien équipé : chargement par skip (S) avec au gueulard en bleu la trémie de réception, en jaune la trémie tournante fermée en bas par la petite cloche, en vert le sas fermé en bas par la grande cloche. M = la marâtre qu'on trouve en général au bas des étalages est située très haut. P = poutre et palan pour les travaux au gueulard.

Le Kouzbass et le combinat Oural-Kouzbass. A 2000 km à l'est de l'oural, la région de Kemerovo possède un très bassin houiller auquel on a donné le nom de Kouzbass. Dans les années 1930, en même temps que se construit Magnitogorsk, est créée dans le Kouzbass une usine du même genre : Kouznetz. En 1940, il y a là 2 H.Fx de 700 t de fonte/jour et deux H.Fx de 1000 t/jour (**). Le Kouzbass n'est pas très riche en minerai, l'Oural est pauvre en charbon à coke ; de là nait un ensemble original, d'abord par l'éloignement en les sites, le Combinat Oural-Kouzbass. En 1938, il englobe 70 H.Fx, c.-à-d. à environ la moitié des H.Fx soviétiques.

pyotr-kotov-blast-furnace-no-1-in-kuznetsk Haut fourneau à Kouznetsk tableau de Pyotr KOTOV années 1930.

« Je félicite les hommes et les femmes des brigades de choc, le personnel technique et toute la direction des usines de Kuznetsk, qui ont obtenu une forte production de fonte au H.F. n°1, et ont montré un allant de Bolcheviques en maîtrisant la technologie la plus moderne. Je suis sûr que le personnel des usines de Kuznetsk ameliorera le résultat qu'il a obtenu, fera marcher le H.F. n°2 avec le même succès, terminera la construction des fours MARTIN et du laminoir dans les tout prochains mois et mettra en route le 3ème et le 4ème H.F. J. STALINE» Pravda 24/05/1932. Traduction du texte anglais de Marxists Internet Archive 2008.

L'U.R.S.S. produit au total en 1937 14,4 Mt de fonte (**), et en 1940, avec 150 H.Fx environ 16 Mt ; à comparer aux 4,2 Mt de 1913. (**) Le Génie Civil novembre 1941. p.181.

La recherche en U.R.S.S. Le chercheur probablement le plus célèbre en matière de H.F. est Boris Ivanovitch KITAÏEV dont les études sur les Échanges de chaleur dans les fours à cuve font encore autorité. Elles ont permis de préciser les zones d'échange dans le H.F. et J. MICHARD écrit « On peut avec KITAÏEV séparer le H.F. en deux régions : 1) la région supérieure où la capacité thermique des gaz est supérieure à la capacité thermique des solides, 2) la région inférieure où la capacité thermique des gaz est inférieure à la capacité thermique des solides. » (***)

kitaiev 1 001 bis dans (***)

"L'existence dans le H.F. d'une zone sans échange thermique est bien confirmée par l'expérience. KITAÏEV rapporte des résultats obtenus sur des fourneaux d'U.R.S.S." (***)

kitaiev 2 001bis dans (***)

Dans la zone médiane H2 on constate une faible différence de température entre gaz et solides; les échanges sont donc faibles.

(***) = Les cahiers du CESSID. Etude du haut fourneau II. J. MICHARD. 1959.p. 72 et 73.

1945/1980 ESCAUDAIN.

Les habitudes et le fait qu'Escaudain livrait sa fonte à l'aciérie de Denain font que, pour la période d'après guerre, l'on a souvent dit H.F.x de Denain au lieu de H.Fx d'Escaudain.

La guerre est terminée, mes compagnons et moi-même sommes bien moins endommagés que pendant la guerre 1914/1918 ; il n'empêche, il y a partout des destructions, la Libération a été l'occasion de combats et de bombardements violents ; des ponts sont démolis, des voies ferrées sont en ruine. Il faut reconstruire ; pour cela il faut des rails, des poutrelles, choses que les lamineurs, à l'autre bout de l'usine, savent faire. Mais après une révision des installations, avant de refaire de la fonte, il nous a fallu attendre que le minerai et le coke puissent arriver à l'usine. Pendant ces péripéties, certains réfléchissaient à la suite. On supputait que l'avenir serait l'acier de consommation, pour les automobiles, l'électro-ménager, etc., c.-à-d. un produit plat produit par un train à bandes. Ce train coûte très cher ; il vaut mieux s'unir pour le construire, et un beau matin de juillet 1948, on apprend que les Hauts Fourneaux et Forges de Denain-Anzin et les Aciéries du Nord et de l'Est, s'étaient associés pour former USINOR.

Du côté des H.Fx, outre nous quatre à Escaudain, on comptait 4 H.Fx à Valenciennes et 3 à Louvroil. Fallait-il s'inquiéter de cette situation ? certains d'entre nous allaient-ils disparaître pour cause de rationalisation ? La suite a montré que cette crainte pouvait être réelle, mais pas à l'horizon proche. De fait la demande était telle qu'il n'était pas question de supprimer l'un d'entre nous ; au contraire on nous gratifia d'améliorations successives pour augmenter la production de fonte. Tout cela jusqu'à ce qu'il fut décidé de construire un nouveau compagnon, le H.F.5. A partir de juillet 1956, il se fit de grands travaux à côté du H.F.4, pour préparer la place du nouvel arrivant. Mis à feu en juillet 1958, il nous dépassait tous de sa haute stature (voir la photo ci-dessous); par contre nous étions plutôt fiers d'être les voisins de « la plus puissante unité française » Usinor informations décembre 1967.

HFx Escaudain bis hainautpediavallibre.fr

Alors que chacun d'entre nous avait alors un volume total de 790 m3 et un diamètre de creuset de 6 m, le H.F.5 cubait 1200 m3 pour un diamètre au creuset de 7,30 m. Il était alimenté par skips, avec un gueulard tournant du type McKEE. L'épuration primaire du gaz, plutôt complexe d'ailleurs, comportait une tour à poussières, 2 cyclones en parallèle et deux laveurs; le gaz étant ensuite dirigé vers l'épuration secondaire (désintégrateurs Theisen et/ou électro-filtres) commune à toute la batterie.On le qualifiait pour 1100 à 1300 t de fonte par jour, et il en fera jusqu'à 1450 t !

HF5 Denain 1958 001 bis Photo LACHEROY

H = halle de coulée; M = montée de gaz; D = descente de gaz vers l'épuration; C et C = cyclones; L = laveurs.

Évolution de la construction des H.Fx.

Au moment de la construction du H.F.5, les H.Fx 1 à 4 sont identiques. La figure ci-dessous les comparent au nouveau venu.

HFx Denain évolution 001 bis Plan 96956 USINOR Denain 29/02/1964

Tous les H.Fx possèdent une tour carrée (en gris) qui supporte les passerelles de visite, le gueulard et la tête du monte-charge. Ils sont autoportants (structure qui s'est développée avec le blindage complet). Le blindage épouse la forme du profil intérieur pour les H.Fx 1 à 4 ; le H.F.5 est muni d'une fausse marâtre M au niveau de la séparation des étalages et du ventre (peut-être a-t-on voulu ainsi assoir le briquetage de la cuve) et de ce fait le profil du blindage est différent. Le garnissage réfractaire des anciens H.Fx est entièrement constitué de silico-alumineux (en jaune), y compris pour le creuset ; au H.F.5 on a mis du carbone (en bleu) en paroi dans le creuset, et ce qui est plus rare, dans les étalages. Le refroidissement est réalisé par des boîtes (454 par H.F.) pour les H.Fx 1 à 4 et il commence très bas (presque au niveau du trou de coulée) et s'étend jusqu'à mi-cuve ; une rigole R montre qu'on peut faire du ruissellement en haut de cuve ; au H.F.5, les étalages et le creuset sont refroidis par ruissellement et la cuve par 386 boîtes. En G et G on remarque les gueulards à double cloche, ce qui est très rare pour les H.Fx chargés par bennes, et les protections de haut de cuve (en rouge).

La réfection du H.F.5.

Bien sûr notre gros H.F. est le préféré de tout le monde et on décide en 1967 de le refaire et de l'agrandir. Il a alors beaucoup fait parler de lui à cause des précautions que l'on a prises pour que l'arrêt soit le plus court possible (voir dans le chapitre Constructions des H.Fx, le V-la Réfection). Cette réfection lui apporta aussi des améliorations : 1) la mise en place de machines (à déboucher et boucher le trou de coulée, à boucher le chiot à laitier) plus puissantes; 2) le remplacement du haut du rûchage et des briques du dôme des appareils à vent chaud, par des briques à haute teneur en alumine pour obtenir une température de vent de 1150 °C ; 3) la possibilité de marcher en contre-pression jusqu'à 0,8 bar, et 4) surtout une installation d'épuration du gaz tout à fait innovante, dans laquelle on profite de la détente du gaz depuis 0,8 jusqu'à 0,15 bar, pour l'épurer (voir la figure ci-dessous). Après cela, on annonce qu'il produira 2400 t de fonte par jour.

HF5 épuration 2 001 bis USINOR Informations décembre 1967 p.8.

F = fonte, V = vent. 1 = tour à poussière; 2 = cyclone; 3 = laveur, 4 = hydrocyclone ; 5 séparateur où l'eau contenue dans le gaz est éliminée ; 6 = venturi où l'on détend le gaz en tête de l'hydrocyclone ; 7 = septum valve. Ep = envoi du gaz épuré dans le réseau commun à tous les H.Fx; U = exportation vers les fours de l'usine. e, e et e = arrivées d'eau; ce = en rouge conduite qui prélève du gaz semi-épuré (mais dont la pression est encore élevée), pour mettre le sas compris entre la petite et la grande cloche à une pression égale à celle du H.F. En rouge les pressions effectives, en bar, aux différents stades.

La reconstruction du H.F.1.

Après l'agrandissement du H.F.5, c'est le n°1 qui bénéfécie en 1969 d'une reconstruction. Dans le cadre de la tour carrée existante, le diamètre du creuset est augmenté de 6 à 7 m et le volume total de 788 à 975 m3. La hauteur du H.F. étant à peu près la même, il est évident que c'est par l'accroissement des diamètres que l'on a accru le volume, et à ce jeu-là c'est le creuset qui est le grand gagnant : son volume a été augmenté de 73,7 % alors que le reste (appelé volume utile) n'a augmenté que de 18,33 %. Mais la grande nouveauté est l'installation dans ce H.F. des premiers stave-coolers conçus et fabriqués (à la fonderie de Sedan) par USINOR. Comme on le voit sur la figure ci-dessous, cet équipeùment est installé à partir de la zone des tuyères jusque un peu plus haut que la mi-cuve, c.-à-d. dans la zone où la paroi du H.F. est la plus sollicitée. C'est à partir de de cet essai que ce type de refroidissement est devenu, après quelques péripéties et pour cette zone, le standard du refroidissement chez USINOR.

hf1 Denain 1969 001 bis Plan 96956 USINOR Denain 05/09/1974.

En bleu = garnissage en carbone; en ocre = garnissage en silico-alumineux; en rouge = protection du haut de cuve; en noir = 8 rangs de stave-coolers numérotés à droite.

2-DÉFINITIONS TRADUCTIONS

mise à jour du chapitre : 04/05/2015

A- ESSAI D'UNE DÉFINITION RAISONNÉE DE L'EXP. HAUT FOURNEAU.

Pour le Glossaire du Haut Fourneau, dans l'état actuel des recherches, les premières apparitions,de l'exp. Haut Fourneau datent du 15ème s., sous la forme de Haut Fournel [1094], Hault Fornel [602], Hault Fourneau [1094]; on trouve confirmation de ce fait, in [1444] p.187 ... Cependant, à cette époque et pendant encore près de 3 siècles, cet appareil métallurgique était beaucoup plus fréquemment désigné sous le nom de Fourneau, ce terme étant généralement suivi d'une qualification: -voir dans le Glossaire : Fourneaux à Fonte (Qualifications des) ...D'après R. ELUERD, in [1444] p.189 à 191.

L'exp. Haut Fourneau devient habituelle vers la fin du 18ème s. Son usage s'étendit ensuite de façon prépondérante, cependant l'emploi du terme Fourneau a subsisté jusqu'à l'époque actuelle années 2010, surtout dans la langue parlée, et, par ex., la plus grosse unité française est souvent désignée par l'exp. ‘le Fourneau 4 de DUNKERQUE

De même que les diverses qualifications des fourneaux à fonte montrent que le rôle de cet appareil était conçu de manière diverse selon les auteurs, de même la définition du H.F. a varié en fonction des périodes et des auteurs. Historiquement, et pour s'en tenir aux acceptions vulgaires (ce qui élimine des définitions scientifiques telles que: four à cuve, appareil à contre-courant, appareil de réduction-fusion, etc.), on a ainsi considéré le H.F. comme:

- a) un appareil où le combustible est le coke;

- b) un appareil de grande hauteur;

- c) un appareil où la combustion est activée par le Soufflage;

- d) un appareil qui produit de la fonte liquide.

- La déf. a), qui ne peut avoir aucune généralité puisqu'il existe, encore actuellement -années 2010-, des H.Fx fonctionnant au charbon de bois, doit être éliminée.

- La déf. b) est une évidence quand on compare la hauteur du H.F. avec celle de la plupart des grands outils industriels; il ne faut quand même pas la retenir, en effet, d'une part, historiquement, cette notion de hauteur est relative étant données les variations qu'elle a subi (de 4 à 40 m !), et d'autre part, pour chaque époque on peut trouver des appareils dont la hauteur varie de 1 à 3, sinon plus. Voir dans Compléments. fourneau d'une certaine élévation

- La déf. c) a un caractère de permanence dans l'histoire du H.F. puisqu'on s'accorde à dire que c'est l'apparition d'un soufflage puissant qui permit au four à masse (four qui produisait le fer sous la forme solide), d'abord de produire de la fonte liquide, et ensuite d'être surélevé jusqu'à devenir haut. Effectivement, les anglo-saxons ont privilégié cet aspect en désignant l'appareil par blast furnace (= fourneau soufflé). Cette définition a l'inconvénient de caractériser le H.F. par l'action d'un engin annexe, la soufflante, dont l'évolution n'a rien de commun avec celle de l'appareil principal.

- On a compris que seule la déf. d) rassemble la fonction primordiale de l'appareil, faire de la fonte, et la permanence historique. C'est alors un paradoxe de dire que la meilleure définition du Haut Fourneau est Fourneau à fonte. R. ELUERD, dans son chapitre ‘Histoire du H.F.’ [1444] p.185 à 192 montre comment l'exp. H.F. a éliminé toutes les autres appellations, tout en gardant le sens qu'elles contenaient. Cette définition paraît d'autant plus pertinente, que l'exp. H.F. est employée dans beaucoup d'autres cas :

a) On rencontre beaucoup de hauts fourneaux, africains en particulier (voir au Glossaire H.Fx de brousse par ex.) , qui produisent du fer solide et sont donc des appareils employés pour la réduction directe du minerai de fer, c'est évidemment souvent la hauteur (parfois 5 à 6 m) qui a conduit à en faire des HAUTS fourneaux, mais aussi parce que c'est plus facile de désigner ainsi un fourneau de réduction quelconque (voir par exemple le H.F. Sri lankais à acier) . b) Une autre série concerne les appareils de réduction des métaux non-ferreux; on trouve ainsi des H.F à aluminium, à cuivre, à nickel, à plomb, à zinc...c) Certains fours sont parfois, sans raisons, appelés H.F. : four à chaux, à ciment, de cémentation (!), etc.

B- QUALIFICATIONS DIVERSES DU HAUT FOURNEAU :

Au 18ème et 19ème s., on a souvent jugé utile de préciser le rôle du H.F., ou son combustible, d'où une grande quantité de qualifications, que l'on rencontre dans les documents administratifs ([138], [4643]), des dictionnaires [4494] et dans beaucoup d'autres sources.

SELON LE MINERAI: H.F. à fondre la mine. H.F. à fondre le minerai de fer. H.F. destiné à fondre le minerai de fer. H.F. destiné à la fusion du minerai de fer. H.F. pour fondre le minerai de fer. H.F. pour la fonte du minerai de fer. H.F. pour la fusion du minerai de fer. H.F. pour couler la mine.H.F. propre à fondre le minerai de fer. H.F. propre à la fusion du minerai de fer..

H.F. pour le traitement du minerai. H.F. pour le traitement des minerais. H.F. pour traiter le minerai de fer. H.F. à réduire le minerai. H.F. destiné à la réduction du minerai de fer. H.F. pour la réduction du minerai de fer en fonte de fer.

SELON LE PRODUIT: H.F. à fer. H.F. à fonte. H.F. à gueuse(s). H.F. de fer. H.F.en fonte. H.F. en ferro (manganèse).H.F. pour la fonte de fer. H.F. pour la fonte du fer. H.F. pour le fer. H.F. pour le fer de fonte. H.F. à fondre fer. H.F. à fondre gueuse. H.F. pour la fabrication de la fonte de fer. H.F. pour la fabrication de la poterie (en fonte).

SELON LE COMBUSTIBLE : H.F. à charbon de bois. H.F. à coke. H.F. allant au charbon de bois. H.F. allant au coke. H.F. au bois (*). H.F. au charbon (**). H.F. au charbon de bois. H.F. au coke. H.F. au combustible végétal. H.F. en houille.H.F. fabricant au bois (*). H.F. roulant au charbon de bois. H.F. roulant au coke. (*) = veut dire ici charbon de bois.(**) = charbon de bois.

H.F. à alimentation mixte. H.F. à mélange. H.F. au mélange. H.F. aux combustibles mélangés. mélange. H.F. aux trois combustibles. H.F. mixte.

Avec des nouveautés : Haut fourneau fabricant au bois : H.F. dont le combustible est du charbon de bois (all = Holtzkohle Hochofen; ang = charcoal blast furnace). «L'extinction successive des H.Fx fabricant au bois ne laisse plus d'écoulement aux taillis.» [5519] p.173. Travail au ... : Au H.F. exp. qui indique la nature du combustible utilisé. En 1844, “la production de fonte s'est élevée à 4.271.753 quintaux métriques. Travail au charbon de bois = 2.500.202 qx m. Travail au bois seul ou mélangé de charbon de bois = 305.659 qx m. Travail au charbon de bois et au coke mélangés = 340.066 qx m. Travail au coke seul ou mélangés de houille = 1.125.826 qx m.” [5499] p.62.

CONCLUSION :

En relation avec la définition proposée supra on trouve assez fréquemment, d'ailleurs souvent dans les documents administratifs, les termes couler, fondre et fusion, mais ils ne sont pas seuls, aussi bien quand on met en avant le minerai que le produit. Quant aux combustibles, on retrouve les préoccupations qui apparaissent à la fin du 18ème s., et qui seront présentes jusqu'aux années 1860, à savoir l'abandon plus ou moins progressif du charbon de bois et son remplacement par le coke. On constate en particulier l'abondance relative des mélanges de combustibles, qui ont été une sorte de résistance du bois, sous forme de charbon de bois ou de bois torréfié.qualifications, que l'on rencontre dans les documents administratifs ([138], [4643]), les dictionnaires [4494] et dans beaucoup d'autres sources.

C- HAUT FOURNEAU EN LANGUES DIVERSES.

Référence à la hauteur : Allemand = Hochofen ; Basque= labe garai; Catalan = alt forn ; Espagnol = alto horno ; Grec = hypsi kaminos; Italien = altoforno ; Japonais = dai ou oh colo; Luxembourgeois = héichuewen; Néerlandais = hoogoven ; Portugais = alto forno; Scandinave (danois, norvégien) = hoiovn..

Référence au soufflage : Anglais = blast furnace ;Finnois = masuuni; Norvégien = masovn; Suédois = masugn.

On reconnaît les dérivés ,du latin furnus, soit forn, forno, furnace, fourneau, horno, et les cousins de l'anglais et du néerlandais oven (four) : Ofen, ovn, uewen, ugn, uni, d'après [756] viennent du gothique auhns.

D-BAS ET HAUT FOURNEAU.

La discussion sur la définition du haut fourneau, recommence immédiatement quand on cherche à préciser la notion de bas fourneau. Les procédés de fabrication du fer (dénomination englobant ici l'acier) à partir de ses minerais et à l'aide d'un combustible (charbon de bois ou coke), se ramènent à deux voies : la voie directe où le fer est obtenu d'emblée en une opération (un exemple en est donné dans le IV du chapitre FER) et la voie indirecte, où le fer est un obtenu en deux étapes, la réduction des oxydes contenus dans le minerai avec production de fonte, et l'affinage de cette fonte pour donner du fer. Historiquement, mais de fait pour des raisons techniques, la voie directe qui a été employée en premier, c'est la voie directe « ancienne ». La voie indirecte l'a ensuite suplantée, et parallèlement s'est développée une voie directe « moderne », très minoritaire dans la production actuelle de fer.

L'affaire a d'abord paru être assez simple : toujours pour des questions techniques, les procédés directs anciens utilisaient des foyers ou des fourneaux de faible élévation, disons qu'on ne dépassait pas 2 m., d'où l'appellation de « bas fourneau ». Dans le procédé indirect par contre on ne peut obtenir de la fonte qu'à l'aide d'un appareil « d'une certaine élévation », donc dans un « haut fourneau ». Hélas, d'une part, on découvrit que certains forgerons (*) ont produit du fer directement dans des appareils de 5 à 6 m de hauteur, donc dans des fourneaux plus tout à fait BAS (ils avaient la hauteur des premiers hauts fourneaux à fonte), et, d'autre part des chercheurs modernes (**) ont tenté de produire de la fonte, parfois avec grand succès, dans des appareils qui, à cause de leur hauteur médiocre ne pouvaient plus être appelés HAUTS. D'où l'imbroglio avec des fourneaux à fonte hauts ou bas et des fourneaux à fer, hauts ou bas

J. MICHARD dans un article de la Revue de Métallurgie a proposé que le bas fourneau à fonte soit appelé Haut fourneau à cuve basse ; avec cette exp., on acte, d'une part que la caractéristique est la faible hauteur de la cuve et que le creuset est donc « normal », et d'autre part que ce n'est pas la hauteur qui fait le haut fourneau mais sa capacité à produire de la fonte (voir A ci-dessus).

Pour les appareils anciens du procédé direct, il serait souhaitable que les archéologues et les historiens évitent l'exp. haut fourneau ; pourquoi pas employer l'exp. Bas fourneau de grande taille ?.

(*) Fourneau du procédé direct.

fourneau africain 2 001 bis La vie des noirs d'Afrique. A. DEMAISON. p.76.

Malgré la taille de l'appareil; il n'y a pas d'évidence de la production de fonte, la température atteinte étant trop faible.

(**) Voir le bas fourneau de Liège dans le chapitre Des apparentés au haut fourneau/ V. Ce bas fourneau y est "considéré comme un petit H.F. expérimental".

3-LE GLOSSAIRE DU HAUT FOURNEAU.

mise à jour du chapitre : 04/05/2105.

Le Glossaire du H.F. est une oeuvre collective qui a débuté, il y 34 ans. L'ouvrage contient présentement près de 80.000 mots ou expressions et plus de 5.450 références bibliographiques.(*) Les collaborateurs se sont progressivement associés à cet énorme travail, soutenu par l'Association LE SAVOIR FER crée en 1989 par Jacques CORBION, ingénieur de l'École Centrale de Paris. Jacques CORBION est donc à l'origine du "Glossaire" dont il a sorti la 1ère édition en 1980. Depuis cette date, il a fait paraître 3 autres éditions, et dirige la mise en œuvre de la 5ème édition.

Outre ce qui concerne le haut fourneau., on trouve dans le Glossaire des termes et expressions de la fabrication du fer depuis ses origines, de la mine de fer et de charbon, des outils où le fer est présent, etc. Par ailleurs on peut découvrir dans le Glossaire des articles dédiés à des personnages célèbres par leurs travaux sidérurgiques, à l'histoire du fer, de la mine, des H.Fx, etc., et à la géographie des lieux d'implantation de la sidérurgie.

(*) Situation au 23/11/2014 : 82 fichiers;. 4972 pages format A4; 5453 références bibliographiques 80.384 entrées et 99.852 acceptions.

Un récalcitrant. J.F. BERTRAND qui commente l'édition de 1774 de la Descriptions des Arts et Métiers, n'est pas d'accord avec certains termes qui font l'intérêt du Glossaire. Il écrit au sujet du texte de BOUCHU sur les fourneaux à fer : "Tous ces termes métaphoriques de maladie, de digestion, d'alimens, sont on ne peut plus déplacés." [5035] TII p.284, note 99.

Utilité du glossaire. Dans la préface des Mémoires de physique, GRIGNON explique qu'il lui a fallu tout apprendre pour devenir maître de forge, et il écrit en particulier : "Je me familiarisai avec les termes, les outils, les machines et le travail." Si le Glossaire du haut fourneau avait existé, GRIGNON aurait gagné du temps !

Glossairiens 1 Photo X ?

Tout à gauche, Jacques CORBION, casquetté comme à l'ordinaire.

4-LA CONSTRUCTION DU HAUT FOURNEAU

mise à jour du chapitre : 04/06/2015.

"On ne saurait jamais être trop éclairé quand il s'agit de la construction des hauts fourneaux." De la fonderie. A. GUETTIER. 1847.

I-LE GARNISSAGE RÉFRACTAIRE.

Définitions du terme RÉFRACTAIRE. « Qui résiste à diverses actions physiques ou chimiques... Absolument, qui résiste au feu, qui ne fond pas ou ne fond que difficilement. Étymologie : Se refractarium, supin de refringerer, de re et frangege, briser. » LITTRÉ. « [En parlant d'un matériau] Qui est particulièrement résistant aux agents physiques et chimiques, notamment aux températures élevées. » Le Trésor de la Langue française. On constate la convergence des définitions ; si l'on considère le fonctionnement du H.F. où le produit réfractaire est en contact avec des solides, liquides et gaz, il est tout de suite évident que c'est l'aspect général de ces définitions qu'il faut retenir.

A-LES CORROSIONS À PRENDRE EN COMPTE

Corrosions mécaniques. En haut de cuve, le garnissage subit d'abord le choc des matières de la charge tombant de la grande cloche ou de la goulotte du gueulard sans cloches ; ensuite ces mêmes matières, lors de leur descente, provoquent une abrasion par suite des frottements contre la paroi ; il y a également abrasion par les poussières entraînées par le gaz le long de la paroi. Dans le creuset, la circulation de la fonte vers le trou de coulée se fait souvent le long du mur réfractaire à cause de la présence d'un «homme-mort », d'où une érosion. Dans tous ces cas l'attaque du matériau est d'autant plus intense que la température est plus élevée.

Corrosions thermomécaniques. Lors de la mise en température, le réfractaire se dilate, si la maçonnerie ne peut absorber cette dilatation, il y naissance d'une contrainte thermomécanique. Comme dans le cas du blindage (voir dans le sous-chapitre Blindage la formule de TIMOCHENKO), la différence de température entre l'intrados (la face chaude) des briques et l'extrados (face froide) crée également une contrainte thermomécanique, qui est d'autant plus élevée 1° que le flux de chaleur traversant est plus élevé, 2° que le mur est plus massif, 3° que le mur est plus épais (d'où les fissures des murs très épais des vieux H.Fx en maçonnerie). Enfin le choc thermique, c.-à-d. une variation brutale et importante de la température, crée aussi de telles contraintes. Dans tous ces cas, il y a écaillage de la brique, et sa résistance à cet accident est d'autant plus élevée que l'indice I = [ λ .s.(1- η)]/a.E est plus grand. Avec λ = conductivité thermique de la brique ; s = module de rupture (résistance) de la brique) ; η = coefficient de POISSON (contraction latérale) ; a = coefficient de dilatation ; E = module d'YOUNG (élasticité de la brique). La résistance à l'écaillage est d'autant meilleure que la conductivité thermique et la résistance de la brique sont plus élevées, et que le coefficient de POISSON, le coefficient de dilatation et le module d'YOUNG sont plus faibles ; en fait les termes sur lesquels on peut réellement jouer sont soulignés.

Corrosions chimiques. Elles sont nombreuses, et spécifiques : certains agents chimiques attaquent certaines catégories de réfractaires et pas d'autres, d'où la complexité du problème.

a) Corrosions directes. Les composés alcalins et le zinc volatilisés dans la partie basse du H.F. attaquent sous forme de gaz les briques de la cuve, en formant des composés complexes qui, d'une façon générale, affaiblissent la brique par pénétration et modification de volume (Louise HALM, CESSID 1963 cite p.7 les composés de type Al2O3.2.SiO2.K2O qui amènent une augmentation de volume de 40 à 45 %) ; de plus ces composés ont une température de fusion très inférieure à celle de la brique d'origine. Ces mêmes agents volatils traversent le mur de carbone du creuset et provoquent, à peu près à mi-épaisseur du mur, la désagrégation du carbone en formant ainsi une zone fracturée. Le laitier, selon sa composition et en particulier avant qu'il n'ait atteint sa composition définitive peut être très agressif ; c'est pourquoi on a abandonné le creuset en brique silico-alumineuse. L'eau, introduite dans le creuset par accident est un poison mortel pour le carbone du revêtement : C + H2Ovapeur → CO + H2.

usure HF1 FOS 001 bis Photo tiré de mécanismes d'usure et expertises de H.Fx CESSID. 1992.

Vue du creuset avant démolition. B et B = blindage, C et C = blocs de carbone encore en état. I et I = zone de carbone fracturée. R = restant de la charge.

b) Corrosions indirectes. Dans la cuve, le fer contenu dans les briques sous forme d'oxyde, voire de métal, est un catalyseur de la réaction 2CO ->CO2 + C ; le carbone ainsi formé se dépose dans la brique et la fait éclater à cause de l'augmentation de volume. Le zinc se dépose éventuellement sous forme de métal (Au H.F.2 de Senelle, à l'occasion d'une réfection on a trouvé des plaques de zinc de 1 à 2 cm d'épaisseur sous les boîtes de refroidissement) ; ces dépôts disloquent le mur. Enfin la fonte imprègne parfois le carbone du creuset quand sa porosité est trop élevée.

usure résumé 001 bis Tiré d'une plaquette publicitaire de Hoogovens Groep années 1990.

T = fluctuations de température. F = flux thermique. A = présence d'alcalins. C = attaque par CO, eau et oxydation. m = érosion et abrasion. "Chaque zone est sujette à une combinaison de mécanismes d'attaque, donc le choix du garnissage réfractaire et du système de refroidissement doit être optimisé pour chaque zone. Les attaques les plus fortes se trouvent dans le bas de la cuve et la zone des tuyères." J. van LAAR.

B-LES SOLUTIONS DE JADIS.

a) Le haut fourneau de l'Encyclopédie.

HF Encyclopédie seul

S = le fond du creuset est en grès ou autre pierre réfractaire en un seul bloc ;P = les côtés du creuset rectangulaire sont constitués par un assemblage de grosse pierres taillées, les costières ; E = les étalages sont en sable battu ;B et B = la cuve est en briques faites à base de terre glaise blanche, mêlée de sable blanc et mises en places séchées mais non cuites. Il semble que les briques cuites ont été utilisées en Grande-Bretagne à partir de 1750?. M et M = massif en maçonnerie; C et C = canaux "expiratoires" pour la sorte de l'humidité des briques; V = voûte de l'embrasure de la tuyère unique.

b-Au 19ème s., le haut fourneau au charbon de bois.

Il n'y a pas de différences fondamentales avec le garnissage du H.F. précédent, mais dans le détail on trouve beaucoup de matériaux employés localement avec plus ou moins de bonheur (ainsi verra-t-on un maître de forges se désoler parce que la pierre calcaire mal choisie s'est délitée en se transformant en chaux vive sous l'action de la chaleur) : on s'adresse si on le peut à la carrière de « pierre à feu » la plus proche. C'est pour le creuset qu'on rencontre une foule de roches : granit, grès, porphyre, serpentine, etc. Pour la cuve on améliore la qualité des briques et ceertains auteurs comme GUETTIER précisent le mélange de terrs à utliser, mais on trouve de la pierre taillée : schiste argileux, pierre calcaire, laitier (Suède). En 1884, LEDEBUR cite encore pour le H.F. au charbon de bois l'emploi du grès, du poudingue, du granit, d'une brique fabriquée à partir de grains de quartz.

HF de Tusey 001 bis De la fonderie;GUETTIER planche V

Ch = cheminée au-dessus du H.F. pour évacuer le gaz sortant du gueulard G. M et M = massif en grosse maçonnerie qui entoure et soutient le garnissage en brique de la cuve Cu. E = étalages garnis de sable damé. Le creuset est en sable damé; c'est une différence avec le H.F. de l'Encyclopédie. T et T = alimentation en vent des 2 tuyères (contre 1 dans l'Encyclopédie); le vent arrive par une conduite enterrée.

c-Au 19ème s., le haut fourneau au coke.

Le passage au coke va conduire à deux modifications importantes pour le choix des réfractaires. La première est l'augmentation de basicité du laitier. Le H.F. au charbon de bois ne connaît pas le problème du soufre, il peut rouler avec des basicités faibles (chaux/silice = 0,7 ou 0,8 pour les H.Fx sud-américains marchant au charbon d'eucalyptus). Le coke apporte du soufre, il faut l'éliminer en augmentant la basicité du laitier et le laitier basique va attaquer les pierres siliceuses comme le grès. On va donc employer pour le creuset des briques silico-alumineuses à 25/30 % d'alumine ou, plus rarement, des produits spéciaux (serpentine à Praevali, Autriche en 1870). La seconde modification est l'augmentation de l'allure du H.F., et donc l'accroissement des sollicitations pour le garnissage. Il y a donc nécessité d'améliorer la qualité des briques et leur résistance aux attaques. Au total, le H.F. de la fin du 19ème s. sera équipé d'un garnissage en silico-alumineux : des briques à 25/30 % d'alumine bien cuites pour résister à l'abrasion dans la cuve ; des briques à 35/40 % d'alumine dans le ventre et les étalages à cause de la température plus élevée : des briques un peu moins riches en alumine dans le creuset. On réfléchit à la pertinence d'employer telle ou telle matière : « Le choix des matières réfractaires doit dépendre du genre d'opération auquel elles doivent servir, c.-à-d. qu'on doit tenir compte en même temps, et de la température et des actions chimiques auxquelles elles auront à résister. » LEDEBUR p. 279, qui énonçait déjà ce que van LAAR (voir ci-dessus) redira en 1990.

HF d'Ars 001 bis Cours JORDAN planche 14

M et M = muraille contenue par des cercles en fer horizontaux, supportée par la marâtre ma, elle même portée par des colonnes co et co. B et B = le garnissage en briques silico-alumineuses de la cuve, des étalages et du mur du creuset; en B l'épaisseur du garnissage (environ 60 cm) comprend une seule brique; en E l'épaisseur (environ 1,2 m) comprend 2 briques. I et I = remplissage de matériau meuble destiné à augmenter l'isolation thermique et à permettre des dilatations différentielles entre le garnissage et la muraille. S et S = la sole du creuset composée de briques debout, légèrement inclinées et qui constituent une voûte renversée (avec une grosse brique formant clé de voûte au centre); ce dispositif est destiné à résister à une éventuelle poussée de bas en haut dans le cas où de la fonte s'infiltrerait entre les briques. EC = embrasure du trou de coulée. EV = une embrasure de tuyère. Dimensions du H.F. : hauteur totale = 16 m.; diamètre du creuset = 1,8 m; diamètre du ventre = 5 m; diamètre du gueulad = 3,3 m.

Une invention remarquable. En 1874, à Terrenoire, près de Saint-Etienne, on met au point une brique destinée au creuset et composée de ¾ de graphite et de ¼ d'argile, qui donnera naissance à une lignée de produit de ce genre, dont les derniers seront proposés pour les étalages dans les années 1960. Mais le plus important est que cette invention amène l'idée d'utiliser un produit carboné pour le creuset du H.F. (*); sur le moment on apprécie sa résistance par rapport à n'importe quel type de laitier ; par la suite on confirmera son usage parce que le carbone est bon conducteur de la chaleur, et donc facile à refroidir. (*) On pouvait avoir des réticences car la teneur en carbone de la fonte dépend d'équilibres chimiques et l'on pouvait craindre qu'il se trouverait des cas où la fonte attaquerait le carbone.

C-LES SOLUTIONS MODERNES.

a-Le creuset.

Malgré l'invention de Terrenoire, le creuset en silico-alumineux garda sa place, en France au moins, jusqu'à la 2ème Guerre mondiale ; ensuite le carbone l'emporte sous trois formes. 1) En Europe, par un procédé dérivé de la fabrication des électrodes du four à arc électrique, on fabrique de gros blocs par filage à la presse d'une pâte d'anthracite (de La Mure pour la France), que l'on cuit, puis que l'on usine aux dimensions requises. L'usinage est suffisamment précis pour permettre un assemblage à joints secs. 2) Plus rarement par damage en grosses épaisseurs d'un pisé de carbone (H.F.6 des Aciéries de Longwy en 1946). 3) Aux États-Unis, on emploie des briques de format réduit, assemblées avec un coulis. L'avantage du carbone est triple : comme dit ci-dessus, il n'est pas attaqué par le laitier et il peut être refroidi facilement à cause de sa conductivité thermique élevée, et de plus il n'est pas mouillé par la fonte, ce qui limite les possibilités de pénétration de le fonte jusqu'à un certain point (voir plus loin).

L'emploi des blocs de carbone entraîna des réticences pour différentes raisons (prix, doutes) ce qui amena des réfexions sur la possibilité de conserver une partie du creuset en silico-alumineux. On explora 1) le creuset fait d'un U en carbone avec une épaisseur importante de silico-alumineux dans le fond du U ; expérience qui tourna court : le silico-alumineux pas assez refroidi disparaissait très vite. 2) le creuset fait d'un H de carbone, l'espace entre les jambes du H étant empli de silico-alumineux ; la solution donnant peu d'avantages fut abandonnée pour une plus simple, 3) un U de carbone. Avec l'augmentation des dimensions et de la production du H.F., le carbone du creuset se trouva de plus en plus sollicité (usure par les courants de fonte en particulier) et l'on chercha le moyen de retarder l'usure par une dernière solution : 4) la tasse céramique. Elle revient à construire un U de carbone protégé de la fonte par un U fait d'un matériau bien plus résistant aux sollicitations que le silico-alumineux habituel, comme la mullite. La tasse céramique est d'ailleurs maçonnée en voûte inversée,comme on l'a vu ci-dessus pour la sole du H.F. au coke.

creuset carbone 2 001 bis Photo SOFRESID

1 = bloc de carbone en attente. 2 = blocs en place, placés debout. A = aspirateur; le chantier doit rester très propre pour éviter que des corps étrangers, même très petits ne se retrouvent entre deux blocs.Un trou fileté (au milieu du o) permet la manipulation des blocs par un palan. Les blocs constituant la paroi du creuset, de section rectangulaire, sont installés à plat.

Le carbone micro-poreux.

J'ai écrit ci-dessus que le fait que la fonte ne mouillait pas le carbone empêchait qu'elle ne le pénètre ; cela a été globalement vrai pour des H.Fx relativement petits et pour des pressions de vent relativement faibles (comme j'ai pu le constater pour les H.Fx de Senelle et les H.Fx 1 et 2 de Dunkerque). Au fur et à mesure de l'augmentation du diamètre du creuset (pour la stabilité de marche du H.F. et en espérant réduire l'agitation de la fonte), on a augmenté la hauteur de creuset de fonte « dormante » (appelée quelquefois le loup) sous le trou de coulée, jusqu'à 2 m, voire plus. Evidemment, il en a résulté une augmentation de la pression que la fonte exerce sur le bas du creuset, à laquelle s'est ajoutée l'augmentation de la pression de vent. Au total, sur les plus gros H.Fx la pression globale peut atteindre 10 bars, et alors le problème de la pénétration de la fonte est tout autre ; cela a conduit à fabriquer un carbone dit micro-poreux, beaucoup moins sensible à ce phénomène.

carbone et fonte 001 bis Document Savoie Réfractaires

S = carbone standard; M = carbone micro-poreux. En haut les courbes montre l'avantage du carbone micro-poreux qui, pour un diamètre de pores donné a toujours une porosité globale plus faible que le carbone standard. En bas :un cylindre a été creusé dans un échantillon de carbone de chacune des qualités et rempli de fonte liquide, et le tout soumis à la pression indiqué. Les figures résultent de l'examen aux rayons X après refroidissement. Le cylindre de fonte et la "chevelure" qui l'entoure représentent la fonte; le carbone est "invisible". L'avantage du carbone micro-poreux est évident.

b-La zone des tuyères.

Comme l'indique le schéma de Hoogovens ci-dessus, c'est une zone très sollicitée, et de façon très variée, par exemple le laitier n'y a pas encore atteint sa composition finale est, de ce fait ; très agressif. On emploie là un grand nombre de solutions diverses. Pour la réfection du H.F.4 de Dunkerque l'hésitation avait conduit à une solution mixte : carbure de silicium et mullite. La répétition de 40 motifs, un par tuyère, a donné l'idée de préfabriquer chez le fournisseur 40 assemblages, ce qui a amené un gain de temps pour le montage et a été un gage de qualité pour l'ensemble fourniture plus installation.

zone tuyères 001 bis Photo SOFRESID

c-Les étalages, ventre et bas de la cuve.

Quand on examine les types d'attaque les plus probables dans chacune de ces zones, il paraît nécessaire de différencier les produits réfractaires qu'on y installe ; cette façon de voir théorique peut conduire à une grande complexité de l'appareillage de briques (et souvent avec un coût supplémentaire) sans grand intérêt pratique ; c'est la raison pour laquelle je confonds ici les zones des étalages, du ventre et du bas de la cuve. Une très grande quantité de matériaux ont été utilisés.dans ces parties du H.F., avec des caractéristiques et des mises en œuvre extrêmement variées d'où la nécessité de classer.

La conductivité thermique. Elle détermine la résistance aux chocs thermiques (voir ci-dessus la formule de résistance à l'écaillage) et les possibilités de refroidissement. La conductivité est donnée en kcal/m/h/°C et entre parenthèses en W/m/°K., à la température de 600°C (d'une façon générale la conductivité diminue quand la température croît). Le fer et le bois sont indiqués pour situer la position des matériaux :

Fer = 50 (58)......Graphite = 30 (34,8)......SiC lié nitrure de Si = 15 (17,4)......Carbone pour creuset = 10 à 12 (11,6 à 13,9)......SiC = 11 (12,8)......SiC/SIALON = 7 (8,1)......Alumine = 1,4 (1,6)......Mullite = 1 (1,2)......Brique isolante # 0,5 (0,5)......Bois = 0,1. Remarque : SiC = carbure de silicium. Il apparaît clairement que les produits carbonés (graphite, carbone, SiC) ont un avantage : bien refroidis, ils résisteront mieux.

La résistance aux alcalins. Tous les produits à base de SiC résistent bien, (voire très bien : le SiC/SIALON), ainsi que les briques à haute teneur en alumine et la mullite ; le graphite est très sensible à l'attaque des sels alcalins, il est cependant employé grâce à un apport de SiC (jusqu'à 30/40 %).

La résistance aux efforts mécaniques (rupture ; abrasion). Là encore les meilleurs produits sont les SiC et la haute teneur en alumine.

Le montage. Il dépend du choix du matériau, si c'est un produit à base de SiC on installe souvent un mur simple en une seule épaisseur, éventuellement protégé par un galandage en briques de silico-alumineux pour la mise à feu. Si c'est un produit à base de graphite, on monte un mur composite comprenant 2, voire 3, sortes de briques.

maçonnerie avec boîtes 001 bis Plaquette publicitaire de Hoogovens Groep.

Le garnissage est constitué par un mur composite comprenant deux sortes de graphite (gris foncé et gris clair) renforcées par des teneurs différentes en SiC; ce mur est protégé par un rang de briques silico-alumineuses (ocre clair).

Type de refroidissement. L'installation des briques est très différente selon que le refroidissement se fait par des boîtes, ou par des stave-coolers.

maçonnerie avec staves 2 001 bis

Garnissage réfractaire en rouge.

Le format des briques et leur fabrication. Les formats énormes des briques du H.F. au coke ci-dessus sont abandonnés depuis longtemps, en particulier parce que trop exposés à la rupture par flexion. La qualité de la brique dépend aussi de son mode de fabrication ; on a vu pour le creuset le procédé de filage à la presse des blocs de carbone, ce procédé est parfois remplacé par un pressage. Pour les petites briques la compression lors de leur formage à la presse est très importante, elle réduit la porosité et donc augmente la résistance à la pénétration des gaz et des liquides.

Un matériau non façonné. Avec un refroidissement par staves-coolers on a parfois remplacé le garnissage de briques par la projection d'un béton de nature correspondante : SIDMAR H.F.B 1989.

d-Le haut cuve.

Là, il faut lutter contre l'abrasion, on y met donc une brique dure ; le silico-alumineux surcomprimé, et donc bien dense, à 30/40 % d'alumine est une solution relativement peu coûteuse mais il y a le risque de dépôt de carbone si la teneur en fer est assez élevée. La brique à haute teneur en alumine (jusqu'à 90 %) est une meilleure solution, mais encore moins que le SiC (à cette hauteur dans le H.F. ce produit n'a pas à résister aux chocs thermiques et aux alcalins, on choisit donc un « self-bonded », c.-à-d. un SiC lié au SiC). Il y a aussi la tendance à réduire la hauteur couverte par des briques : Nippon Steel a installé sous la protection du haut de cuve (vois ci-dessous) des pièces en fonte moulée, refroidies à l'eau et épousant à l'intrados la forme du mur de briques.

haut de cuve en fonte 001 bis Document Nippon Steel

En cas de dégradation de cette partie, il se produit à la paroi du H.F. un mélange incontrôlé de minerai et de coke, une couche mixte. L'écoulement du gaz dans cette couche est aléatoire et le haut-fourniste perd ainsi le bénéfice des efforts qu'il fait pour diriger le flux de gaz au moyen de la distribution des matières solides. C'est d'autant plus dommageable que les dégradations ne sont jamais égales et donc que la symétrie de fonctionnement du H.F. est en partie détruite.Ceci explique l'importance accordée au haut de cuve, y compris dans ces Mémoires.

II-LA PROTECTION DU HAUT DE CUVE.

Au H.F. la partie haute du garnissage réfractaire est soumise, au moment de l'enfournement, au choc et à l'abrasion des matières ferrifères ou du coke que l'on introduit dans le gueulard. Or il est important que ce garnissage reste en bon état pour que le minerai ou le coke se répartissent à la paroi comme le souhaite le haut-fourniste, et pas n'importe comment. Depuis au moins la fin du 19ème s ; on a donc équipé le H.F. d'une protection du haut de cuve. Cet équipement porte des noms divers : blindage de choc (Schlagpanzer, mot très expressif, pour les Allemands), couronne de choc, plaques de choc, protection de (sic) choc, protection du gueulard, tôles de choc. On remarque que l'on veut se prémunir contre le «choc», mais l'abrasion n'est pas à négliger,. Des dispositions diverses ont été utilisées pour cette protection. On a souvent commencé par un simple cylindre de tôle placé verticalement devant le briquetage. On a parfois utilisé des briques de fonte pour remplacer le réfractaire, ou des éléments de couronne en acier moulé posé sur le haut du mur de briques (H.F.2 Senelle années 1950). Dans les années 1960 et après, à Senelle, on avait une protection constituée de largets d'acier laminé qui étaient suspendus et donc capables d'un certain déplacement; de ce fait on appelait cette protection la jupe polynésienne. Plus tard, ce genre de largets suspendus et actionnés par un mécanisme devint le gueulard à géométrie variable. On trouve aussi des éléments en tôle : “Vers l'entrée (le gueulard), on dispose des tôles de choc, destinées à éviter les dommages à la maçonnerie par les chocs des matières du mélange.” [5307]. Mais la préférence va maintenant à des plaques d'acier moulé, comme au H.F.4 de Dunkerque (voir l'image infra) où on a en 1987, 72 plaques, chaque plaque ayant 3,7 m de hauteur. Pour un autre H.F., on écrit : «La protection du haut de cuve est une couronne formée de pièces d'acier moulé de 2,50 m de hauteur environ. Cette couronne s'évase vers le haut et donne au gueulard une forme très caractéristique de venturi. Elle repose sur des consoles soudées au blindage, et est maintenue par des boulons qui laissent un jeu vertical. La partie creuse entre la couronne et le blindage est remplie de laine de laitier.» [5535] p.18. .

couronne de choc bis plan USINOR

H.F.4 de Dunkerque. L'élément de la couronne de choc (en bleu) est porté par trois supports horizontaux (en noir) fixés au blindage; des boulons (en rouge) consolident la liaison. I = injecteur d'eau pour le refroidissement du gueulard; il est fixé sur le dôme qui ferme le H.F. à sa partie supérieure et sur lequel est fixé l'appareil de chargement. S = une des sondes donnant le niveau de la charge. N = niveau de chargement défini, c'est le zéro des sondes de niveau. R = garnissage réfractaire du haut de cuve. b = bourrage de béton derrière la plaque de choc. 39 = épaisseur du blindage en mm..

III-LE REFROIDISSEMENT.

POURQUOI REFROIDIR ?

En tant qu'exploitant il m'a parfois paru paradoxal que l'on s'évertue à soutirer de la chaleur à un appareil dont par ailleurs on cherche par tous les moyens possibles à réduire la consommation de combustible. On ne refroidit pas le convertisseur ni le four à coke ; le H.F. est donc un engin particulier, pourquoi ? La mise en présence des 3 phases solide, liquide, gazeuse, chacune composée de plusieurs corps dont en plus l'analyse varie dans le cours de l'opération, le tout à des températures généralement très élevées, entraîne pour la paroi de l'appareil des sollicitations complexes dont on a parlé ci-dessus (Garnissage réfractaire). Malgré les efforts faits en ce domaine, on est conduit à refroidir parce que, au fond, aucun des produits réfractaires utilisables ne peut résister seul à l'effet de la température. L'application de la loi de NERNST à cette question nous le montre. La vitesse de dissolution d'un réfractaire en milieu agressif est proportionnel à D (Do = situation initiale), avec E = potentiel de la réaction et R = constante des gaz parfaits. D = Do/eE/RT ; quand la température T augmente, E/RT diminue, eE/RT diminue aussi et D augmente. Remarque : eE/RT = e (exponentiel) à la puissance E/RT

Par ailleurs G. KOENIG a défini une épaisseur résiduelle du réfractaire à l'équilibre, qu'on a intérêt à avoir la plus grande possible, et pour cela il faut 1° que la conductivité du réfractaire soit élevée, 2° que la température de l'eau de refroidissement soit basse, 3° que l'échange de chaleur entre la brique et l'eau soit le meilleur possible, 4° que la température de l'intrados de la brique soit faible (ce qui conduit à éviter le passage de gaz à la paroi). Tous ces points rejoignent le sens commun : ils servent de base à l'examen du refroidissement.

LES ÉCHANGES DE CHALEUR.

Ci-dessous T0 est la température du corps le moins chaud et T1 celle du corps le plus chaud.

Le rayonnement. Propagation sans intermédiaire matériel. L'échange est proportionnel à (T1/100)4 – (T0/100)4. Remarque : lire () puissance 4. Dans le H.F., le gaz et les solides rayonnent vers l'intrados de la paroi (c.-à-d. la face chaude du garnissage réfractaire) . L'extrados de la paroi (c.-à-d. le blindage) rayonne vers l'extérieur.

La convection. L'échange est lié au mouvement d'un (ou de) fluides. Il augmente surtout en fonction de la vitesse du fluide et ensuite de la conductivité du matériau. Dans le H.F. , le gaz transmet de la chaleur à la paroi du H.F. Dans le stave-cooler l'eau du tube évacue la chaleur par convection; il faut qu'elle circule assez vite (> 1,5 m/sec). A l'extérieur, le ruissellement d'eau sur le blindage refroidit celui-ci par convection, et sur le blindage sec, le mouvement de l'air ambiant provoque, également un refroidissement par convection.

La conduction. C'est le transfert de chaleur dans un corps solide. Il s'exprime par Q = λ.(T1-T0)/e.

La conductivité thermique λ a été vue ci-dessus dans le § Réfractaires ; on ajoute à la liste le cuivre λ = 335 kcal/m/h/°C ou 389 W/m.°K car il est beaucoup utlisé dans les pièces refroidies du H.F. et la fonte λ = 38 kcal/m/h/°C ou 44 W/m/°K. L'épaisseur e est en mètre. Dans le H.F. la conduction détermine le transfert de chaleur par la paroi.

transfert de chaleur dans la paroi 001 bis D'après Mesures dans les revêtements ; Traitement des données. Mesure des flux thermiques. CESSID. 1992.

LES COURBES ISOTHERMES.

On les calcule habituellement pour le creuset pour notamment vérifier la place de l'isotherme de solidication de la fonte généralement 1140 °C, qui correspond à l'eutectique c.-à-d. à l'alliage fonte/carbone à 4,3 % de carbone. Pour cette teneur l'alliage se solidifie à température constante, ce qui n'est pas le cas pour les autres teneurs en carbone.

creuset HF4 isothermes 001 bis Document SOLLAC.

TN et TN = axe des tuyères, on note l'inclinaison vers le bas : c'est un moyen de réduire le risque de percée. R = ruissellement pour refroidir le blindage. TC et TC = axe des trous de coulée, inclinés vers le bas pour favoriser la vidange du creuset. AX = axe du H.F. CH= circuit d'huile pour refroidir la sole, doublé par sécurité. TF = tôle de fond, soudée au bas du blindage.. C et C (en mauve) = blocs de carbone standard, couchés en paroi; dans la sole, ils sont debout et légèrement inclinés vers le centre pour faire une voûte inverse. CM (en bleu) = carbone microporeux. M et M (en ocre) = mullite synthétique, c.-à-d. un produit répondant à la formule 3Al2O3.2SiO2 et fabriqué par un mélange de quartz et d'alumine; ici la mullite constitue la tasse céramique. B (en jaune) = béton. La couche figurée en vert le long du blindage est du pisé de carbone, fortement damé; il assure la continuité thermique entre le carbone et le blindage.

LES FLUX DE CHALEUR.

C'est la quantité de chaleur Q passant à travers une surface donnée par unité de temps ; on l'exprime en kcal/m2/h ou en W/m2, avec 1 kcal/m2/h = 1,16 W/m2. Pour les flux importants on utilise aussi la Th/m2/h = 1,16 kW/m2.

flux thermique dans les staves 001 bis Document USINOR.

On note les grandes variations de flux alors qu'il s'agit de moyennes mensuelles. Cette instabilité traduit d'une part des changements rapides et considérables de l'activité près de la paroi (passages de gaz plus ou moins importants) mais aussi une évolution périodique difficile à maîtriser qui est le cycle garnissage/dégarnissage : des matières se collent à la paroi soit par suite d'un refroidissement local, ou d'une variation d'analyse qui modifie la température de fusion; ces collages sont évidemment favorisés par un ralentissement local du flux gazeux. Et un jour, des conditions inverses font que ces matières se décollent. Pendant la phase "garnissage" le flux thermique vers le stave-cooler a été réduit, et il repart à la hausse dans la phase "dégarnissage".

LES MOYENS DU REFROIDISSEMENT.

a) L'AIR.

Le bas du H.F. étant la partie la plus chaude il se développe naturellement un mouvement d'air du bas vers le haut le long de la paroi du H.F. ce qui provoque un rafraîchissement insensible sur les appareils modernes, mais qui a peut-être eu anciennement quelque utilité. Le refroidissement à l'air est cependant parfois employé en cas de crise et au moyen d'une trompe, appareil où un petit jet d'air comprimé induit un très gros courant d'air.

b) L'EAU. LE RUISSELLEMENT.

Quand le besoin de refroidir vraiment la paroi s'est fait sentir, il a fallu en venir à l'utilisation de l'eau. En effet 1 kg d'eau (1 dm3) évacue environ 4,18 kJ/°C, alors qu'un kg d'air (# 770 m3) n'évacue que 1 kJ/°C. La première méthode, la plus simple, a consisté à faire ruisseler de l'eau le long de la paroi, au départ sur le briquetage, puis sur le blindage. Le problème est simple pour la cuve et le creuset qui sont des troncs de cône avec la grande base en bas. Dans les étalages, tronc de cône inversé, il faut maintenir l'eau sur le blindage par des « bavettes » qui sont des tôles inclinées prolongées vers le bas par un « peigne ».

bavettes 2 001 bis Photo Lorraine-Escaut

c) L'EAU. LA BOÎTE DE REFROIDISSEMENT

Avec l'augmentation d'activité des H.Fx, on constata que le refroidissement par ruissellement ne suffisait plus. On conçut alors l'idée d'utiliser l'eau non plus pour refroidir la surface extérieure de la paroi, mais pour refroidir l'intérieur même de la paroi; d'où l'invention de la boîte de refroidissement, installée dans le mur de briques et refroidie par un apport d'eau. D'après LEDEBUR, ce sont les Américains SCOTT et GAYLEY, qui, dans les années 1890, ont installé des boîtes en bronze (on disait alors des caissons) pour refroidir les étalages qui souffraient beaucoup des marches poussées « à l'américaine ».La figure ci-dessous montre certains types des boîtes.

boîtes diverse 001 bis Document USINOR

1= Boîte en acier mécano-soudé ou en cuivre ; l'eau circule d'abord dans une chambre intérieure et passe ensuite dans le canal extérieur ; en cas de percée du nez (la partie arrondie) de la boîte on isole le canal extérieur et on attend un arrêt du H.F. pour remplacer la boîte.

2 = Boîte en fonte avec un seul tube pour l'eau, c'est en fait un morceau de stave-cooler (voir ci-dessous. Fabriquée rapidement elle peut être un moyen de secours.

3 = Boîte en acier, très simple à réaliser mais peu efficace ; elle a été utilisée en cas d'urgence.

4 = Boîte en cuivre qui présente une chambre et deux canaux, efficace, On peut isoler le canal extérieur quand le nez est percé.

boîte fermée 002 bis Photo Lorraine-Escaut.

Deux boîtes de refroidissement en cuivre moulé, clavetées sur le blindage. C'est le type n°1 de la figure ci-dessus. C = collerette qui permet de faire fonctionner un ruissellement sans risquer d'entrée d'eau par le joint de la boîte. B et B = bac qui reçoit l'eau de ruissellement. T = trou pour sonder la cuve et tirer à la dynamite.

Pratiquement on n'utilise plus que des boîtes en cuivre; dans le ventre et le bas de cuve elles sont installées avec un espacement vertical des rangs de boîtde l'ordre de 30 cm, ce qui correspond à 3 à 4 boîtes par m2

boîte section 001 bis Publicité Saar Metall.

Boîte en cuivre moulé. P et P = pièces venues de fonderie pour fixer la boîte au blindage.

d) L'EAU. LE STAVE-COOLER OU PLAQUE DE REFROIDISSEMENT. Autre appellation (rare) refroidisseur en plaque d'après [5307].

L'idée de se servir d'un tube à eau noyé dans la fonte est née vers 1850 quand on a commencé à refroidir la tuyère du H.F. qui ne résistait pas à des températures de vent plus élevées. On inventa donc en Ecosse une tuyère en fonte refroidie par un tuyau en spirale placé dans le moule de la tuyère avant la coulée de la fonte. Plus tard, vers 1880 LÜRMANN imagina que l'encadrement de la tuyère à laitier qu'il venait d'inventer devait être refroidie par un cadre en fonte dans lequel était noyé un tube à circulation d'eau.

Les Américains, les premiers, utilisèrent des plaques de fonte refroidies par circulation d'eau intérieure, pour le refroidissement de la paroi du H.F. Le stave-cooler (de stave = douve -de tonneau-) était moulé de façon à suivre la courbure du creuset, et appliqué contre le garnissage réfractaire (voir figure ci-dessous). A cette place, le flux transmis est relativement faible si bien qu'il n'y eut pas de nécessité à faire évoluer le système.

creuset américain bis Blast furnace construction in America. p.;257.

On constate que les étalages sont refroidis par des boîtes, dans la continuité de ce qui a été dit ci-dessus au paragraphe concernant les boîtes.

Les Soviétiques de leur côté se préoccupaient du refroidissement des étalages et de la cuve : « Ils ont trouvé que les boîtes n'étaient pas un système logique de refroidissement du H.F. Ils pensent que lorsque le garnissage réfractaire commence à s'user, les rangées de boîtes donnent à la paroi interne l'apparence d'une tôle ondulée qui gêne considérablement la descente des charges.... Ils préfèrent maintenant des plaques de refroidissement dont ils ont généralisé l'application .» Compte rendu de la Mission sidérurgique en U.R.S.S. 1961. Hauts-Fourneaux p.48. C'est ainsi qu'ils installèrent des stave-coolers dans le creuset (à l'extérieur du blindage), et (à l'intérieur du blindage) dans la ceinture des tuyères, les étalages et les 2/3 inférieurs de la cuve.

Les Japonais commencèrent à développer leur batteries de H.Fx à partir des années 1960, construisant des appareils de plus en plus gros, dont la paroi était de plus en plus sollicitée. Si certaines usines (telle Kimitsu chez Nippon Steel) restèrent adeptes des boîtes, d'autres adoptèrent le point de vue des Soviétiques. Toujours chez Nippon Steel, plusieurs usines (Nagoya, Oita...) mirent d'abord en œuvre le stave-cooler sous licence russe (voir 1 dans la figure ci-dessous). Mais dans les étalages et la cuve, après usure du garnissage réfractaire, la plaque de refroidissement est soumise à toutes des attaques qu'on a énumérées pour le réfractaire et le modèle soviétique résista difficilement à l'activité des H.Fx japonais, et l'on ne tarda pas à l'améliorer (voir 2 ci-dessous)

staves NSC 001 bis

1 = premier type dérivé du stave cooler russe ; la première modification a consisté à modifier la courbure des tubes pour mieux refroidir les coins . On compte 4 tubes à eau droits, verticaux et parallèles, le trajet de l'un d'eux est souligné en vert.

2 = dernier type de stave cooler en fonte, le nombre de tubes droits est passé à 9, dont 2 horizontaux, de façon à mieux couvrir toute la surface du stave. Un tube horizontal en bas est en noir ; un tube droit vertical direct est en vert ; un tube droit vertical courbé est en bleu. La grande nouveauté est un tube serpentin (en marron) qui est placé vers l'extrados, derrière la nappe des autres tubes.

stave HF4 001 bis Photo SOFRESID

Le stave-cooler en cuivre.

Le stave originel était en fonte ; on rechercha bien sûr l'amélioration de sa tenue par des compositions de fonte particulières, par exemple en ajoutant du nickel pour augmenter la résistance à la corrosion et à l'usure. Mais on pensait aussi au métal employé pour toutes les pièces refroidies du H.F., le cuivre, certes peu résistant mécaniquement, mais dont la haute conductibilité thermique avait l'avantage, 1° pour les tuyères de leur permettre de résister à des températures de l'ordre de 2200 °C, et 2° pour les boîtes de refroidir efficacement le garnissage. A ma connaissance le premier essai fut fait pas Kawasaki Steel en installant, entre le stave-cooler en fonte et le blindage, un stave-cooler en cuivre, très plat et dont le rôle était, en le refroidissant, de favoriser la tenue de celui qui était en fonte. Chez Nippon Steel on installa ensuite des staves-coolers en cuivre à la place de ceux en fonte. En 1978, à Dunkerque, au H.F.4, on met en place un gueulard sans cloches ; à cette occasion on remplace les stave-coolers détériorés et la direction technique nous incite vivement à installer au niveau 38 m, là où nous avions le plus de problèmes, un rang complet de stave-coolers en cuivre. Craignant que la marche du H.F. ne soit troublée par une sorte de ceinture réfrigérante, je propose qu'on n'installe qu'une pièce en cuivre sur 4. Ce qui fut fait. Tous les staves en cuivre disparurent en à peine un an; pas assez résistants à l'abrasion, ils étaient rabotés par la charge jusqu'à ce que l'usure atteigne les canaux remplis d'eau. Malgré cet exemple malheureux, les stave-coolers gagnèrent peu à peu leur place et, pour les gros H.Fx, c'est devenu l'état de l'art que de les équiper de 2 ou 3 rangs de stave-coolers en cuivre dans le bas de cuve. L'amélioration de la marche des H.Fx a permis d'installer de tels refroidisseurs sans enlever à l'appareil une quantité excessive de calories tout en les préservant.

e) L'HUILE.

Avec l'augmentation du diamètre du creuset le refroidissement de la paroi du creuset a de moins en moins d'effet vers le centre et la température tend à augmenter continuellement. On a donc découvert la nécessité de refroidir le dessous du creuset en ménageant dans le béton de fondation des canaux dans lesquels on souffle de l'air. Cela devint aussi insuffisant pour des H.Fx comme le n°4 de Dunkerque, et l'on en est venu à installer un circuit de refroidissement entre le réfractaire du creuset et la tôle de fond. A Dunkerque pour des raisons de sécurité en cas de fuite on a choisi d'utiliser dans ce circuit une huile spéciale..

circuit d'huile 001 bis Photo SOFRESID.

EN GUISE DE CONCLUSION : DEUX TYPES DE HAUTS FOURNEAUX.

synthèse 2 001 bis Document Nippon Steel.

P et P = protection du gueulard. FR et FR = pièces de fonte refroidies. S9 = 9 rangs de stave-coolers (depuis les tuyères). B1 = rangs de boîtes espacés de 32,1 cm. B2 = rangs de boîtes espacés de 62,4 cm. TN = niveau des tuyères. TC = axe des trous de coulée. R et R = ruissellement d'eau sur le creuset.

Réfractaires : 1 = silico-alumineux. 2 = carbone + carbure de silicium. 3 = carbure et nitrure de silicium. 4 = carbure de silicium. 5 = haute teneur en alumine. 6 = carbone standard. 7= carbone amélioré. 8 = carbone microporeux. Le H.F. avec stave-coolers a du réfractaire type 1 en haut de cuve et du type 2 pour le teste. Le H.F. avec boîtes a un revêtement plus complexe avec du réfractaire type 5 dans la partie supérieure des boîtes et dans la partie basse des boîtes un mur composite comprenant : un réfractaire type 1 en face chaude puis un type 2 et enfin un type 3 en extrados.

V-LE BLINDAGE.

LA FABRICATION.

Parler du blindage du H.F. ne se conçoit pas sans examiner les possibilités de le fabriquer, c.-à-d. de la métallurgie du métal et de la forme qu'on peut lui donner et donc des outils dont on dispose. Au moment où dans les années 1840/1850, en Grande-Bretagne, on imagine de couvrir de tôles la cuve du H.F., on dispose de fer puddlé, généralement peu carburé et donc malléable, mais produit à chaque opération en quantité limitée (# 250 kg en 2 heures). On peut l'aplatir au marteau hydraulique, plus tard au marteau-pilon. En admettant que l'on vise une épaisseur de l'ordre 5 mm, les 250 kg donnent 10 plaques carrées de 860 mm de côté qui semblent suffisamment grandes pour être utilisables, et pas trop pour pouvoir être courbées sans trop de difficultés. Le rivet assurant la liaison des tôles par recouvrement. Avec, vers 1860, l'arrivée du « métal BESSEMER » (appelé ainsi parce qu'on hésitait entre les appellations fer et acier) on obtint un métal bien plus homogène que le fer puddlé et des tonnages unitaires bien plus élevés (au début 5 t en une demi-heure) . Un peu plus tard avec l'acier MARTIN la qualité du métal s'améliora encore. La forme plate étant encore produite par martelage.

En 1876, le Creusot proposait des « tôles fortes à construction de 3 mm d'épaisseur ou au-dessus » dont voici quelques exemples en mm : 3x1400x2500....7x1500x3500....9x1400x4500.....12x1900x3000.....18x1900x2500.

Le laminage de la tôle était un problème plus délicat que celui des profilés, car contrairement à ceux-ci, il faut pouvoir faire varier l'espacement entre cylindres d'une passe à l'autre, de façon à suivre la diminution d'épaisseur de la tôle à chaque passe. D'après LEDEBUR, ce problème a été résolu aux États-Unis au début des années 1890; d'autres méthodes moins productives semblent avoir été pratiquées avant..

Avant de quitter le 19ème s., et à cause de l'engouement pour la fonte moulée, on décrit en 1826 dans les Annales des Mines, un « haut fourneau en fonte », appelé ainsi parce qu'il est entièrement blindé par des pièces de fonte moulée. On peut le voir dans le Glossaire du haut fourneau.

Après ce qu'on vient de dire, on pourrait croire que, à cause de son intérêt (étanchéité au gaz, renforcement -ou allègement- de la structure du H.F., possibilité de refroidir la paroi par simple écoulement d'eau) le blindage était adopté unanimement au début du 20ème s. Il n'en est rien ; si les États-Unis et globalement la Grande-Bretagne ont blindé leurs fourneaux, en Europe et particulièrement en France on est plutôt resté au briquetage nu, au moins dans la cuve : « On n'emploie plus, sauf dans les vieux fourneaux, de blindage de cuve en tôle douce, mais cela est encore fréquent en Amérique... Le creuset et les étalages sont blindés ou frettés. Le blindage simple est constitué par des tôles de 20 ou 30 mm d'épaisseur. » Hütte, manuel de l'ingénieur métallurgiste. 1924. p.500. A Senelle, les 4 H.Fx reconstruits dans les années 1920 avaient tous le briquetage de la cuve à nu, et ils n'ont été blindés que progressivement après la deuxième guerre mondiale , le dernier en 1960. Ce choix ne provenait n'était pas d'un manque de tôles puisque dès la fin des année 1890, les Aciéries de Longwy laminait des tôles moyennes et possédaient en 1914 un train à grosses tôles, un train à tôles et un train trio à tôles moyennes. (50ème Anniversaire p.29 et 37).

tôlerie III 001 bis Photo 50ème anniversaire p.34.

La cage comporte deux cylindres (le cylindre inférieur est en-dessous du niveau du sol). A droite, on voit la moitié du cadran dont l'aiguille indique l'écartement des cylindres et guide le lamineur pour commander le levage ou l'abaissement du cylindre supérieur. A l'avant les rouleaux qui permettent le déplacement de la tôle en cours de laminage.

Par ailleurs, les possibilités des trains augmentant, les forges proposent un choix de tôles de plus en plus grand. En 1926, le catalogue des Aciéries de Longwy comprenait par exemple, ces tôles, en mm 5x1200x7000.....25x3000x10000..... 50x3000x5500.

Avec l'augmentation des épaisseurs de tôles, le train DUO avec deux cylindres (photo ci-dessus) devint insuffisant et l'on en vint au train QUARTO avec 4 cylindres dont les axes sont dans le même plan vertical. Les deux cylindres de travail au contact du métal laminé sont soutenus par deux cylindres d'appui, l'un au-dessus du cylindre de travail supérieur et l'autre en-dessous du cylindre inférieur. Un tel train QUARTO fut installé au titre du plan MARSHALL à Mont-Saint-Martin aux Aciéries de Longwy. En 1962, on en construisit un à Dunkerque (photo ci-dessous) ; en 1984 une nouvelle cage quarto plus puissante se substitua comme outil final à la première cage, que l'on conserva comme outil dégrossisseur.

quarto 001 bis Photo USINOR

On remarque un cadran semblable à celui de la photo précédente, mais il y 2 aiguilles pour les 2 jeux de cylindres : travail et appui..

L'ASSEMBLAGE.

Comme dit ci-dessus, le premier mode d'assemblage a été le rivet; il a été très utilisé jusqu'à la moitié du 20ème s. Le H.F.6 de Senelle mis à feu en 1955 est blindé par des tôles rivées parce que c'est un H.F. américain où ce procédé était encore partiellement en usage.

blindage rivé 001 bis Photo Lorraine-Escaut

Blindage rivé; on remarque une double rangée de rivets. B = boîte de refroidissement. T = tuyau; l'eau qui a circulé dans la boîte est envoyée dans une boîte de la rangée supérieure.

Après la Deuxième Guerre mondiale, la soudure à l 'arc électrique avec métal d'apport a supplanté le rivetage. Elle consiste à remplir un sillon en V (pour les tôles peu épaisses) ou deux sillons formant un X pour les tôles épaisses. Ces sillons sont créés par le rapprochement de chanfreins en biseau usinés dans les bords des deux tôles à assembler.

soudure 001 bis Photo SOFRESID

Soudage automatique d'une "corniche" (soudure horizontale) intérieure.On note les trous dans le blindage, par où passeront les tuyaux d'eau de refroidissement. Ils ont été faits au chalumeau pour éviter la formation de contraintes dues à un usinage à la machine..

La réalisation d'une bonne soudure demande beaucoup de soins dans sa préparation, son exécution et son contrôle. On définit ainsi la préparation de l'assemblage, le procédé de soudage, le métal d'apport, la position de soudage, les caractéristiques du courant, etc... Les soudeurs doivent être qualifiés par un organisme spécialisé. Il existe plusieurs méthodes de contrôle ; pour le H.F.4 de Dunkerque en 1987, les soudures bout à bout ont été contrôlées à 100 % par ultrasons, et tous les trous du blindage ont été vérifiés par ressuage (application d'un liquide qui met les fissures en évidence).

LE CHOIX DE L'ÉPAISSEUR.

Il est fait en fonction des contraintes auxquelles est soumis le blindage. On prend en compte : la pression du gaz, la poussée des charges, la poussée due à la fonte et la poussée du garnissage réfractaire dans le creuset (*), les efforts dus à la pesanteur : poids du H..F. proprement dit (blindage, briques, organes de refroidissement) et de l'appareil de chargement. On applique à la somme de ces contraintes le coefficient de sécurité réglementaires. Du fait de la présence de trous (alimentation des organes de refroidissement et mesures diverses), il est faut vérifier le niveau des concentrations de contraintes auprès de ces trous. (*) Voir figure ci-dessous.

contrainte blindage 1 001 bis

Le problème du flux de chaleur : La formule de TIMOCHENKO détermine la contrainte subie par le blindage en fonction du flux de chaleur qui le traverse : ϭ = 138,9.E.a.Q.e/(1-η)λ Avec ϭ la contrainte et E module d'YOUNG (élasticité du métal) en MPa ; a coefficient de dilatation (# 1 mm/m/100°C) ; Q flux thermique en MJ/m2/h ; e épaisseur en m ; η coefficient de POISSON (contraction latérale) ; λ conductivité thermique du métal en W/m/°K.

La contrainte ϭ est directement proportionnelle à l'épaisseur e : il vaut mieux ne pas dépasser l'épaisseur strictement nécessaire.

Des exemples d'épaisseurs.

En mm...........................................----------CUVE---------

................. V en m3.......date.......Haut......Milieu.....Bas.....ETALAGES.....TUYÈRES....CREUSET

HF1Senelle.....524..........1952.........15...........20 ….....25............30.....................40..................50

HF2 Senelle....832..........1945.........25.........................25............50 …................50..................60

HF4 Senelle....718..........1952.........25............18..........20...........50.....................60..................60

HF6 Senelle....902..........1955.........20............20..........25...........20.....................50..................60

Russie...........2000..........1968.........30............18..........26...........25.....................43..................43

Kawasaki......3000..........1978.........35..........................40............43 (ventre).

Le cas des H.F. 1, 2 et 4 de Senelle semble relever d'un certain empirisme dû à l'époque ; il est vraisemblable que si près de la fin de la guerre, la qualité des tôles était incertaine, et que les épaisseurs et les formats disponibles n'étaient pas toujours ceux que l'on souhaitait. Les épaisseurs du H.F. russe (Mission ATS) paraissent faibles dans cet ensemble.

calcul blindage 001 bis Document SOFRESID

On note que la pression prise en compte pour l'extrémité haute de la cuve (0,25 MPa = 2,5 bar) est égale à la contre-pression maximum au gueulard. A gauche, les n° de 1 à 13 indiquent les rangs de stave-coolers.

LA QUALITÉ DU MÉTAL.

C'est un paramètre évidemment important, et, toutes choses égales par ailleurs, l'épaisseur pourra être d'autant plus faible que le métal est plus résistant. Une autre condition est que ce métal doit avoir une bonne soudabilité pour la facilité de construction , mais aussi pour d'éventuelles réparations (fissures, voire le remplacement d'une partie du blindage). Un des critères de soudabilité est le carbone équivalent, qui, pour l'acier USITEN 355, est exprimé par Ceq = C % + Mn%/6 + [Cr% + Mo% +V%]/5 + [Ni% + Cu%] /15 et doit être inférieur à 0,40% pour une épaisseur de moins de 50 mm et 0,42% au-dessus.

Ci-dessous on désignera la limite élastique (qu'on ne doit pas dépasser pour éviter des déformations permanentes) par Re, et la résistance à la rupture par R. Le blindage a d'abord été réalisé en fer puddlé, puis en acier doux. Au début du 20ème s., le métal avait R # 360 à 400 N/mm2. On a ensuite utilisé l'acier qualité chaudière (alors fabriqué au four MARTIN) comme l'acier A37 (Re = 215 N/mm2 ; R = # 400 N/mm2), puis en 1963 (H.Fx 1 et 2 de Dunkerque) l' acier A42 (Re = 235 N/mm2 ; R = # 450 N/mm2). Au H.F.4 de Dunkerque, à l'origine en 1973, une partie du blindage était en acier LE30 (Re = 260 N/mm2 ; R > 430 N/mm2). En 1978, on essaie un acier résistant à chaud USITEN 295D, dont les caractéristiques (Re = 265; R = # 510 N/mm2) ne changent pas jusque 400 °C, mais qui est difficile à souder et posera des problèmes lors de la réparation de fissures. On en vient finalement, en 1984, pour le H.F.3 de DUNKERQUE, puis en 1987 pour le H.F.4, à un acier USITEN 355HF (Re = 325 à 335 N/mm2; R = 460 à 480 N/mm2), qui est un acier microallié (*) et peu carburé (C% < ou= 0,10 %) dérivé de celui qui est utilisé pour les plates-formes pétrolières installées en mer. (*) Avec de faibles pourcentages de niobium, vanadium et nickel

LES ACCIDENTS DE BLINDAGE.

Le plus grave est la rupture d'une surface importante, qui ouvre une brèche dans la paroi du fourneau parce que le mur de briques est détruit en même temps que la tôle. La charge est projetée ou se déverse à l'extérieur, d'où de grands dangers pour le personnel et les installations. Cet accident est heureusement très rare parce qu'il ne peut arriver que par la conjnction d'un accrochage violent et prolongé et d'un amoindrissement de la résistance de la tôle par suite de son vieillissement. C'est ce qui est arrivé au H.F.B de Dearborn Michigan, et dont le résultat est exposé dans le chapitre Le haut fourneau n'est pas indestructible. L'examen des photos montre que la tôle s'est déchirée comme un objet fragile, on peut donc supposer qu'on est en présence d'un fort grossissement des grains du métal, provoqué par la répétition d'échauffements ou d'alternances de tractions et de comprsssions.

L'échauffement anormal par suite de la disparition du garnissage réfractaire et/ou des organes de refroidissement, est un accident plus fréquent qui peut provoquer dans des cas particuliers des percées de blindage très localisées, comme on en a connu dans les étalages aux H.Fx 1 et 2 de Dunkerque. Beaucoup plus fréquemment, cet échauffement provoque des dilatations, suivies de retrait au refroidissement ; c'est le phénomène dit de chaude de retrait, qui, dans les tôles épaisses, provoquent des tensions telles que la tôle se fissure, phénomène survenu à plusieurs reprises au H.F.4 de Dunkerque quand la marche n'était pas stabilisée et conduisait à la destruction des stave-coolers et à la mise à nu du blindage.

La fissuration est donc le phénomène le plus à craindre. Si la fissure s'arrête par ses deux bouts sur des trous existants dans le blindage (trou pour passage de tuyau ou place d'une boîte de refroidissement), on peut passer tout de suite à la réparation. Sinon il faut stopper la fissure en perçant à l'extrémité (ou à plusieurs extrémités) un trou rond de quelques cm de diamètre, ce qui empêche la fissure de se propager plus loin.

réparations fissures 001 bis

Les réparations : 1 = après avoir creusé un sillon sur la fissure, soudure pour remplir le sillon qui laisse libre une partie de la fissure pour ne pas trop rigidifier la réparation. 2 = la fissure n'est pas réparée, elle est rendue étanche au gaz par un demi-tube qui peut se déformer. 3 = combinaison des réparations 1 et 2. 4a = même principe de réparation que 2 mais la pièce d'étanchéité permet de plus grandes déformations. 4b = comme 4a mais pour une fissure très ouverte. 5a = même principe de réparation que 2 mais le demi-tube est rempli de ciment. 5b = comme 5a mais le demi-tube est remplacé par une cornière. 6 = même principe que 2. 7 = la fissure est bloquée par un plat soudé perpendiculairement sur le blindage, il n'y a pas d'étanchéité et peu de souplesse. 8 = arrêt de la fissure par perçage d'un trou rond de 50 à 70 mm de diamètre et soudure d'une plaque 25x250x250 mm par dessus. 9 = la fissure est recouverte par une plaque qui peut être importante : 300 à 900 mm au carré. D'après un texte édité en 1975 par un organisme professionnel de la sidérurgie japonaise.

V- LA RÉFECTION.

RÉFECTION : all = Zustellung, Neuzustelung (grosse réfection avec transformations); ang = revamping ( grosse réfection avec transformations); repair :(réfection); relining (réfection du garnissage interne), il y a souvent confusion entre les 3 termes.

En France le terme le plus courant est réfection. Pour LITTRÉ c'est « Action de refaire, de remettre à neuf », avec l'étymologie latine refectionnem, de reficere, refaire, de re et facere, faire. Pour le Trésor de la Langue française c'est « Action de restaurer, de réparer. » En matière de H.F. il n'est pas toujours simple de découvrir ce qui se cache sous ce terme. Le H.F. s'use, à un certain moment de sa « campagne » il devient nécessaire de songer à une réfection pour des raisons de production (éviter d'être surpris par un accident qui immobilise l'appareil) et parfois pour des raisons de sécurité. Que va-t-on prévoir alors ? A Dunkerque, j'ai connu une époque où l'on parlait de « réfection à l'identique », ce qui signifiait surtout que l'on voulait limiter la dépense, mais cela a-t-il un sens ? Tous les matériaux dont on se sert pour construire un H.F., tous les matériels qu'on lui associe, ont une vie indépendante : ils s'améliorent, ils se transforment, etc. et on n'imagine pas de ne pas profiter de ces améliorations pour la réfection du H.F. L'exemple relativement récent et très frappant est celui de l'instrumentation et de l'informatique ; dès que la campagne dure quelques années (voir dans le chapitre Plus sur les hauts fourneaux XII-De longues campagnes), d'une part on risque fort de ne pas trouver de pièces de rechange pour le matériel d'instrumentation, d'autre part on peut disposer d'informatique beaucoup plus puissante, pourquoi ne pas en profiter ? Ainsi la réfection du H.F. devient certes une remise à neuf mais aussi une transformation plus ou moins importante (d'où l'ang. revamping). Et de plus il faut considérer qu'il peut être intéressant d'augmenter la capacité de production du H.F., pour augmenter la production de l'usine, ou pour la rationaliser : le H.F.1 de Dunkerque a disparu parce que l'augmentation de capacité des 3 autres au fur et à mesure de leurs « réfections » l'a permis.

Voir au chapitre DUNKERQUE la réfection du H.F.3, où sont détaillés les travaux prévus.

Le cas du H.F. 5 de Denain.

.Le H.F.5 neuf est mis à feu en juillet 1958 ; c'était alors le plus gros H.F. français avec un diamètre de creuset de 7,30 m et un volume total de 1200 m3. C'est un appareil auto-portant dans une tour carrée avec une fausse marâtre ; il est alimenté par skips. Après une production cumulée de 2.510 kt de fonte et à l'occasion d'une réfection prévue pour 1967, on décide « d'agrandir » le H.F. Les annexes largement dimensionnées le permettent ; l'agrandissement ne concerne donc que le H.F. lui-même ; le modèle est le H.F.2 de Dunkerque mis à feu en 1963, et les nouvelles caractéristiques du H.F.5 sont : diamètre de creuset = 8,70 m ; volume utile = 1481 m3 ; volume total = 1688 m3. Avec ces différences de dimensions, c'est une véritable reconstruction d'où par exemple la nouvelle cuve ci-dessous. En 1973, nouvelle occasion de réfection ; il ne sera plus question d'agrandissement mais d'allongement de la durée de vie du H.F. : USINOR a mis au point un refroidissement par stave-coolers (grande plaque de fonte dans laquelle est incorporé un circuit d'eau et que l'on place à l'intérieur du H.F. contre le blindage) beaucoup plus efficace que les boîtes de refroidissement. L'installation de ces staves ne peut se faire que dans un nouveau blindage, remplacé une seconde fois. Les dimensions du fourneau restent celles de 1967. Renseignements et photos tirés de USINOR Informations. N°1 décembre 1974 et du plan de Denain 96.956 de 1974.

HF5 Denain 001 bis Photo USINOR

Le blindage de la nouvelle cuve a été préfabriqué sur un chantier proche du H.F. On distingue les emplacements des boîtes de refroidissement. La photo montre le transfert sur le chemin de roulement R; poids en mouvement = 180 t.

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5-L'ACCROCHAGE DU HAUT FOURNEAU. Incident

mise à jour du chapitre : 17/05/2015

Synonymes : H.F. accroché, H.F. pendu, suspension de/des la charge/s. [L].Certains parlent d'engorgement : « L'engorgement consiste essentiellement dans la suspension, dans l'intérieur du fourneau, d'une masse de matières solides. » [2224] t.3 p.271.

Définitions diverses : Arrêt de la descente des charges. L'accrochage extrême s'appelle le blocage de cuve.A joutons une exp. inhabituelle, “Alimentation bloquée : En raison de la désagrégation du mélange et du coke pendant la réduction, il peut survenir une densification, et finalement un blocage de la colonne de mélange dans la cuve. Une colonne de mélange ainsi bloquée se remarquera tout d'abord parce que la mesure de la hauteur de la surface d'alimentation (du niveau de chargement) n'enregistrera plus aucun enfoncement.” [5307]. Gueulard bouché : Avec l'arrêt de la descente des charges on ne peut plus charger le fourneau, d'où le terme « bouché ». A Esch, Grand Duché de Luxembourg, « le gueulard étant bouché, plusieurs ouvriers essayèrent d'y remédier, lorsque soudain la masse compacte tomba dans le brasier, provoquant ainsi un jet de flammes et de gaz surchauffés. (Voir ci dessous la chute en marche) » [5439] 01/08/1907. p.840.

Constatations : 1) sondes de niveau immobiles; 2) augmentation de la pression de vent ou, plus précisément de la perte de charge du gaz entre les tuyères et le gueulard, 3) tuyères peu actives, 4) parfois baisse de la température du gueulard.

Causes : 1) Le plus souvent, collage des matières de la charge dans la zone où elles sont pâteuses et formation d'une voûte; sous la voûte le coke continue à brûler et il se forme un vide. 2) Parfois, dans la zone sèche, quand la perte de charge par unité de hauteur est plus grande que le poids des matières : les matières solides sont soutenues par la pression du gaz.

Résolution : Habituellement elle consiste en une réduction plus ou moins brutale du débit de vent, et remise rapide au niveau antérieur : c'est le balancement [L] . Il entraîne une variation de la pression de vent et donc de la pression dans le H.F., ce qui provoque ordinairement la chute de la voûte ou l'ameublissement la charge. Une appellation inhabituelle de cette manoeuve est Refoulement : En cas d’accrochage, “on compte dans les dispositions à prendre par exemple la manœuvre nommée ‘refoulement’, qui consiste à réduire fortement à une ou plusieurs reprises la quantité de vent, et ainsi la pression sur la colonne de mélange, ce qui peut la forcer à s'effondrer sous l’action de son propre poids.” [5307]

Les moyens de jouer sur le débit de vent étaient anciennement 1) la fermeture et la réouverture de la vanne d'arrêt (dite aussi vanne de circulaire ou vanne du pendu) (*) qui se trouvait près de l'entrée de la circulaire, 2) une manoeuvre plus compliquée sur le vannage du cowper au vent. Dans les H.Fx modernes, le balancement se fait en lâchant le vent froid à l'atmosphère au moyen de la snort valve (*).

Les exp. employées pour dire que l'on exécute cette manoeuvre ont été très diverses : balancer à l'appareil ou avec l'appareil (cas du vannage des cowpers), balancer la charge, balancer le fourneau, balancer le vent, décrocher, tirer le fourneau, tirer le pendu, tirer le vent, tirer sur le fourneau, tirer sur le H.F., tirer un coup de vanne, tirer à la boule (ouvrir le boulet de décompression sur la conduite à vent chaud). Le verbe balancer [L] est pratiquement maintenant seul en usage.

Quand l'accrochage s'accompagne de signes évidents de réchauffement du H.F., sa résolution peut être obtenue par une diminution de la température de vent qui a deux effets 1) une réduction du volume réel du gaz dans le H.F. ce qui facilite sa traversée des matières, 2) un déplacement vers le haut des températures dans le H.F. ce qui permet d'échauffer la voûte et ainsi de la désagréger.

Consignes à l'usage des opérateurs. Lors des balancements, 1) veiller aux tuyères (risque de venue de laitiers; il vaut mieux balancer quand le H.F; est vide de fonte et laitier), 2) veiller à la sécurité du réseau de gaz (isoler le H.F. dans les cas graves), 3) si il y a une grosse chute mettre du coke supplémentaire, 4) si l'accrochage est provoqué par du coke peu résistant, les balancements peuvent aggraver l'accrochage.

Les accrochages chauds peuvent être résolus par la baisse de la température de flamme (vent froid, vapeur).

Trois exemples : Le H.F.2 de Senelle. Au début des années 1970, le H.F., qui vient de subir une réfection est remis dans la matinée. Vers 18h00, je termine ma tournée par ce fourneau et je le trouve accroché, ce qui,est très inhabituel pour un H.F. en cours de démarrage; à cause de cette situation l'encadrement a pratiqué un balancement modéré qui n'a pas eu de succès. Après concertation, on décide de balancer de nouveau, la vanne d'arrêt est fermée, le boulet de décompression est ouvert pour décomprimer complètement la circulaire. Nous attendons quelques minutes avant de remettre le vent; quand cela est fait, le H.F. fait sa chute et tout redevient normal. Le H.F. 2 de Dunkerque. Vers 1980, en fin d'après-midi j'entre dans la salle de contrôle commune aux H.Fx 1 et 2; le chef d'atelier s'y trouve alors qu'à cette heure-là il a terminé son service. Il m'informe que le H.F.2 est accroché depuis plusieurs heures et que les balancements répétés n'ont eu aucun effet. J'examine les données de marche du fourneau, dont en particulier la température du laitier et de la fonte : rien d'anormal. Perplexe je me résous à faire baisser sensiblement (environ moins 300 °C) la température du vent. Cette décision est accueillie un peu froidement car, bien sûr, il y a un risque de refroidissement du H.F. et les opérateurs de fourneaux n'aiment pas cela. Cette opération faite, nous attendons et environ une demi-heure après on constate que les sondes de niveau bougent lentement, puis plus vite : la descente des charges a repris, d'ailleurs plutôt calmement étant donné la durée de l'accrochage. Je donne des instructions pour la remontée de la température du vent; l'incident est clos. Nous avions donc affaire à un accrochage chaud, indétectable semble-t-il.

(*) voir ces exp. dans le Glossaire. Les informations techniques sont tirées de [4159], Incidents et remises en route du H.F.

H.F.3 Dunkerque le 24/02/1984.

Diagramme Déroulement du temps de la gauche vers la droite

Dv (gros trait) = le débit de vent, qui est fixé par l'opérateur du H.F. Pv = la pression de vent (pour un débit donné) dépend de la perméabilité de la charge. Le niveau des matières dans le H.F. est repéré par le graphique du bas. A chaque enfournement, la sonde est remontée, et ce mouvement est indiqué par un trait vertical. Entre deux enfournements la sonde suit le mouvement de la charge vers le bas (voir entre de 1 et 2). En a, la sonde reste au même niveau (trait horizontal), c'est l'accrochage. Pour résoudre les deux accrochages successifs on fait deux balancements B , la charge descend (trait vertical). On remarque en haut la note de l'opérateur SP, c.-à-d. sonde perdue; Cette exp. signifie que le niveau de la charge est plus bas que ce que peut mesurer la sonde. Entre 1 et 2, la courbe Pv marque beaucoup de variations de pression (assez importantes pour que la régulation de la soufflante a du mal à maintenir constant le débit de vent Dv.) : c'est l'indice d'une mauvaise marche qui se termine par les deux accrochages.

LA CHUTE EN MARCHE.

Il arrive que l'accrochage se résolve sans intervention ; c'est la chute en marche [L], que l'on appelle parfois glissade ou saut (Au sujet d'un appareil de sécurité on écrit «Lorsqu'un saut se produit, l'explosion est évitée, le gaz trouvant un échappement dans les Batte-laveurs.» [5439] 28/01/1904 p.110). On dit que le H.F. tombe tout seul ou fait une chute. C'est un événement que l'on cherche à éviter car, survenant inopinément, il peut se traduire par des projections dangereuses pour le personnel, et/ou par des dégâts matériels parfois importants (voir ci_dessous de cas du H.F. de CSN) . Une conséquence fréquente est, à cause de l'arrivée d'une masse de matières dans le creuset, la remontée de laitier dans les tuyères, voire dans les porte-vents, avec le risque de les boucher. Un exemple de précaution : : «De la vapeur est injectée en permanence dans le gueulard et dans le sas pour limiter les risques d'explosion lors des chutes en marche. » [5535] p.32. Dans la citation qui suit, la chute en marche est appelée descente rapide ; c'est un euphémisme ! « Le travail au creuset (*) présente des dangers auxquels s'ajoutent... la descente rapide des pendus -agglomération non homogène, arrêtant la descente normale des matières-.» [5482] p.259. (*) On parle ici de l'ancien H.F. à poitrine ouverte, où l'on intervenait dans le creuset avec un ringard, en particulier pour favoriser l'écoulement du laitier ; le H.F. étant ouvert du côté de la coulée, la chute en marche pouvait provoquer des projections de laitier, voire de fonte, par l'ouverture. Un souvenir. C'est lors d'un stage à Appleby Frodingham, que j'ai pu assister pour la première fois, à une chute en marche monumentale. Après le déjeuner je revenais vers les H.Fx et sur ce chemin on voyait nettement toute la batterie ; soudain, alors que j'étais peut-être à 200 m, toute la partie haute de Queen Victoria (le H.F. situé à l'extrémité droite de la ligne) disparut dans un épais nuage noir. Queen Victoria, comme les autres est un H.F. de style américain, sans tour carrée, c.-à-d. que sortant de la toiture de la halle de coulée, on distingue clairement la moitié haute de la cuve et les superstructures (tour des cloches, sorties et descente de gaz, partie haute du monte-charge, etc.) ; c'est tout cela qui avait été brutalement caché par le nuage noir que les bleeders ouverts par la surpression de gaz due à la chute en marche, crachaient dans l'atmosphère !

HF6 Ijmuiden D'après Youtube

Document exceptionnel. C'est le résultat très spectaculaire d'une chute en marche importante; les bleeders se sont ouverts sous l'effet de la surpression dans le gueulard. Sur la video on voit d'abord un énorme nuage noir de gaz et de poussières qui s'enflamme ensuite, et l'on entend le ronflement puissant de cet énorme brûleur. Dans cette situation il faut ralentir le H.F. le plus rapidement possible; quand la pression est redevenue normale, on ferme les bleeders et le feu s'éteint.

Après les Pays-Bas, le Brésil :

CSN chute D'après Youtube

Après cette chute en janvier 2006, ce H.F. (n°3 de Volta Redonda) a été arrêté pendant 5 mois pour réparer le système d'épuration du gaz, endommagé par l'afflux de gaz très chauds.

Dans un cas semblable, au H.F. 4 de Dunkerque, la descente de gaz s'est courbée sous l'effet de la chaleur, elle était heureusement soutenue par la gaine de la bande de chargement, ce qui a probablement évité l'affaissement complet de la conduite. Il a fallu 36 heures d'arrêt du H.F. pour renforcer la suspension de la conduite et la nettoyer.

6a-SENELLE UNE BATTERIE DE HAUTS

FOURNEAUX EN LORRAINE

mise à jour du chapitre : 07/05/2015

La présence de minerai de fer [L] en surface et l'abondance du bois a fait du Pays-Haut lorrain un producteur de fer ancien. La Moulaine, qui se jette dans la Chiers, (affluent de la Meuse) à Longwy était une rivière au débit suffisamment abondant pour permettre d'actionner des roues hydrauliques, qui ont été la source d'énergie de diverses industries (foulon pour le drap, moulins, scierie, etc...) et pour l'industrie sidérurgique. Le croquis ci-après résume cette histoire sidérurgique. On y trouve le H.F. du Holley, qui aurait été en service dès la fin du 15ème s., la forge de Herserange dont le H.F. est attesté en 1553 et les H.Fx dits de Herserange, successeurs de la forge, qui auraient disparus vers 1860.

La naissance de l'usine dite de Senelle commence avec la construction d'un H.F., dit "vieux H.F.5" à la place du moulin de Senelle, sur la rive droite de la Moulaine. En 1880, on construit deux H.F.x au pied du coteau sud, c'est l'origine de la batterie de Senelle. En 1912, deux autres H.Fx sont construits.

HFx senelle 2 Les 2 premiers au charbon de bois, les deux autres au coke. Production par mois, successivement 90 t; 180 t; 750 t; 1200 t..

Dans les années 1920, “l'usine à fonte... ne comporte encore que 4 appareils au lieu de 7 que possédait la société (Senelle-Maubeuge) en 1914 à Senelle (5, dont le “vieux Senelle”) et Villerupt (2 H.Fx dits Laval-Dieu)... Le Conseil envisage la construction de deux nouveaux H.Fx.” [5439] 20/06/1923 p.276. Ces H.Fx ne seront construits qu'après la deuxième guette mondiale dans le cadre de la société Lorraine-Escaut. En 1955 on y met en route un 5ème H.F. qui portera plus tard le n°6, et en 1960, le H.F.6 est mis à feu.

Le H.F.1 est mis hors service en 1961; les autres H.FX seront arrêtés définitivement en 1977 (H.Fx 3 et 4), en 1980 (H.F.2) et en 1987 (H.Fx 5 et 6).

Herserange 5 001 traits noirs : lignes de niveau

E : étang de la forge dite de Herserange. V; Herserange, vieux village (église St Pierre et St Paul). H : Place de la mairie (église N.D. de Senelle). CC : Croix Chaudron. GB : Grands bureaux de Senelle. 1 : Forge de Herserange. 2 : H.Fx dits de Herserange. 3: Moulin de Senelle puis vieux H.F.5. 4 : Batterie de Senelle. 5 : Emplacement possible du H.F. de Holley. Ligne bleue : tracé approximatif de la Moulaine.

ÉTAT DES H.Fx.

Øc = diamètre creuset m Vu = volume utile (niveau tuyères/niveau chargement) m3

années 1952 1955 1961 1974

H.F.1 4,4 m/485 m3 4,4 m/485 m3 4,4 m/485 m3 ----

H.F. 2 5,6 m/752 m3 5,6 m/752 m3 5,6 m/752 m3 5,6 m/853 m3

H.F.3 5,0 m/646 m3 5,0 m/646 m3 5,5 m/702 m3 5,5 m/702 m3

H.F.4 5,6 m/657 m3/ 5,6 m/657 m3 5,6 m/760 m3 5,6 m/797 m3

H.F.5 ---- ---- 7,0 m/991 m3 7,0 m/991 m3

H.F.6 ---- 6,5 m./902 m3 6,5 m/902 m3 7,0 m/926 m3

LES HFX.

Senelle années 1960 Photo LORRAINE-ESCAUT

Au premier plan le H.F.6, puis le H.F.5, ensuite le groupe des H.Fx 4 et 3 et tout au fond les H.Fx 2 et 1. La photo datant des années 1960. La vapeur d'eau sort du bassin de granulation du laitier.

Les H.Fx 1, 2, 3 et 4 sont des exemples typiques de H.Fx lorrains du début du 20ème s. Chaque H.F. possède une tour carrée qui porte des passerelles de visite, le gueulard, les prises de gaz et la tête du monte-charge. A l'origine, cette tour comprenait des corbeaux qui soutenaient le H.F. par l'intermédiaire de la marâtre [L] ; ils ont été supprimés avec la mise en place des blindages. A l'origine également, les cuves avaient le briquetage nu, refroidi par boîtes ouvertes et consolidé par des cercles. Les creusets était ceints d'un blindage d'acier de 10 cm d'épaisseur, constitué de segments juxtaposés et superposés; ces segments possédaient des tétons venus de fonderie, dont le maintien était assuré par un anneau qui enserrait deux tétons voisins. Le tout était refroidi par un ruissellement d'eau. La disposition des pièces était telle qu'au droit des tétons l'épaisseur totale était de 30 cm, ce qui était très néfaste au refroidissement et donc susceptible d'être attaqué par la fonte. C'est ainsi qu'à la fin des années 1950, j'ai pu me familiariser avec une percée de creuset [L]. Elle survint au H.F.3 au moment du changement de poste de 14 heures; le H.F. venait d'être coulé, et cette circonstance fit que la quantité de fonte qui s'échappa était relativement faible; elle s'écoula dans les voies à fonte, dans un endroit généralement sec, ce qui fit qu'il n'y eut aucune explosion. Par contre la cabine de contrôle du H.F., qui se trouvait au-dessus des voies fut complètement détruite par un incendie. Il n'y eut pas de blessé parce que la façon dont se déroula la percée permit au personnel, peu nombreux à cause du changement de poste, de s'éloigner. On constata très vite que la fonte était très exactement passée à travers l'ensemble de deux tétons et de l'anneau qui les serrait.

LA GUERRE 1939/1945.

Témoignage. “Puis voici la guerre, votre mobilisation en Belgique, l'arrêt de la guerre le 01/05/1940. Au début 1941, vous êtes de retour et ce sera la période sombre où il ne s'agit plus plus de faire tourner l'usine. Comme tous vos camarades de cette époque vous êtes employé à des travaux divers : exploitation du broyeur à scories, nettoyages et remise en état des H.Fx -pour d'autres ce sera le travail de bûcheron ou dans les usines voisines-. Tout cela sous la surveillance des Allemands qui s'impatientaient de cette usine morte et s'inquiétaient du matériel que l'on dissimulait. Pendant l'occupation, le seul H.F.4 a été à feu pendant 5 mois.

Enfin la libération arrive, l'usine revit peu à peu et le 25/04/1945 le H.F.4 est remis à feu. La marche à deux H.Fx reprendra en 1946, la marche à trois H.Fx en 1948.” Extrait du discours fait à l'occasion du départ en retraite en décembre 1964, de Emile EISCHEN, chef de fabrication.

Après la deuxième guerre mondiale, au fur et à mesure de leurs réfections, les H.F.x furent équipés d'un blindage [L] complet depuis la tôle de fond du creuset jusqu'au gueulard; ils devinrent ainsi autoportants dans leur tour carrée. Pour consolider le blindage du bas de cuve, des consoles soudées sur les étalages soutenaient une marâtre parfois qualifiée de fausse Le gueulard étant supporté par cette tour, et à cause de la dilatation du H.F. en marche, il fallait un joint de dilatation [L] entre gueulard et H.F., c'était le célèbre joint de sable : le haut du briquetage du H.F. supportait une rigole pleine de sable, et une tôle verticale liée au gueulard plongeait dans le sable, autorisant ainsi un mouvement relatif du H.F. et du gueulard, en évitant, théoriquement, les fuites de gaz. Progressivement ces joints furent remplacés par des joints presse-étoupe.. Par ailleurs avec le blindage de la cuve on adopta des boîtes de refroidissement [L] fermées en cuivre, par exemple au nombre de 168 au H.F.2. L'expérimentation du blindage de cuve se fit parfois avec difficulté. Le H.F.4 est, le premier, remis à feu en 1952 avec un blindage complet; à cette époque la qualité des tôles est médiocre, en particulier on y constate parfois un dédoublement dans l'épaisseur provoqué par la présence d'oxydes lors du laminage. Dans l'année qui suit la mise à feu, le H.F.4 subit un blocage de creuset [L] sévère. Les ingénieurs sont perplexes, il n'y a pas de raisons logiques. En examinant de près le H.F., on constate bien une fissure étroite dans le blindage vers le bas de la cuve, mais qui pouvait croire que cette petite entrée d'eau de ruissellement est à l'origine de l'incident ? C'était pourtant bien le cas, on arrête le ruissellement et le H.F. se rétablit. Quant au garnissage réfractaire [L], il est constitué à l'origine de briques silico-alumineuses, y compris dans le creuset, et c'est une raison de la percée du H.F.3, car ces briques sont corrodées par le laitier, et si le refroidissement est insuffisant, elles disparaissent. Le carbone a peu à peu remplacé le silico-alumineux dans le creuset, et lors des réfections on pouvait constater la très bonne tenue des blocs de carbone fournis par Savoie Réfractaires. Pour les étalages et la cuve, dans les années 1970, on est encore en siiico-alumineux, mais de meilleure qualité (40/42 % d'alumine). Au H.F.3, en 1961, un essai de réfractaire électro-fondu à base de zircone, a rapidement démontré l'inaptitude de ce produit à résister au stress du H.F.

Les H.FX 1 à 4 sont chargés par bennes [L] Stähler; le monte-charge incliné [L], d'abord commandé par un machiniste installé au-dessus de la poutre du monte-charge, a été automatisé : le conducteur du chariot-peseur [L] qui amène les bennes sous la queue du monte-charge appuie sur un bouton et le cycle d'aller et retour jusqu'au gueulard se déroule. Ces monte-charge sont fiables et robustes mais le relevage des bennes au gueulard est parfois brutal, la benne se balance, et il est arrivé que la benne se décroche et tombe dans le filet de sécurité : succès assuré pour les mécaniciens qui vont repêcher la benne. J'ai toutefois été témoin d'un accident beaucoup plus grave : pour réduire l'effort sur le treuil, le mouvement du chariot porte-benne est équilibré par le mouvement en sens inverse d'un contrepoids pesant 15 t et monté sur galets. Un jour pas comme les autres, à mi-parcours, l'attache du contrepoids a cédé, le contrepoids a dévalé la poutre du monte-charge et est allé s'arrêter dans un wagon en stationnement 30 à 40 m au-delà de la queue du monte-charge. Les gueulards, classiques ont toujours été à simple cloche [L] aux H.FX 1, 2 et 4. le H.F.3 a été gratifié d'un sas et de deux cloches à partir de 1961.

HFx 6 et 5 Senelle bis gouache de Pol WACHS 1959.

H.F.6 dont on voit une partie du toit de la halle de coulée, puis H.F.5. On voit clairement qu'ils n'ont pas de tour carrée. Au premier plan la charpente métallique porte le pont-roulant du bassin de granulation. On remarque la descente de gaz du H.F. 6 qui arrive sur un bidon, le cyclone, première étape de l'épuration du gaz.

Les H.Fx 5 et 6 sont de style américain; on aurait pu voir entre les deux guerres, des H.F. à peu près identiques, à Pittsburgh, Pennsylvanie ou à Yougstown, Ohio. Ne nous étonnons-pas, ils sont venus en Lorraine avec le plan MARSHALL, et les haut-fournistes lorrains ont eu très peu de possibilités pour les modifier. Dépourvus de tour carrée, ils sont soutenus à la marâtre par 7 colonnes légèrement inclinées; la cuve porte directement les passerelles de visite, le gueulard les prises de gaz et la tête du monte-charge. Cette solution demande un blindage solide, en tôles soudées au H.F.5 et rivées au H.F.6. Le réfractaire est refroidi par des boîtes fermées dans la cuve et sous la marâtre; les étalages et le creuset sont refroidis par ruissellement. Les colonnes et le blindage des étalages étant fortement liés à la marâtre et le creuset reposant sur la fondation, il est nécessaire de permettre des dilatations différentielles entre les étalages et le creuset; ceci est obtenu par un joint circulaire ouvert dans le blindage au-dessus des tuyères; un couvre-joint empêche théoriquement les fuites de gaz, en réalité il y eut parfois de fortes fuites à cet endroit. Les creusets sont garnis de blocs de carbone, les étalages et les cuves par du silico-alumineux à 40/42 % d'alumine, avec toutefois un anneau de mullite de 6 m de hauteur en bas de cuve.

Le chargement se fait par skips; au pied du monte-charge le remplissage des skips de coke est automatique; un scale-car soutire et pèse le minerai sous les accumulateurs. Le conducteur déclenche le cycle de chargement. Le gueulard est un McKEE classique, dont la seule particularité est une rotation de la trémie tournante en 7 points, ce qui élimine de possibles irrégularité récurrentes.

LA FONTE [L] et LE LAITIER [L].

Les H.Fx et les halles de coulée [L] s'alignent selon un axe approximativement est-ouest. Au nord de cette implantation, et parallèlement, il y a deux voies ferrées réservées à la fonte, l'une pour le placement des poches sous les gueusards [L], l'autre pour la circulation. Au sud, de la même façon, on trouve 3 voies ferrées, dont l'une pour le placement des cuves sous les gueusards, et deux pour la circulation et le soutirage des poussières de l'épuration à sec des gaz. Les halles de coulée des H.Fx 2 et 3 d'une part, et 4 et 5 d'autre part, sont communes. Chaque H.F. n'a qu'un trou de coulée, équipé dans les années 1970 d'une déboucheuse et d'une bonne vieille et inusable boucheuse électrique D.D.S. Du trou de coulée [L] part la rigole mère équipée d'un siphon [L] classique pour la séparation de la fonte que l'on dirige vers 3 à 5 gueusards fixes (selon les H.Fx), et du laitier de coulée qui va de même vers 2 ou 3 gueusards, c.-à-d. vers 2 ou 3 cuves à laitier [L] de 8 m3.

Pour la fonte, dans les années 1950, on disposait de poches à fontes droites [L] de 40 t et, pour alimenter la vieille aciérie THOMAS de Mont-Saint-Martin, de poches dites tonneaux de 30 t. Par la suite, les tonneaux disparurent avec l'arrêt de la vieille aciérie, et l'évacuation s'améliora avec l'arrivée de 3 poches torpilles [L] de 70 t et de deux autres de 150 t. La concentration de la circulation sur une seule voie créait rapidement des problèmes en cas d'incident, dont le plus marquant a été la coupure des voies lors de la percée du H.F.3, voir supra. A l'est du service, les poches étaient pesées sur la bascule [L] à fonte; il arriva que la cheville ouvrière d'une poche torpille de 70 t casse peu après le passage à la bascule. La circulation fut interrompue pendant plusieurs jours; le secours passait alors par un périple contournant les H.Fx vers l'ouest et empruntant les voies du raccordement avec la SNCF.

Chaque H.F. disposait de 2 chiots à laitier [L] dont l'un côté voies à fonte, c.-à-d. pratiquement inutilisable. Les chiots côté laitier étaient équipés d'une machine à boucher; leur laitier pouvait être coulé en cuves, ou, pour les H.Fx 3 à 6, être granulé. Le laitier en cuve était versé à la Croix Chaudron -voir supra- et traité par la Société d'.EXploitation des LAitiers de Longwy, qui, à cause du mot laitier, était classée dans les Pages Jaunes dans la catégories laiteries et cie. On granulait en moyenne un peu plus de 50 % du laitier total.

Analyse de la fonte : Un échantillon est prélevé à chaque coulée. Il s'agit d'abord d'un lingotin en forme de tronc de pyramide à base rectangulaire (longueur = 9 cm; largeur 4 cm). Après refroidissement le lingotin est cassé en deux; l'un des morceaux est transporté au laboratoire par un porteur d'échantillons (il y en a un par poste), l'analyse est transmise environ 8 heures après. L'autre morceau est placé dans une boîte munie de casiers où l'on conserve, par H.F., les échantillons d'au moins une journée. La cassure de l'échantillon est visible de sorte que, d'un coup d'oeil, on a une idée assez précise de l'évolution de la qualité de la fonte, et donc de la marche du H.F. Par la suite, avec l'arrivée du spectographe au laboratoire, on lui adressa un échantillon cylindrique plat (la "médaille") par tube pneumatique; le lingotin fut conservé pour un examen rapide sur le plancher du H.F.

Fonte moyenne du H.F.6 en 1974 en % : Carbone = 3,79; Silicium = 0,39; Soufre = 0,067; Phosphore = 1,73 %; Manganèse = 0,33.

lingotin bis Photo de l'auteur

LE VENT. [L]

La production de vent. En 1970, le vent froid [L] est fourni par 5 soufflantes [L] : 1 soufflante axiale Sulzer à stator variable actionnée par un moteur électrique de 10.000 kW et équipée de 8 étages; 1 soufflante radiale SACM, entraînée par une turbine à vapeur de 7.000 kW (*); 3 soufflantes à gaz habituellement en réserve : T15 et T16 (T pour tandem, c.-à-d. composées d'un cylindre moteur à gaz actionnant directement un cylindre soufflant) et ZT14 ( composée de 2 lignes tandem associées par un volant [L]). Les soufflantes débitent dans un réseau de 5 conduites et des papillons de régulation, ainsi que l'équirépartition aux tuyères du H.F.6, permettent de fonctionner en vent séparé, quelles que soient les soufflantes en marche. Les conduites de vent sont longues (400 m) et servent quelque peu de régulateur de pression; par contre le vent réchauffé par la compression, se retrouve complètement froid à l'entrée des appareils à vent chaud. La transmission d'ordres entre les H.Fx et les soufflantes se fait par un appareil analogue au chadburn des marins : grâce à un système de recopie à distance, il permet de s'assurer que l'ordre a été reçu et compris par le destinataire. (*) Elle fut détruite plus tard par éclatement de la roue.

Le chauffage du vent. . A Senelle, en 1970, il y a 11 appareils à vent chaud (ou cowpers) , et par un jeu de conduites et de vannes [L], on peut, dans une certaine mesure, attribuer différents appareils à chaque H.F., ce qui permet d'en utiliser 8 pour une marche à 3 H.Fx et 10 pour 4 H.Fx. L'ensemble, bâti par à-coup, est assez hétéroclite. Au point de vue tôlerie, on distingue 1) une série de 3 appareils à vent chaud dits COCKERILL datant des années 1930, avec une coupole débordante; 2) une série de 6 datant de la même période, mais sans coupole débordante; 3) 2 appareils datant de 1960, dont les tôles sont soudées; celles de tous les autres étant rivées. Pour le ruchage [L] il y a 2 ruchages COCKERILL, 3 ruchages LABESSE et 6 ruchages PETIT. La commande du vannage est pneumatique dans 8 cas, et électrique pour le reste. Enfin les surfaces de chauffe [L] vont de 19.500 à 38.500 m2. Avec de l'essence légère qui enrichit le gaz, et une limitation de température de coupole [L] à 1250/1300 °C, on souffle le vent chaud [L] à environ 1000°C.

Vers le H.F. La conduite à vent chaud [L] est équipée de la vanne d'arrêt -manoeuvrée à l'origine par 4 hommes, puis par un cylindre pneumatique- et du “boulet”, sorte de clapet de mise à l'air libre. Cet ensemble était employé pour balancer le H.F. en cas d'accrochage. La vanne d'arrêt était fermée, puis rouverte; si l'accrochage n'était pas supprimé, on répétait la manoeuvre en ouvrant le clapet après fermeture de la vanne : la circulaire à vent chaud [L] était alors complètement décomprimée, et l'effet du balancement était plus important. On notera qu'avant sa réfection en 1961, le H.F.3 avait une circulaire constituée de deux branches, c”était le “fer à cheval”. Au H.F.6, les descentes de vent étaient équipées de papillons dont la position était réglèe automatiquement pour assurer une équirépartition du vent à toutes les tuyères. Au début des années 1960, les porte-vents et busillons n'étaient pas calorifugés (*), car avec une température de vent de l'ordre de 700 °C, il ne paraissait pas nécessaire de le faire. Ensuite le calorifugeage devint inéluctable pour des raisons de sécurité lors de la mise en route de l'injection de fuel aux tuyères, puis à cause de l'élévation de température de vent; de plus on y gagna 20 à 25 °C de température de vent. (*) De ce fait, ils étaient très chauds, et la légende voulait qu'un directeur à qui l'on demandait l'installation de moyens pour mesurer la température du vent, ait répondu : venez de nuit voir si les busillons sont rouges.

Les tuyères. [L]. Le H.F.1 avait 8 tuyères normales, les H.Fx 2, 3, 4 et 6 en avaient 12 et le H.F.5 en avait 14. Chacun des H.Fx avait moitié moins de tuyères d'étalages (dites aussi auxiliaires ou de secours); ces dernières tuyères installées à 1,5/1,8 m au-dessus des tuyères normales étaient difficiles d'accès, et donc leur remplacement en cas de percée, était difficile d'autant plus qu'elles étaient plus longues que les tuyères normales. Par ailleurs, à ma connaissance, leur rôle n'a jamais été défini avec précision; certains les considèrent comme utiles pour éviter la formation de garnis, d'autres pour faciliter la descente des charges. Au total, je les vues très peu utilisées, et surtout quand le lit de fusion était très mal préparé; avec 100 % d'aggloméré, il n'était plus question de les installer. Le diamètre du cercle de soufflage était de 160 ou 180 mm pour les tuyères normales et 100 mm pour le tuyères d'étalages. Je termine ce chapitre avec une anecdote : Avant que le mode de fabrication n'assure des dimensions exactes pour toutes les tuyères, certains chefs de poste repéraient celles qui étaient plus minces, et les dissimulaient parce que leur mise en place était plus facile.

LE GAZ. Chaque H.F. possède 4 prises de gaz; l'isolement du H.F. se fait par 1 ou 2 cloches sèches. On épure d'abord le gaz à sec dans un pot à poussières (H.F 2, 3 et 4) ou 2 cyclones (H.F. 5 et 6). L'épuration humide comprend d'abord, pour chaque H.F. un laveur à pulvérisation d'eau. Le gaz est ensuite mêlé pour être finalement épuré dans une batterie de 7 désintégrateurs THEISEN

Theisen 2

EA = entrée d'eau; EG = entrée du gaz; SG = sortie du gaz; GE = garde d'eau.

Une anecdote : Le sous-directeur chargé des services de fabrication passait régulièrement sur les planchers des H.Fx. Un jour, levant la tête, il nous montre une pipe de purge entrouverte et qui laissait fuir un peu de gaz, et dit : “Ce sont des billets de banque qui s'échappent là-bas.”

LE CRASSIER.

A cause de sa position et de sa forme, le crassier de Senelle était emblématique de l'usine et même de toute la "Vallée des Hauts Fourneaux." En effet d'une part il se trouvait sur le rebord du plateau, et donc visible de loin, et d'autre part son mode de constitution en avait fait un cône presque parfait. Il était alimenté par un téléphérique, dont le dernier pylône était en distance horizontale à 585 m du départ; entre le pied de ce pylône haut de 125 m et le départ il y avait une dénivelée de 210 m. Débit du téléphérique : 75 t/heure. La célébrité du crassier avait conduit M. ARMAND, chocolatier, à créer une gâterie en forme de cône : "Le crassier de Longwy".

crassier

On distingue la vidange d'une benne, et au pied du dernier pylône, le crassier qui commence à apparaître. A droite, au près du départ du téléphérique, on remarque la structure métallique qui entoure le bassin de granulation du laitier. A gauche le H.F.4, dernier de la ligne à l'époque. Au premier plan les Grands Bureaux.

IMG_20150309_0004_NEW Photo de l'auteur, prise depuis son appartement. Début des années 1960.

Quelques années plus tard, le sommet du cône atteindra la tête du pylone, interdisant tout apport supplémentaire. L'étape suivante fut, vers 1970 ?, le démontage du téléphérique. La dernière étape sera vers 1990, l'utilisation des matériaux du crassier et sa disparition..

fin du crassier Extrait d"une CP de Pierron à Sarreguemines, probablement de 1990. Sur le crassier on distingue le chemin qui conduit les camions à son sommet. Dans la vallée, la tache claire marque l'emplacement de la batterie de Senelle. Les accumulateurs, le concassage et les H.Fx ont disparu sauf les H.Fx 3 et 4, qui font de la résistance et seront abattus en 1991. La tache qui se termine en pointe vers la droite est la Croix Chaudron. C'est à l'entrée de cette vallée secondaire que l'on situe le H.F. du Holley, première implantation de H.F. sur le site au 15ème s.

LE PERSONNEL

Effectif théorique par poste : 2 contremaîtres

H.Fx et appareils à vent chaud = 23 (dont deux chefs fondeurs). Arrivages et charge = 17. Travaux annexes (dont concassage) = 15. Total = 55.

Horaires du personnel à feux continus; d'après le Glossaire du H.F.

Date…..h.min/sem ...........Accord

1946-57 ..........56.00 ............22.05.1957

01.05.1958 ......48.00 .................idem

30.04.1968 ......42.00 ............30.04.1968

01.04.1974 ......41.00 ............23.01.1974

01.04.1975 ......40.00 .................idem

01.04.1982 ......38.00 .........23.02.1982

01.03.1983 ......37.30 .................idem

01.01.1984 ......33.36 ............30.05.1983

Photo Lorraine-Escaut. 1955. A cette époque on ne porte pas le casque; le fondeur porte généralement un chapeau. A un serre-tête est fixé un masque grillagé (la "voilette"), que l'on peut abaisser ou relever, comme on le voit ici. Les mains sont protégées par des moufles à grande manche, et le devant du corps par un tablier de cuir.Le fondeur enfile ses pieds dans des chaussettes russes en toile et porte des sabots. Dans les mains de René G., une louche à grand manche pour prélever les échantillons de fonte, et, plus rarement de laitier.

L'ANNÉE 1974 :

Production: 1370903 t; soit 342725 t/H/F.(le H.F.3 est à l'arrêt). Le taux de marche est de 90,09 % et l'on dispose au total de 3567 m3 de Vu, on a donc produit 1,17 t/m3/jour de marche. La fonte a contenu en moyenne 3,8 % de carbone, 0,41 % de silicium, 0,059 % de soufre, 1, 74 % de phosphore (marche en fonte THOMAS), 0,34 % de manganèse. La production de laitier est de 810 kg/t de fonte, avec une basicité %CaO/%SiO2 = 1,30.

Combustible (mise au mille) : 477 kg de coke brut, soit 462 kg de coke sec, avec une injection aux tuyères de 97 kg de fuel et de goudron (H.F.2) et 29,1 m3 d'oxygène dans le vent. Cette mise au mille est obtenue avec l'enfournement de 2170 kg/t de fonte comprenant 99 % d'aggloméré, et une température de vent moyenne de 1034 °C atteinte avec l'enrichissement du gaz brûlé aux cowpers par 16700 m3 d'essence légère.

Commentaires (à l'usage de la direction de l'usine) : La production totale augmente de 18500 t par rapport à 1973, pour un temps de marche des H.Fx en diminution d'environ 2 %. La production par jour de marche et par H.Fx a atteint ainsi 1043 t contre 1019 t en 1973, où, il est vrai,le H.F.3 avait remplacé le H.F.6 pendant 3 mois. Cette élévation de production a entraîné des difficultés d'évacuation dues aux manoeuvres dans les voies, la situation s'est d'ailleurs améliorée au 2ème semestre. En ce qui concerne le laitier liquide (48 %, le reste était granulé), la mise en route du nouveau concasseur de SEXLAL en Mars, a apporté une grande souplesse d'exploitation; Les résultats techniques sont bons; malgré une petite baisse de rendement (-0,35 point) due à la baisse d'enrichissement de l'aggloméré et à l'augmentation du rejet de poussières (+ 3 kg/t), et à la détérioration de la qualité du coke, la o/oo (mise au mille) de combustible baisse de 4 kg. Cela a été possible par l'augmentation de la température du vent (+43 °C, la température moyenne annuelle dépasse pour la première fois 1000 °C), et peut-être à cause de l'augmentation des injections (+21 kg de mazout et goudron) et de l'enrichissement en oxygène du vent (+ 8 m3/t).La marche a été irrégulière aux H.F. 2 et 6 qui ont d'ailleurs subi chacun blocage de creuset, et la qualité de la fonte de ces H.Fx est moins bonne qu'en 1973. L'introduction de deux rames de minerai hématite (à faible teneur en phosphore) dans le lit de fusion de l'agglomération a entraîné en septembre et octobre une baisse sensible de la teneur en P de la fonte (jusqu'au niveau de 1,6 % (En marche THOMAS, le fonctionnement de l'aciérie n'est pas satisfaisant si la teneur en phosphore est trop faible).

Résultats et commentaires sont tirés du Rapport annuel de 1974 SL/HF-335 Bx/LM du 20/02/1975. Les détails des installations sont tirés de [3244]. Voir aussi l'entrée Senelle dans le Glossaire.

LA FIN DE L''HISTOIRE : 19/07/1991.

«J'en ai la chair de poule ! La dame, fille de sidérurgiste, qui habite juste au-dessus des H.Fx, aux Cités Lafontaine, à l'entrée de Longwy, est là, toute tremblante, devant la carcasse démolie du n°3. Elle est descendue pour voir la mise à mort des deux derniers témoins d'un siècle et plus de sidérurgie.» Texte de Guy FELLER. Le Républicain lorrain du 20/07/1991. Ce jour-là, le concassage à minerai, les accummulateurs à minerai et à coke, les appareils à vent chaud de tous les H.Fx, l'épuration du gaz de tous les H.Fx, le bureau du service des H.Fx et les H.Fx 2, 5 et 6 ont déjà disparu. A 15h30 le H.F.4 est dynamité, le H.F.3 l'est à 17h50, l'histoire est terminée.

senelle fin 0 001 bis Photo Républicain lorrain.

Dynamitage du H.F.4 qui s'incline vers la droite. La photo est prise à partir du coteau nord de la vallée de la Moulaine. Vers le fond à droite, la Croix Chaudron.

Senelle fin 1 001 bis Photo Républicain lorrain prise depuis le coteau sud de la vallée de la Moulaine. La rivière n'est pas visible,elle a été recouverte. GB = les Grands Bureaux de Senelle. V = les voies du raccordement et de la ligne Longwy-Villerupt. M = les cabines des machinistes de monte-charge et C = la cabine des instruments de mesure des H.Fx 3 et 4. Le H.F.4 est tombé, le H.F.3 suivra ainsi que la dernière cheminée des appareils à vent chaud.

6b-DUNKERQUE, UNE BATTERIE DE HAUTS FOURNEAUX SUR LE SABLE.

Mise à jour du chapitre : 12/05/2015.

La figure ci-dessous montre l'ensemble de la zone fonte en 1975; depuis cette époque le H.F.1, arrêté définitivement, a été démoli, et la chaîne d'agglomération n°1 a été mise hors service. Les H.F.x (en jaune) sont numérotés de gauche à droite. QM = quai minéralier où accostent les navires. Le minerai en attente est stocké par provenances sur le parc à minerais PM (en bleu vert). Il est ensuite dirigé sur le parc d'homogénéisation PH (en gris) puis aggloméré sur les chaînes 1-2 ou la chaîne 3. En L, le parc à laitier.

Dukerque 001 3 Plaquette éditée par USINOR.

I-FORMATION DE LA BATTERIE.

Près de 20 % des 450 ha qu'occupe l'usine de Dunkerque, ont été récupérés sur la mer ; le littoral étant de plus de nature sableuse, la question des fondations a été particulièrement importante et a nécessité des fonçages de pieux pour les premiers H.Fx. Pour le H.F.4, compte tenu des masses à supporter, le H.F. proprement dit et la tour carrée reposent sur un caisson en béton armé construit dans le massif de sable densifié par vibrations ; l'ensemble des appareils à vent chaud repose sur un radier en béton armé de 4 m d'épaisseur ; quant aux deux halles de coulée, elles ont pour fondations 58 semelles en béton armé qui entourent le caisson du H.F.

LE H.F.1.

Ce fourneau construit en 1962 est prêt pour une mise à feu au début de l'année 1963. Un témoin, G. FUCHS raconte : « Entre Noël et le jour de l'an, une vague de froid d'une rare violence s'abattit sur la région...Ce terrible froid vint à bout de la résistance des tuyauteries, robinets, vannes de sectionnement (*). Malgré... la persévérance du personnel d'entretien qui s'efforçait de remplacer au plus vite tout ce qui était éclaté, cassé, fuyard, l'ensemble du fourneau se transforma en quelques jours en une multitude de coulées de glace. Une stalactite géante venait de se former... Il fallut se résigner à attendre des jours meilleurs. » Dunkerque, l'odyssée d'un sidérurgiste. p.47 et 48. (*) Il s'agit du réseau d'eau de refroidissement des tuyères, tympes et boîtes de refroidissement du garnissage.

Le redoux finit par arriver et le premier H.F. de la batterie fut mis à feu le 08/02/1963. G. FUCHS raconte : « Les charges de démarrage fagots, traverses en bois, coke et agglomérés furent enfournées. Le jour J venant de sonner le directeur remercia les équipes et dans la symbolique mit un brûlot dans le trou de coulée. Un strident coup de sirène, l'ordre de la mise au vent du H.F. fut donné. Une flamme s'échappa du trou de coulée... L'usine de Dunkerque venait de prendre vie. » p.55

DK construction HF1 bis Photo USINOR

H = charpente de la halle de coulée; T = la tour carrée avec le H.F.; A = les 3 appareils à vent chaud (des cowpers à puits de combustion intégré); E= l'épuration du gaz.

Caractéristiques du H.F. de 1963. C'est un H.F. autoportant, entièrement blindé, installé dans une tour carrée; il y a encore une marâtre (parfois qualifiée de fausse parce qu'elle n'est pas un élément de supportage), en haut des étalages. La tour carrée supporte la gaîne de la bande transporteuse qui amène au gueulard le coke et les matières ferrifères. Ce dispositif est nouveau en France pour le chargement du H.F.; il permet le transport de grandes quantité de matières avec un mécanisme beaucoup plus simple que le chargement par skips ; il a un inconvénient : l'inclinaison ne peut dépasser 15 ° (au-delà certaines matières ferrifères redescendent par glissement), il faut donc beaucoup de place pour installer une telle bande. L'appareil de chargement du genre MacKEE, comprend les deux cloches et la trémie tournante habituelles. Le gueulard est équipé pour marcher en contre-pression (première application en France; maximum 1,5 bar effectif). Il y a un trou de coulée et, encore une tuyère à laitier, dont on abandonnera l'usage assez vite semble-t-il; le laitier de chiot et de coulée est déversé dans une fosse à laitier toute proche. Le garnissage réfractaire est classique à l'époque : creuset en blocs de carbone dans le creuset et briques de silico-alumineux pour le reste ; dans la cuve ce garnissage est refroidi par 15 rangées de boîtes de refroidissement. Les étalages et le creuset sont refroidis par ruissellement d'eau sur le blindage. La salle de contrôle équipée de synoptiques muraux est commune avec celle du futur H.F.2. L'épuration du gaz est assurée successivement par un cyclone, un laveur et des filtres électrostatiques humides.

Diamètre de creuset = 8,50 m. Volumes : utile = 1282; total = 1480 m3.

LE H.F.2.

Mis à feu le 16/09/1963, il est semblable au H.F.1 mais un peu plus gros.

Diamètres : creuset = 8,70 ; ventre = 9,85 ; gueulard = 6,95 m. Hauteur totale = 26,1 m.

Volumes : utile = 1325; creuset = 208 ; total = 1533 m3..

DK HF2 usine nouvelle bis Photo usinenouvelle.com.

En B la gaîne de la bande transporteuse qui alimente le H.F.

LES MISES AU POINT.

On se trouvait dans une usine neuve (1959 = début des terrassements ; octobre 1962 = entrée en service de la tôlerie forte et arrivée du premier minéralier ; novembre 1962 = entrée en service de l'agglomération de minerais de fer n°1 ; décembre 1962 = première coulée à l'aciérie n°1 et entrée en service du slabbing) avec des H.Fx qui comportaient beaucoup de nouveautés ; G. FUCHS : «Les innovations et les révolutions technologiques étaient considérables, pratiquement dans tous les secteurs. » p.45. Le personnel d'entretien et de fabrication comprenait certes des spécialistes venus d'autres usines, mais il fallait que toutes ces personnes fassent connaissance avec les installations, qui, par ailleurs, souffraient d'inévitables maladies de jeunesse. Pour la fabrication, je retiendrais 3 points : L'évacuation de la fonte. L'usine était équipée de poches droites de 140 t ; à ma connaissance elles n'ont pas posé de problèmes particuliers ; toutefois G. FUCHS signale « des débordements ». Pour pallier les possibles difficultés de consommation de fonte à l'aciérie, une machine à couler la fonte en gueuses était en service au moment de la mise en route. Le comportement du H.F. Les H.Fx ont connu des périodes de fluidisation, accrochages, chûtes en marche. Il est certain qu'une médiocre qualité de lit de fusion a été à l'origine de ces problèmes ; l'amélioration des installations en aval (agglomération, criblage) et la maîtrise de l'usage de la contre-pression ont réduit l'occurrence de ces difficultés. Les « explosions de tuyères ». Ce phénomène est survenu, peut-être à l'occasion de l'usage de la contre-pression (qui se traduit par une augmentation de la pression de vent), quand la pression de soufflage des H.Fx est devenue supérieure à la pression de l'eau dans la chambre à eau des tuyères. Quand une tuyère se trouvait percée le vent -ou plutôt le gaz produit au nez de la tuyère à environ 2000 °C- pénétrait dans la chambre à eau de la tuyère et l'eau vaporisée instanément transformait la tuyère en énorme chalumeau qui soufflait vers l'extérieur. Avant que l'on ait pu arrêter le H.F. un tas de coke rouge mêlé de minerai, s'était formé sur le plancher des tuyères. Si heureusement ces incidents n'ont pas fait de victimes, ils ont occasionnés des dégâts coûteux. Quand je suis arrivé à Dunkerque en 1975, c'était encore pour les ingénieurs, le souvenir le plus marquant de la mise en route.

DK HF 1 2 au départ 001 bis Photo USINOR

E = espace réservé pour le futur H.F.3, et plus loin le H.F.4. R, R = réfrigérants pour l'eau de refroidissement des H.F.x 1 et 2; H = halle de coulée du H.F.1; G = gazomètre pour le gaz de H.F.

LE H.F.3.

Avec ce fourneau, on fait un saut quantitatif (production du H.F. plus forte de 30 à 40 % ) et qualitatif. Pour ce dernier point on relève: 2 trous de coulée (au lieu d'un aux H.Fx 1 et 2), qui facilitent beaucoup l'évacuation de la fonte et du laitier et par là assurent une meilleure marche de l'appareil. En plus du versage en fosse, possibilité de granuler le laitier, ce qui permet de faire face aux problèmes qu'on rencontre parfois dans l'exploitation des fosses à laitier, et d'améliorer la valorisation d'une partie du laitier. Regroupement dans un même bâtiment de l'alimentation électrique, des équipements de contrôle de régulation ainsi que d'automatisme, et de la salle de contrôle, ce qui rend plus faciles les interventions pour dépannage ou entretien. Remplacement de la rotation de la trémie du gueulard, par une goulotte tournante, qui élimine le joint tournant à la base de la trémie (difficile à maintenir en état avec la contre-pression). Commande hydraulique des cloches, plus souple que la commande pneumatique du gueulard MacKEE des H.Fx 1 et 2. Possibilté d'échauffer le vent à 1250 °C (contre 1100/1150 °C aux H.Fx 1 et 2), ce qui a nécessité pour les appareils à vent chaud 1° d'adopter un produit réfractaire de silice pour le haut du ruchage et la coupole (permettant ainsi d'atteindre 1500°C dans ces parties), et 2° d'installer un puits de combustion et un puits de ruchage. Épuration secondaire du gaz par venturi laveur, beaucoup plus simple et moins coûteux que les électrofiltres des H.Fx 1 et 2. Pour le chargement, le système de bandes transporteuses, avec pesée sur bande a été adopté comme pour les H.Fx 1 et 2 avec en plus un criblage de l'aggloméré avant enfournement. Pour le contrôle et la régulation, un ordinateur de procédés IBM 1800 a été mis en place.

DK HF 3 construction bis Photo USINOR.

Date de mise à feu : 18/11/1968, « dans de très bonnes conditions. » . G. FUCHS p.70. Avant les grèves le planning prévoyant la mise à feu le 01/10/1968 était exactement respecté.

Caractéristiques. Mises à part les dimensions, ce H.F. a la même structure et le même mode de construction que les autres.

Diamètres : creuset = 10,20 ; ventre = 11,00 ; gueulard = 7,40 m. Hauteur totale = 30,30 m.

Volumes : utile = 1850; creuset = 408 ; total = 2200 m3.

25 tuyères.

Le rapport hauteur totale/diamètre du ventre = 2,755, contre 2,650 au H.F.2. Le H.F.3 est donc relativement plus haut ; il est donc plus élancé.

Toutes les informations, y compris la photo proviennent de l'article H.F. 3 de l'usine de Dunkerque dans USINOR Informations. n°2. Novembre 1968.

L'AGRANDISSEMENT DES H.Fx 1 et 2.

Dès la mise en route du H.F.3, on s'attela à la réfection des deux autres H.FX, en profitant de cette opportunité pour les agrandir avec un diamètre de creuset de 9,5 m, un volume utile de 1600 m3 et un volume total de 1890 m3.

Le H.F.2 arrêté le 06/12/1968 après avoir produit 3.516 kt de fonte est remis en route le 16/04/1969. Le H.F.1 arrêté le 25/04/1969 après avoir produit 4.101 kt de fonte est remis en route le 20/10/1969.

DK HFx 1 2 3 001 bis Photo USINOR

B = bassin et quai minéralier. M = stocks de minerai. On remarque la place nécessaire pour établir les bandes transporteuses de chargement.

Après réfection des deux premiers H.Fx, « la capacité de production de fonte d'un tel ensemble (la batterie ci-dessus) dépasse 3,3 Mt de fonte par an, cette production dépendant de l'alimentation en matières premières. Avec les 2 chaînes d'agglomération existantes, il ne sera guère possible d'alimenter les fourneaux en aggloméré à plus de 50 % de leur charge. » USINOR Informations n°2 p.8

A suivre

II-LES RÉFECTIONS

PROJET POUR LE H.F.3 EN 1983.

“Le fourneau 3 a été arrêté le 24/05/1983. après une campagne [L] satisfaisante (7.643 kt de fonte), il s'agit maintenant de faire de ce fourneau un appareil compétitif jusqu'en 1992 (de fait elle durera jusqu'au 31/07/1996, avec une production de 15.028 kt). 5 objectifs sont fixés : 1) Longévité : 8 ans sans réfection intermédiaire. 2) Amélioration de la régularité de marche par un meilleur contrôle du fonctionnement et la réduction des petits incidents. 3) Amélioration de la sécurité et des conditions de travail. 4) Diminution de la consommation énergétique et des coûts de fabrication. 5) Augmentation de la production (all = Erzeugung, ang = ouput) de 4200 à 4600 t/jour

HF3 DK 1 001 Photo USINOR

H.F.3 de Dunkerque, photo prise vers 1980 depuis le H.F.4. On distingue à, gauche la bande transporteuse inclinée dite M33 qui monte au gueulard le coke et les matières ferrifères.

H.F. 80 % de la tôlerie de la cuve [L] est changée. Le diamètre du ventre [L] est agrandi. Le nombre de tuyères [L] est porté à 28. L'axe des tuyères est rehaussé. L'augmentation de capacité du creuset [L] qui s'en suit permet, soit d'augmenter la production, soit, à production égale, d'améliorer la régularité de marche. Le nombre de rangs de stave-coolers (*) est porté à 11. Quelques rangs de boîtes [L] sont conservés en haut de cuve, là où les sollicitations thermiques sont plus modérées. La cuve est revêtue de réfractaires [L] “longue durée” à haute teneur en alumine et en carbure de silicium. Les murs du creuset sont refaits suivant la conception H.F.4 : blocs horizontaux de forte épaisseur, surépaisseur au niveau des trous de coulée, carbone résistant à l'imprégnation de la fonte. La sole en bon état , n'est pas touchée. La protection en MS4 est reconstituée. (*) Plaques de fonte avec tuyaux noyés dans la fonte pour la circulation d'eau de refroidissement.

Plancher de coulée. Les planchers de coulée [L] sont aplanis. Les perforatrices [L] et boucheuses [L] sont remplacées par des machines WURTH, plus puissantes, précises et fiables. Elles sont disposées du même côté de la rigole-mère [L] .La perforatrice permet de déboucher à la barre. Une captation des fumées avec ventilateur est installée au-dessus des fosses de bascules [L]. Les rigoles sont capotées, jusqu'à 1,50 m du trou de coulée. Les fumées sont ainsi canalisées vers une cheminée disposée sur le couvre-rigole du siphon. Le couvre-rigole de rigole-mère est manoeuvré par une potence. La rigole [L] principale est allongée dans le but d'améliorer la séparation-décantation fonte-laitier.

Gueulard. Le gueulard à cloches [L] est remplacé par un gueulard P. WURTH. Il n'y a qu'une trémie [L] WURTH, la place disponible ne permettant pas d'en mettre 2. La vitesse de chargement est ainsi réduite d'où l'adjonction en bas de M34, de 2 trémies tampon. La réserve de matières sera donc, pour la première fois en bas de la bande transporteuse [L] , et non au gueulard. Les trémies tampon permettent par ailleurs de diminuer la vitesse de criblage, d'où une amélioration de la qualité des matières d'enfournement. L'humidité du coke [L] est mesurée par prélèvement automatique à la jetée de M33. Le coke est déposé dans une capacité où une sonde à neutrons effectue la mesure. On peut ainsi obtenir une humidité par cycle du chargement.

Épuration du gaz.L'épuration [L] est transformée. Elle comporte un cyclone, suivis de 2 venturis laveurs superposés.

Circuit de vent chaud. La tôlerie et les réfractaires sont changés. Le circuit est revêtu de briques. La circulaire [L] est centrée sur le fourneau pour éviter le déplacements des busillons [L] lors des arrêts du H.F. Les tuyères sont à double chambre.

Appareils à vent chaud (ici des cowpers) (L).. Les tôleries des coupoles sont neuves, en acier aluminisé, résistant à la corrosion fissurante. Les réfractaires de coupole [L] et de sommet de ruchage [L] sont reconstruits en kerphalite. Ce matériau autorise des températures élevées, et ne nécessite pas de maintien en température lors des arrêts de longue durée.

Instrumentation. Elle sera refaite en 5 ans. Une première tranche est réalisée pendant la réfection. Salle de contrôle : Les synoptiques sont remis à neuf.

Granulation du laitier [L] : Les ponts sont remplacés par des ponts automatiques.” Texte de B. CAUSSADE dans [1322] n° 9 du 29/11/1983.

Le H.F. a été remis à feu après cette réfection le 28/08/1984.

7-CARBONE ET HAUT FOURNEAU

mise à jour du chapitre : 31/05/2015

GÉNÉRALITÉS.

Issu du latin carbo, charbon. C'est un élément du groupe IV de formule chimique C. Son poids atomique est 12,01115 à cause de la présence d'un peu de carbone radioactif C14 ; pour les calculs habituels on utilise C = 12. Il a une valence 4 d'où par ex. CO2 ou CH4. Dans le cadre du H.F., on s'intéresse à deux formes du carbone : le carbone amorphe et le graphite (carbone cristallisé sous la forme d'un empilement de feuillets). Stable à froid, le carbone est réactif à chaud, en particulier en présence d'oxygène, avec lequel il donne deux composés, le monoxyde et le dioxyde de carbone (voir ci-dessous), d'où son utilisation courante pour la production de chaleur.

Atomes de graphite Chimie minérale. NEKRASSOV p.314.

Cette disposition a plusieurs conséquences, dont l'une, très importante concerne la fonte moulée qui contient du graphite en forme de lamelles, dont les bords minces concentrent les contraintes au sein du métal; la fonte est donc cassante en particulier lors de chocs. C'est pour cette raison que l'on a cherché à modifier la forme du graphite dans la fonte dite à graphite sphéroïdal. Une autre conséquence est qu'à la sortie du H.F., la fonte trop riche en carbone libère du graphite sous forme de paillettes qui volent dans la halle de coulée.. Enfin signalons l'emploi du graphite comme lubrifiant, la forme en lamelles favorisant le glissement du métal contre le métal.

carbones Manuel des fontes moulées p.553.

Grossissement 100. Dans la fonte, en haut, lamelles de graphite, en bas graphite sphéroïdal.

CARBONE ET HAUT FOURNEAU.

Concernant le fonctionnement du H.F.

Le carbone enfourné n'est jamais pur, il est associé avec d'autres éléments dans un combustible qui a été ou est le bois, le charbon de terre (dont l'anthracite), le fuel, le gaz naturel, et qui est rarement utilisé à l'état naturel : a) il peut être carbonisé (carboniser [L]) avant utilisation, c.-à-d. soumis à une chaleur suffisante pour évacuer les matières volatiles, ce qui donne, avec le bois du charbon de bois , et avec le charbon de terre ou houille, du coke; b) il peut être broyé finement avant utilisation : charbon pulvérisé. Le charbon de bois, l'anthracite et le coke sont enfournés par gueulard; le charbon pulvérisé et les liquides ou gaz sont injectés pneumatiquement par les tuyères. Lors de leur combustion au nez des tuyères, les combustibles développent la chaleur nécessaire au fonctionnement du H.F., et produisent un gaz réducteur (voir monoxyde de carbone infra). Par ailleurs les combustibles enfournés par le gueulard sont généralement plus perméables que la charge ferrifère et améliorent ainsi la perméabilité au gaz. Enfin, il est nécessaire que ces mêmes combustibles soient suffisamment résistants, pour ne pas être broyés lors de la descente des charges, et parce que, sous la zone de fusion, les matières ferrifères étant par définition liquides, ils sont le seul support des matières de la charge.

Le charbon de bois [L] est un squelette de carbone contenant 2 à 3 % de matières minérales et quelques % de gaz. Sa masse volumique est de 0,2 à 0,25 t/m3. Son PCI (*) varie de 31 à 33 MJ/kg. Il ne contient pas de soufre. Jusqu'à la moitié du 18ème s., le charbon de bois était l'unique combustible des H.Fx. De nos jours il reste en Amérique latine une production relativement importante de fonte au charbon de bois (produit à partir d'une forêt cultivée d'eucalyptus). Le charbon de bois est fragile, ce qui, historiquement, a conduit à employer du charbon de bois dur (chêne, frène, orme...) plus résistant que le charbon de bois blanc ; malgré cela la faible résistance du charbon de bois a été un frein à l'augmentation de la hauteur des H.Fx.

Le coke ([L] Terme d'origine anglaise) a également un squelette carboné dont les teneurs en matières diverses dépendent énormément de l'origine du charbon avec lequel on a fabriqué le coke ; l'A.T.S. [1471], p.10, a définit un « coke normal» contenant 1 % de matières volatiles, 10,5 % de cendres, 0,8% de soufre et 3 % d'eau. Dans la réalité, si beaucoup de cokes ont de l'ordre 10 % de cendres, on a connu de bons cokes américains avec 6 % et de très mauvais cokes indiens avec 20 % ; quant à la teneur en eau elle varie considérablement selon l'extinction que l'on pratique à la sortie du four à coke, et cela a d'ailleurs conduit à l'extinction à sec. On note également une teneur en soufre élevée, ce qui est une grosse différence avec le charbon de bois, et qui a amené une révolution dans le réglage de la charge du H.F. par la nécessité d'un apport de calcaire pour que le laitier devienne basique et absorbe ainsi une partie du soufre provenant du coke (cela était d'autant moins facile que les cendres du coke contiennent beaucoup de silice). La densité du coke en vrac est de l'ordre de 1 t/m3. Le P.C.I. (*) est évidemment variable avec l'analyse ; des valeurs citées par [1741] p.13, on peut retenir 33 à 34 MJ/kg.Le coke est par nature plus résistant que le charbon de bois, il n'empêche qu'on a pu rencontrer des cokes peu résistants, provoquant des difficultés de marche du H.F., en particulier quand ils ont été stockés pendant longtemps en plein air.

Divers. Le bois nature ou desséché, l'anthracite, voire la houille crue, ont été, à certaines époques, employés comme tel. Pour ma part, dans les années 1970, j'ai expérimenté au H.F.2 de Senelle, le remplacement de 25 % du coke par de l'anthracite. Le résultat était satisfaisant mais il n'y a pas eu de suite car l'intérêt économique était très faible. Voir aussi contrée de l'anthracite dans Complément infra) (*) P.C.I. = pouvoir calorifique inférieur ; l'eau produite par la combustion est considérée comme condensée.

Concernant les produits du H.F.

Le gaz : Voir infra monoxyde et dioxyde de carbone.

La fonte à la sortie du H.F. : La teneur en carbone de la fonte est variable selon les conditions de fonctionnement du H.F.Après solidification, le carbone se présente dans la fonte sous deux formes : graphite et carbure de fer Fe3C. Ce que disait H. MOISSAN : «Lorsque l'on sature le fer de carbone à une température comprise entre 1100 et 3000 °C, on obtient par le refroidissement des résultats différents suivant la température à laquelle la masse a été portée. Si l'on ne chauffe qu'à 1100 ou 1200 °C, il se produit un mélange de charbon amorphe et de graphite, et à 3000 °C il ne se fait exclusivement que du graphite en très beaux cristaux. Entre 1100 et 3000 °C, la fonte liquide se conduit comme une solution qui dissous de plus en plus de carbone, au fur et à mesure que la température s'élève. C'est ce qui explique la formation de graphite sur les fontes fortement chauffées aux H.Fx, qui, passant de 1700 à 1100 °C point de leur solidification, laissent sortir de leurs masses une abondante cristallisation de graphite.» [5517] 19/02/1893. p.254. On ajoute : En fonction de la température T en °C, on définit une teneur à saturation, C % = 1,34 + 2,53T/1000 ; cette teneur varie en fonction des teneurs de la fonte en autres éléments : manganèse, silicium, phosphore, soufre, titane (voir [821] M7401 p.1). Le diagramme fer-carbone présente un eutectique (point où la fusion se fait à température constante, soit ici 1145 °C) pour 4,3 % de carbone. On appelle Carbone de combinaison le carbone du carbure de fer. A la mise à feu du H.F., «un excès de combustible... (donne) une fonte ne présentant que très peu de fluidité par la déperdition de son carbone de combinaison, la majeure partie devenant carbone isolé -graphite-. » [1421] t.6 IV-1861. p.771 et 772

Le graphite, dont la présence est favorisée principalement par le silicium (mais aussi l'aluminium, le bore , le nickel...) donne à la cassure de l'échantillon un aspect grisâtre qui peut aller jusqu 'au noir. Au moment de la coulée du H.F., , l'excès de graphite se dégage en paillettes qui volent dans la halle de coulée. Le carbure de fer est favorisé principalement par le manganèse (mais aussi par le chrome, le molybdène, le tungstène, le vanadium), mais aussi par une solidification rapide (trempe) ; quand le carbure de fer est prépondérant, la cassure est blanche.Une expérience : «En ajoutant à un bain de fusion de fonte très carburée une matière riche en silicium telle que du ferro-silicium à 10 ou 20 % de ce métalloïde, on fait apparaître à la surface des paillettes graphiteuses. Une addition nouvelle de matière riche en manganèse, spiegel ou ferromanganèse amène la disparition de ces paillettes; ce qui prouve bien que le silicium abaisse le pouvoir dissolvant du fer à, l'égard du carbone, tandis que le manganèse l'élève.» [5547] p.229.

La fonte dans les pièces moulées : La fonte de moulage est de la fonte grise, avec donc une forte teneur en graphite, qui a un avantage : la facilité d'usinage due à l'effet de lubrification apporté par le graphite, et un inconvénient : les lamelles de graphite favorisent, par leur forme, la concentration des contraintes, et rendent ainsi la fonte cassante. Cet inconvénient est combattu en donnant au graphite une forme arrondie ; c'est le graphite nodulaire obtenu par un traitement thermique, et c'est le graphite sphéroïdal obtenu par ajout de magnésium. Notons aussi des formes dites dégénérées, comme le graphite de WIDMANSTATTEN.

Divers : Dans certaines conditions le H.F. fabrique des produits carbonés ; on citera le cyanure de potassium CNK (D'après Georges AUBERT, avant la dernière guerre, à Thionville, un H.F., qui n'était pas blindé, avait une sorte d'abcès par lequel coulait périodiquement du cyanure de potassium), et, sous forme de cristaux qui se déposent dans le creuset, du carbonitrure de titane, TiCxN(1-x) ; on cherche parfois à favoriser ce dépôt, en enfournant de l'oxyde de titane, pour protéger le carbone du creuset.

Concernant la construction du H.F.

Le carbone est très réfractaire puisqu'il est stable jusqu'à 3500 °C, température à laquelle il est sublimé. C'est également un bon conducteur de la chaleur ; différentes conductivités à 500°C, exprimées en W/m/°K (1 W /m/°K = 0,86 kcal/m/h/°C) le comparent à d'autres réfractaires utilisés pour le garnissage du H.F. : Carbone et produits à bas de carbone : graphite = 33 ; SiC lié au nitrure de silicium = 20 ; carbone microporeux = 13 ; carbone standard = 10. Produits à base d'alumine : 90 % = 4 ; 60 % = 2. Ces deux propriétés l'on fait utiliser pour le garnissage du H.F.

Le creuset : Le carbone est particulièrement indiqué comme réfractaire pour le creuset a) il n'est généralement pas corrodé par le laitier, b) il n'est pas mouillé par la fonte à cause de la tension de surface de celle-ci et, c) et bon conducteur, il est facile à refroidir et donc à être maintenu à des températures relativement basses. Il est en effet sensible à l'usure due à la circulation de la fonte et à l'attaque de divers éléments, les sels alcalins en particulier. A cause des sollicitations de plus en plus fortes imposées au H.F., le carbone « standard », à base d'anthracite très peu cendreux, a été remplacé par des produits améliorés comme le carbone microporeux (C'est une évolution qui, parmi les premières fois, a été mise en œuvre lors de la réfection du H.F.4 de Dunkerque en 1987).

Les étalages et/ou la moitié inférieure de la cuve : Plusieurs produits carbonés ont été ou sont employés dans ces zones. Le plumbago, brique argileuse mêlée de graphite et une brique carbone-graphite, ont été employés dans les étalages et abandonnés à cause de la faible résistance du graphite à l'attaque des sels alcalins. Le produit le mieux adapté est le carbure de silicium SiC : très dur il est résistant à l'usure ; il est stable chimiquement ; il est bon conducteur, donc facile à refroidir. Il est employé seul, ou mêlé dans des briques alumineuses, silico-alumineuses ou en carbone. Notons aussi un rare mur mixte, avec en face chaude du carbure de silicium, et à l'arrière des briques de graphite.

Produits non façonnés : La masse de bouchage[L] du trou de coulée contient du carbone depuis longtemps, à partir des années 1980, pour augmenter sa résistance, on y a ajouté du carbure de silicium ; il en est de même pour les masses utilisées pour le garnissages des rigoles à fonte sur le plancher de coulée.

MONOXYDE DE CARBONE.

Anciennement = oxyde de carbone.[L]. Formule chimique = CO. Dans le H.F., le monoxyde de carbone est produit aux niveau des tuyères par deux réactions successives : combustion complète du carbone du coke C + O2 → CO2 et réaction du CO2 sur le carbone en excès à haute température CO2 + C → 2CO, de telle sorte que le gaz qui quitte la zone des tuyères contient environ 35 % de CO. Le gaz sortant du gueulard contient par ex. 25 % de CO (bonne marche lorraine à 100 % d'aggloméré) ou 22 % de CO (marche en minerai riche à fort pourcentage d'aggloméré). Pour le H.F. ou son environnement, le monoxyde de carbone est :

- Le principal réducteur des oxydes de fer, avec par ex. la réaction : 3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2 + 43,23 kJ/mole de Fe2O3 ou 0,27 MJ/kg de Fe2O3. Dans le gaz du gueulard, la mesure de CO, ou mieux du rapport % CO2/(% CO + % CO2) est un moyen sommaire de juger de la qualité de la réduction dans le H.F. ; d'autant meilleure que le % CO est plus faible ou que le rapport est plus élevé.

- Un acteur important de la formation de garnis par dépôt de carbone pulvérulent, selon 2CO → CO2 + C ; réaction qui se produit dans certaines circonstances vers le haut de cuve.

- Un combustible, pour le chauffage des appareils à vent chaud ou de tout autre four dans l'usine ; la réaction est alors CO + ½ O2 → CO2 + 283,18 kJ/mole de C ou 23,6 MJ/kg de C.

- Un poison violent pour le personnel; L'oxyde de carbone absorbé par inhalation (il est inodore et de même densité que l'air), se fixe sur l'hémoglobine du sang et forme de la carboxyhémoglobine, composé très stable qui empêche l'hémoglobine de transporter l'oxygène vers les organes et le cerveau. Il s'agit donc d'un empoisonnement du sang, que l'on combat par l'inhalation d'oxygène pur sous pression. Les risques ont été pour la première fois énoncés dans la Loi de TWAITE : Dans une atmosphère où se trouve de l'oxyde de carbone, «le temps nécessaire pour provoquer les premiers symptômes d'empoisonnement est inversement proportionnel à la teneur en oxyde de carbone de l'air... Pour une teneur de 1/1000 cette durée est 120 minutes; pour 4/1000 elle est de 30 minutes; pour 10/1000 elle est de 12 minutes.» [5485] p.123. Ces valeurs anciennes sont à compléter avec des données récentes : 1,6/1000 = symptômes en 20 minutes, mort en moins de 2 heures ; 3,2/1000 = symptômes en 5 à 10 minutes, mort en 30 minutes; 6,4/1000 = symptôme en 1 à 2 minutes, mort en moins de 20 minutes; 12,8/1000 = symptômes avec 2 ou 3 respirations, mort en moins de 3 minutes. D'après [2643] WIKIPEDIA à monoxyde de carbone.

«Les H.Fx en particulier sont pour ainsi dire des fabriques d'oxyde de carbone; aussi ce gaz provoque de nombreux accidents pendant le nettoyage ou la réparation des appareils, de leurs canaux de fumées ou des conduites de ventilation.» [5485] p.122. Des «ouvriers exposés à respirer fréquemment de l'oxyde de carbone comme les ouvriers chargeurs des H.Fx, semblent souffrir moins que d'autres. Tout en étant victimes d'intoxication aiguës et après avoir perdu connaissance, ils peuvent reprendre leurs occupations quelques jours après.» [5485] p.123.

En cas de fuites il peut se trouver de l'oxyde de carbone auprès du H.F., auprès de l'épuration du gaz et des appareils à vent chaud et auprès de tout endroit où l'on en consomme dans l'usine (soufflante à gaz, fours, générateurs de vapeur, etc.). Un exemple « GUICHARD a vu un individu travaillant dans les H.Fx qui s'était mithridatisé (*) (à l'oxyde ce carbone) par une longue intoxication, mais qui néanmoins était d'une pâleur livide, avait peu de mémoire, était lent d'allure.» [5485] p.476. (*) Mithridatiser : «Immuniser contre un poison, un produit toxique, par accoutumance et augmentation de la tolérance à l'injection progressive du produit.» [298].

Les ex. ci-dessus se rapportent à des conditions qui ont disparu (il n'y a plus personne au chargement des H.Fx, il n'y a plus besoin de nettoyer les conduites de gaz), de plus les soufflantes à gaz n'existent plus, et, alors que le gaz traversait souvent la paroi du H.F. briqueté, il est beaucoup mieux contenu dans le H.F. blindé. Malgré cela la vigilance reste de mise (contrôle de la teneur en CO, port éventuel d'un masque à oxygène, rondes d'au moins deux personnes...).

DIOXYDE DE CARBONE [L]

[L] Anciennement : acide carbonique, gaz carbonique, et bien d'autres exp. comme (Acide aérien : ”Se disait dans l’ancienne chimie de l’acide qu’on nomme aujourd’hui carbonique.” [4554]). Formule chimique CO2. C'est le produit de la combustion complète du carbone C + O2 → CO2 + 401,67 kJ/mole de C ou 33,47 MJ/kg de C. Le H.F. produit du CO2 à partir du CO contenu dans le gaz au niveau des étalages, et de l'oxygène du minerai de fer. Le gaz de gueulard en contient (16 % pour une bonne marche lorraine, 22 % en minerai riche). Le H.F. participe ainsi à la production de CO2 et donc au bilan CO2, qu'on exprime en tonne de CO2 produite par tonne de fonte produite.

CO2 peut être considéré comme l'anhydride d'un acide de formule CO3H2, dont certains sels, des carbonates, sont importants pour le H.F. : le carbonate de fer, CO3Fe, qui est un minerai de fer sous le nom de sidérite, sidérose, fer spathique (allemand = Spateisenstein)... , qui contient assez souvent un peu d'oxyde de manganèse ; b) le carbonate de calcium, CO3Ca, qui sous le nom de castine [L], est employé comme addition à la charge ferrifère pour régler la basicité du laitier, qui, sans lui, serait ordinairement trop acide.

AU DELÀ DES CONDITIONS DU HAUT FOURNEAU.

467px-Carbon-phase-diagramp bis carbon.phase.diagram.svg dans Commons Wikimedia

P = Pression en GPa (1 GPa = 10 bars). T = Température. DG = Diamant + graphite metastable. GD = Graphite + diamant métastable. PT = Point triple où T = 4600 + ou - 300 °K et P = 1,08 + ou - 0,02 GPa.

Le domaine du H.F. s'étend 1° pour les températures de 300 à 2500 °K (température de flamme au nez de la tuyère) 2° pour les pressions relatives de 0,001 à 1 GPa (pression de la fonte au fond du creuset).Il est indiqué approximativement par les HF en rouge.

8-LE HAUT FOURNEAU N'EST PAS INDESTRUCTIBLE

mise à jour du chapitre : 11/04/2015

IL S'USE : A cause des sollicitations normales : "Dans un fourneau ruiné, dont une partie de la maçonnerie [L] est dérangée par le feu, on voit quel est son effet sur les pierres sur le mortier et le mortier d'argile." [5035] TII p.316. Mais aussi à cause d'incidents imprévus comme de celui qui consiste en une ouverture dans la paroi. Titre d'un article de l'Echo des Mines et de la Métallurgie : «Rupture d'un H.F. À Bessèges le 27/03/1884, à 9 heures du soir le quartier du Travers de notre ville et avoisinant la gare, était mis en émoi par une formidable détonation... Il fut reconnu que le H.F.4 de la fonderie des forges, venait de s'éventrer.» [5439] 06/04/1884 p.125. ou bien : On a vu la ruine de H.Fx tout entiers causée par la chute dans le creuset d'une simple brique mouillée.» [LGC]p.143.

H.F 2 KAKOGAWA 1978

Le H.F. (volume interne = 3850 m3; diamètre du creuset = 13.20 m) a été arrêté après une campagne d'un peu plus de 5 ans et la production de 13,2 Mt de fonte. Le profil initial est en pointillé M = sorte de marâtre qui permet au H.F. de s'appuyer sur la tour carrée, en particulier en cas de tremblement de terre (on est au Japon). T = niveau des tuyères. S = staves coolers ou plaques de refroidissement. Le garnissage réfractaire a disparu dans les étalages et une bonne partie de la cuve. Le loup resté dans le creuset comprend a (= mélange de fonte + laitier + coke + graphite) et b (mélange de fonte et de coke). s = briques réfractaires en silico-alumineux avec une usure en cuvette dans laquelle se trouve le loup. c = blocs de carbone intacts. d = blocs de carbone érodés et au milieu desquels on voit, à droite et à gauche une grosse fissure parallèle au blindage qui se prolonge vers le bas dans le silico-alumineux; c'est la zone fragile (brittle layer en anglais) déterminée par un isotherme et où les alcalins ont fragilisé la structure minérale des blocs de carbone et le silico-alumineux. Stave coolers :: 4 rangs dans les étalages (B pour boshes 1 à 4). 7 rangs dans la cuve (S pour shaft 1 à 7).

alibaba Tiré de alibaba.com.

Vue à partir du gueulard de la cuve d'un petit H.F., dont le garnissage réfractaire est en mauvais état. En 1 on voit quelques boîtes de refroidissement, en cet endroit il n'y a plus du tout de réfractaire. En 2 on voit les plaques de protection du gueulard. En 3 le revêtement réfractaire plus ou moins dégradé. On s'apprête à reconstituer ce revêtement par gunitage, c.-à-d.par projection d'une sorte de ciment.En E le plancher mobile sur lequel se tiennent les ouvriers.

Jusqu'au moment où le H.F. n'est plus bon à rien : «Un H.F. tombé dans un état de délabrement qui ne permet plus de l'employer à la destination d'usine, cesse d'être imposable comme propriété bâtie.» [JTI] p.405.

IL PEUT SUBIR DES EXPLOSIONS : A Fletcherville, New York, en octobre 1870, lors la mise à feu de ce H.F. au charbon de bois, “après remplissage, le charbon a été allumé et une heure après on a mis le vent. Encore une heure après il s'est produit une énorme explosion qui a dégradé la cuve de haut en bas et y faisant d'un côté une excroissance de 30 cm; le gaz s'échappait en brûlant de tous côtés. Au moment de l'allumage tout était froid et humide. L'examen a montré que l'explosion a été provoquée par du gaz qui est passé au travers de la chemise [L] et s'est accumulé... parce que la cuve venait d'être équipé d'un blindage [L] en fer (et étanche) de 18 m de hauteur. L'explosion est survenue quand la température a été suffisante." [5383] p.67. En Allemagne, « une terrible explosion s'est produite à Ruhrort, aux H.Fx de la mine Phoenix. Les murs de l'un des H.Fx se sont déchirés et la vaste construction s'est écroulée avec fracas, laissant couler les flots de métal en fusion. Cet accident paraît dû à une trop grande pression de la matière en fusion. » [5557] 21/01/1912. p.37. Anciennement de tels cas ont été nombreux, blessant des membres du personnel, souvent mortellement. Ils sont devenus heureusement très rares, parce que les H.Fx sont mieux construits avec des matériaux plus résistants ; parce qu'ils sont mieux surveillés par de nombreux capteurs (température, pression, repères d'usure, etc.) ; parce que la meilleure connaissance du fonctionnement, permet de meilleures réactions en cas de difficultés de marche. Néanmoins le H.F. reste le réacteur industriel le plus puissant (la combustion du coke aux tuyères du H.F.4 de Dunkerque développe une puissance de l'ordre de 1600 MW), et comme tel potentiellement dangereux.

Dearborn Document SEVERSTAL

Résultat d'une explosion au H.F. B de Dearborn, Michigan, en janvier 2008. Le trou que l'on distingue .se trouve à environ 3 m sous le gueulard et concerne entre 1/4 et 1/3 de la périphérie.

L'INCENDIE PEUT ATTEINDRE SES ANNEXES : Au Japon, à Kamaishi, “le H.F. national fut mis en route le 13/09/1880... Un incendie se déclara le 09/12 dans un atelier de fabrication du charbon de bois [L]. La fourniture de charbon de bois fut interrompue et le H.F. fut arrêté le 15/12... Un incendie survint dans un autre atelier de fabrication du charbon de bois le 15/05/1881; le feu se propagea dans la montagne voisine et au total 20.000 arbres furent calcinés sur une surface de 170 ha. Après ces accidents le H.F. fut arrêté pendant environ un an.” [5011] 3ème §.

La grande inflammabilité du charbon de bois a été la cause de nombreux incendies, qui ont souvent détruit des halles à charbon, faisant ainsi perdre un stock de combustible correspondant à des mois de macrhe du H.F. Le coke étant plus difficile à enflammer, les incendies des accumulateurs sont peu probables. De nos jours, c'est surtout l'incendie des installations électriques qui est à craindre. Un premier exemple : Au H.F.4 de Dunkerque, le 31/08/1976, suite à une dégradation du trou de coulée, le laitier déborde dans la halle sud, et tombe sur une gaine électrique; des câbles importants (injection de fuel, commandes à distance) sont brûlés; arrêt brutal du H.F., busillons pleins de laitier. Il s'en suit 36 heures d'arrêt pour réparations des câbles et nettoyage des busillons. Un deuxième exemple : Bien plus grave que la coupure de quelques câbles est le risque d'incendie des salles d'alimentation électrique et d'informatique. C'est l'âme du fonctionnement du H.F. moderne et il faut des mois pour un renouvellement du matériel et la reprogammation. Ces salles doivent être aménagées avec soin pour limiter les risques (accès limité, étanchéité et sas d'entrée, surpression, alarme incendie, etc.).

EFFETS DE LA GUERRE : Bombardements aériens. “Au début du conflit (1914/1918), les stratèges pensaient que ‘la destruction d’un H.F. causerait l’arrêt le plus durable de la production». Le traitement (= bombardements) des centrales électriques, des soufflantes [L], des pompes de circulation de l’eau froide, des fours à coke [L] et à benzol comme les machines à blooming était privilégié. Sur ces surfaces extrêmement restreintes, la destruction n’était pas l’objectif principalement recherché, mais plutôt l’incendie, en espérant qu’il se propage malgré des parties inflammables très restreintes.” [5275] p.105. “À Dudelange, 101 alertes (aériennes) au cours d’une période allant de juin 1916 à juillet 1917 se chiffrèrent à 163 heures et 42 minutes de ralentissement de l’allure des H.Fx.” [5275] p.116.“25/08/1915. Une escadre de 4 groupes comprenant 62 avions (français), survole les H.Fx de Dillingen sur lesquels sont jetés, avec précision, plus de 150 obus, dont une trentaine de gros calibre.” [5477] p.139.

Comme le suggèrent les exemples ci-dessus, les combats (sauf là où passait le front en 1914-1918) font relativement peu de destructions dans l'industrie lourde; on connaît même des exemples presque absurdes : en 1870, les H.Fx de Stiring-Wendel ont continué à fonctionner alors que Français et Prussiens se battaient dans l'usine. “Le 67ème (de Ligne) pénètre dans l'usine de WENDEL... Notre infanterie bat en retraite et s'embusque dans l'usine. Les tonnerres des canons et des fusils grondent. Les feux des H.Fx ne sont pas éteints et le bruit effrayant des machines se joignent aux détonations des armes à feu.” [MYH] p.66.

Stiring-Wendel Extrait d'une photo de Wikipedia qui représente le tableau d'Alphonse de NEUVILLE.

Les destructions volontaires..

Au cours des deux guerres mondiales, la sidérurgie française a surtout souffert des démontages et des dégradations faites par l'Armée allemande : Situation à Mont-Saint-Martin en 1918 “Les H.Fx 1, 4 et 5 n'ont pas été détruits,. Par contre, du H.F.2, il ne reste que la carcasse (le blindage), la garniture réfractaire et 2 appareils COWPER [L]. Les 5 COWPERs du H.F.3 ont été abattus en 1918; les coquilles (rigoles en métal) et gueusards [L] des halles de coulée de ce groupe (H.Fx 2 et 3) ont disparu; 3 chaudières [L] sont brisées et 2 autres sont privées de leur corps; 4 soufflantes à vapeur [L] et 4 pompes n'existent plus. A l'épuration [L] les tuyauteries sont démontées et 3 pompes centrifuges sont enlevées. Au Prieuré, les H.Fx 4 et 5 sont en bon état et le H.F. 6 a peu souffert. Mais de juin à août 1918, les Allemands ont expédié à Duisbourg la maçonnerie réfractaire du H.F. 8; 6 pompes, une soufflante à vapeur de 1200 CV et 4 soufflantes à gaz de 1200 CV desservant les H.Fx 4, 5 et 8 ont été démolies. La maçonnerie réfractaire du H.F.7 a été transportée également à Duisbourg en 1918; les coquilles et gueusards, la toiture de la halle de coulée [L] du H.F..9 sont enlevés, 4 pompes et 3 soufflantes démolies.” [218] p;43 et 44.

Ci-dessous un H.F. de Mariupol en Ukraine, mis hors service par l'armée allemande avant de battre en retraite.

Mariupol sept 1943 .marsovet.org.ua

Une tour polygonale portant des passerelles enserre la cuve. A gauche le monte-charge. A droite on distingue deux descentes de gaz parallèles, qui arrivent sur l'épuration.

9-LE BLOCAGE DE CREUSET DU HAUT FOURNEAU.

mise à jour du chapitre : 24/03/2014

ALL= VERSETZUNG; ANG = HEARTH CHILLING. Les haut-fournistes qui, comme moi, ont quitté la carrière vers 1990, ont tous connu, et souvent plus d'une fois ! cet incident de marche que l'on peut définir comme l'impossibilité d'évacuer du creuset la fonte et le laitier, très généralement parce que le laitier est devenu pâteux, voire solide, à cause des conditions physiques (température principalement) et/ou chimiques (par exemple basicité) auxquelles il a été soumis. Certains disent plutôt engorgement, d'autres, mais ils sont Belges, emmacralage. Le blocage est donc constaté quand rien ou presque rien, ne coule au trou de coulée [L] et au chiot [L], mais cette situation n'est jamais apparue brutalement; elle est le résultat d'une évolution plus ou moins rapide de l'état des matières dans le H.F., de telle sorte que l'arrêt de l'évacuation de ce qui aurait du être liquide, est accompagné du remplissage par le laitier des tuyères (une partie, ou toutes), généralement au moment de l'arrêt du H.F. L'expression décrit l'inéluctable : “On arrive rapidement au gel de la fonte dans la partie basse du creuset, si complètement qu’il ne coule plus rien, aussi loin que l'on puisse percer dans le trou de coulée, qui est alors ‘perdu’.” [5282] p.354; et la photo qui suit confirme le diagnostic :

trou 4,5 m Tiré de Steelguru sté Danieli-Corus.

La photo montre un trou percé dans le trou de coulée, jusqu'à 4,5 m dans le H.F. A cette distance on ne trouve encore que de la matière rouge sombre c.-à-d. à 600/650 °C, contre au moins 1500°C en marche normale. Il s'agit donc d'un blocage sévère.

RÉCUPÉRATION DU H.F. Elle passe par la formation d'un petit H.F. dans le grand, ce qui nécessite un trou de coulée et 2, 4, quelques tuyères, puis à faire grandir ce petit H.F. Dans les H.Fx à plusieurs trous de coulée, on choisit celui où la fonte et le laitier étaient dans la meilleure condition avant le blocage; s'il n'y qu'un trou, le choix est fait d'office, encore qu'on a pu utiliser un chiot , mais c'est mal commode et cela rend plus difficile la récupération du trou normal. Le trou de coulée normal est alors toujours trop éloigné des tuyères en altitude; sur les gros H.Fx modernes, on remonte le niveau du trou au maximum dans le gendarme [L] ; sur les H.Fx plus rustiques comme ceux de Senelle, on a parfois créé un trou au-dessus du gendarme en perçant blindage et réfractaire. On adapte ensuite le niveau de la rigole en lui donnant une forte pente; à Senelle le monticule, pourtant bien modeste, installé dans ce but s'appelait la cathédrale. On nettoie ensuite les deux tuyères qui sont de part et d'autre de ce trou de coulée, et à cette occasion,en brûlant avec un tuyau alimenté en oxygène,on établit une communication entre les tuyères et le creuset.

HF1 Kashima 2011 après tremblement terre Photo Sumitomo Metal.

H.F.1 de Kashima, arrêté brutalement lors du tremblement de terre du 11/03/2011. Remis à feu le 23/03, on récupère les dernières des 40 tuyères le 30/04. Ici le nettoyage d'une tuyère avec le tuyau à brûler.

On remet en route à très faible allure, parce qu'il ne faut pas produire trop de liquides; on coule d'ailleurs très fréquemment. A partir de ce moment on va avoir une succession d'arrêts pour remettre en service 2 ou 4 tuyères supplémentaires, et cela avec des périodes d'euphorie, quand les choses avancent (plus de liquides à chaque coulée, augmentation du nombre de tuyères, réchauffement du H.F.), et parfois des périodes de désespoir, avec un nouveau remplissage des tuyères par le laitier. C'est toujours beaucoup de travail pour les fondeurs qui nettoient le chantier de coulée et les tuyères, et cela jusqu'au retour à la production normale; et alors tous les moyens sont bons comme le Brûleur à kérosène (*) : Au H.F., équipement parfois utilisé pour la résolution d’un blocage de creuset; d’après [5282] p.358. (*) “Pétrole lampant obtenu par distillation des huiles brutes de pétrole.” [Petit ROBERT] 1965.), ou en employant des tuyaux dans lesquels se trouvaient des fils d'aluminium, qui apportaient en brûlant de la chaleur supplémentaire.

blocage bis Tiré de Steelguru.Sté Danieli-Corus.

T = tuyère. L'image montre le réchauffement local à l'aide d'un brûleur gaz/oxygène qui produit très vite beaucoup de chaleur.La méthode que j'ai connue était très semblable à la différence que, comme indiqué ci-dessus, la chaleur était produite par la combustion du tuyau en acier qui amenait l'oxygène. De plus, contrairement à l'image, on cherchait à brûler le plus possible vers le haut, le tuyau à oxygène était courbé en conséquence, et l'on demandait au fondeur qui brûlait de "baisser la main".

DES EXEMPLES. H.F.4 à Senelle, années 1960. Le creuset est bloqué; on est surpris, rien ne le laissait prévoir. Avec le chef de poste on fait le tour du H.F.; juste en face du trou de coulée on choisit d'examiner une tuyère : le chef de poste fait sauter la clavette, la porte arrière du porte-vent s'ouvre et il sort un gros jet de laitier qui coule très bien. On trouvera un peu plus tard l'explication; une boîte de refroidissement située en bas de cuve juste au dessus du trou de coulée est percée et l'eau qui en sort a provoqué un refroidissement local, qui a conduit au blocage. Un blocage télé commandé. Un après-midi, vers 1970, le DHF, c.-à-d. le responsable fonte (agglomérations, H.Fx de Mont-St-Martin, batterie des H.Fx de Senelle) m'appelle : on produit trop de fonte (traduire les carnets de commande sont peu garnis); après quelques échanges, on reporte une décision à plus tard. Je suis de permanence cette nuit là; vers 2 h du matin, appel du chef de poste, le H.F.5 l'inquiète, les tuyères sont agitées; on discute : ralentissement du H.F., coke supplémentaire. Au matin le creuset du H.F.5 est bloqué. H.F.4 Dunkerque. En avril/mai 1980, le H.F. a subi beaucoup d'arrêts qui ont déstabilisé la marche, le 18/05 il est arrêté, creuset bloqué, tuyères (40 !) pleines. Extraits de la note HF/MB/ca 151 qui relate l'affaire : “A partir du 18, 6h du matin et jusqu'au 23 au matin, on cherche à rétablir la communication entre les tuyères et le T.C. N°4. On échoue. Le 23 le H.F. est remis en route avec 4 tuyères. A partir de ce moment le nombre de tuyères en service augmente régulièrement. - 8 tuyères le 26, le siphon est remis en place et la production reprend.- 14 tuyères le 29. -17 tuyères le 29, premier débouchage au T.C. N°1, reprise du gaz sur le réseau. -21 tuyères le 1er juin. -25 tuyères le 4 juin. -31 tuyères le 30 juin, les autres ne peuvent être mises en service à cause de l'obstruction des descentes de vent [L] par le laitier. Prévision deux arrêts de 16 h le 12/07 et le 19/07 pour remplacer à chaque fois 4 descentes de vent.”. Il n'y a pas qu'en France. Mars 1975, j'ai participé au congrès de l'AIME à Toronto, au repas de clôture je suis à côté de la femme du superintendant de Gary, 12 H.Fx en ligne. On parle fourneaux.... Il y en toujours un de malade dit-elle. On y échappe parfois. 1) En 1965, à Senelle, le réfractaire du H.F.2 est usé, la réfection est prévue. Environ un mois avant cette date, en arrivant au H.F. je vois passer des briques provenant du garnissage devant les tuyères. L'état du H.F. est bon, mais cette avalanche de briques me fait craindre le pire, d'autant que le laitier coule difficilement. Au gueusard, la parabole habituelle du laitier tombant dans la cuve a disparue, le laitier très visqueux tombe tout droit. (On saura après que la teneur en alumine est passée de 14/15 % à 26/27 %). Eh bien il ne passa rien de grave, le H.F. bien ralenti, surchargé de coke supplémentaire et bien surveillé par le contremaître mit simplement 16 heures à digérer ses briques.2) Au 19ème s., à Seraing près de Liège, VALERIUS cite un cas semblable «de disparition subite de la chemise intérieure d'un H.F. au-dessus des étalages et sa chute dans le creuset; mais le dommage ne fut que temporaire, car on ne cessa pas de souffler.» [2224] t.3 p.273. Un cas extrême, à Sète «Notre beau H.F. dont nous étions si fiers (*), s'en est fini. Il était en assez mauvais état du reste ces derniers temps ; la grève l'a achevé (**). En effet il n'a pu être rallumé malgré les soins les plus empressés, les inhalations d'oxygène (***) et les insufflations faites dans son ventre et dans son gueulard (****).» [5439] 27/06/1904. p.758. (*) Mis en route en avril 1902, le H.F. avait 23 m de haut et une production nominale de 200 t/jour; le monte-charge et le train des poches a fonte étaient mus à l'électricité. (**) Grève du personnel puis du port par lequel arrivaient les approvisionnements. Pendant l'arrêt le H.F. se refroidit et les matières ferrifères qui étaient en cours de fusion peuvent se prendre en masse. (***) En brûlant le coke avec de l'oxygène, on obtient à l'endroit de l'injection une température bien plus élevée qu'avec de l'air, mais cela reste très local. (****) En créant une sorte de tuyère dans le ventre on a cherché à établir une région chaude en espérant l'agrandir vers le bas jusqu'au trou de coulée. On ne voit pas l'intérêt «d'insufflations» au gueulard.

10-FONCTIONNEMENT DU HAUT FOURNEAU.

mise à jour du chapitre : 02/06/2014

Définition de fonctionnement : « s. m. Néologisme (on est vers 1875) . L'action d'une machine, la manière dont elle fonctionne. Etymologie : Fonction. » [3020]. Etymologie de fonction : « Lat. functionem, de fungor, je m'acquitte. » [3020]. Dans le langage du H.F., pour parler de la "manière dont il fonctionne" on parle plutôt de "marche", ce qui rend les deux termes quasiment synonymes. Un exemple : « La marche idéale d'un H.F. serait réalisée si tous les éléments d'une même tranche étaient traversés par la même quantité de gaz et, cheminant avec la même vitesse, arrivaient en même temps au creuset. » [5439] 24/08/1905 p.991. Vision très théorique et fausse : on constate que les meilleures performances de H.F.x sont réalisées avec 1) dès le gueulard un talus (souvent en forme de V), 2 une vitesse de descente généralement plus élevée à la paroi qu'au centre, 3) un flux de gaz central très important par rapport au flux total.

Dans un premier temps, dans ce chapitre seront exposés et si nécessaire discutés, des textes divers qui éclairent le fonctionnement du fourneau. Par la suite, le chapitre sera éventuellement complété pour donner une vue d'ensemble du fonctionnement. Un point de vocabulaire : les haut-fournistes emploient indistinctement fonctionnement ou marche, avec une plus grande occurrence de ce dernier terme.

VERS 900, UNE VERSION SCOLAIRE SIMPLIFIÉE ET APPROXIMATIVE DU FONCTIONNEMENT. «Voici ce qui se passe dans le H.F. D'abord on y allume un grand feu, puis on recouvre celui-ci de couches superposées et alternées de minerai et de houille. On chauffe ensuite le plus possible pendant plusieurs jours en activant le tirage par de grands courants d'air arrivant en bas de la tour du H.F. Dans ces conditions le charbon se combine à son tour avec l'oxygène contenu dans le minerai, et le fer fondu vient couler comme de l'eau dans des rigoles.» [5486] t.IV. p.532. Le principal défaut de ce texte est de donner l'impression que le fonctionnement du H.F. se fait par opérations successives : “on allume un grand feu”, “on chauffe pendant plusieurs jours”, “on coule”; cela ressemble à l'utilisation de la cuisinière pour préparer le repas : on met en route la cuisinière, on y chauffe les aliments pendant 1, 2... heures, et on mange, ou, bien sûr à l'emploi du cubilot de fonderie. Au contraire le fonctionnement du H.F. est d'abord une opération continue : le chargement et la coulée se font à périodes régulières, sans pauses inutiles; le soufflage est absolument continu; et tout cela tant pendant des jours, des semaines, des mois, des années, jusqu'à ce qu'un événement impose l'arrêt.

ON PRIVILÉGIE LA RÉGULARITÉ.“La régularité de l'allure exige que la cuve soit constamment maintenue pleine jusqu'au gueulard; le plus grand abaissement possible ne doit pas dépasser 1,3 m.” [5558] p.825. "Les facteurs principaux de la régularité de coulée sont la vitesse d'accumulation des liquides dans le creuset et la vitesse de coulée. Le premier paramètre est déterminé par la stabilité du fonctionnement du H.F. et peut varier sensiblement en 24 heures. Le second paramètre dépend de l'état du trou de coulée de son entretien, de tout changement dans le diamètre du trou et de la qualité des matières qui le forment." [4499], Mettalurg n°10 octobre 2006. C'est une des conséquences de la continuité de la marche évoquée ci-dessus, et c'est une des conditions pour produire de la fonte de qualité, en quantité suffisante et au moindre coût : c'est le thème suivant.

D'où la comparaison flatteuse, avec une Horloge. A Neuves-Maisons, «depuis 3 ans que les H.Fx actuels marchent, il n'y a pas eu une lâchée de fonte, pas un accroc, pas un ennui. Ce sont des appareils simples, robustes, réguliers comme des horloges.» [5439] 07/03/1904 p.282.

QUEL OBJECTIF ? Vers 1920, on écrit aux E.-U. : “Il y a trois objectifs principaux dans la pratique de tous les H.Fx, que l'on range ainsi par ordre d'importance : la qualité, l'économie et la quantité. Le premier est essentiel; le second est de grande importance commercialement; le troisième est très souhaitable... Pour tout H.F., l'un de ces objectifs est le facteur limitatif pour atteindre les deux autres.” [5266] octobre 1922. p.10. Je ne pense pas que ce classement soit immuable dans l'espace et dans le temps. A priori, la qualité devrait toujours être en tête : à quoi bon produire une fonte inutilisable ou invendable ? Par contre il est certain qu'en France, quand l'Économie était règlementée, on a parfois fait passer le tonnage avant le prix de revient.

LA CHIMIE EN QUESTION. “La chimie du H.F. n’est pas la chimie des proportions atomiques définies. C’est une chimie de bilans infiniment variables au milieu de tendances contradictoires.” [5282] p.21. L'auteur de cette remarque est un grand ingénieur américain; on est donc certain qu'il n'est pas devenu alchimiste, et qu'il ne récuse pas la chimie des éléments, comme par exemple CO2 + C <-> 2 CO (1). Avec les “bilans variables”, il constate que dans le H.F., les réactions ne vont pas toujours jusqu'à leur aboutissement parce que les conditions changent en fonction des “tendances contradictoires” : pour la réaction (1), au bas du H.F. la température élevée favorise la présence de CO, c.-à-d. la réaction vers la droite; au contraire vers le haut du H.F., à cause de températures plus faibles, la réaction va vers la gauche et CO est décomposé.

LES ÉCHANGES DANS LE HAUT FOURNEAU.

A gauche les échanges thermiques; à droite les échanges d'oxygène.

process D'après Techniques Ingénieur. Métallurgie extractive. Blazy. et Jdid. p.13.

1 = échangeur thermique supérieur . 2 = zone de réserve thermique à la temoérature TR. 3 = échangeur thermique inférieur. 4 = échangeur chimique supérieur, Fe203 -> Fe3O4 -> FeO.. 5 = zone de réserve chimique. 6 = FeO -> Fe

. I = réduction indirecte. D = réduction directe.

QUE DEVIENNENT LES ÉLÉMENTS ENFOURNÉS ? “Le cuivre (Cu), l’arsenic (As) et le phosphore (P) sont réduits dans le H.F. comme le fer et passent presque entièrement dans la fonte. Le zinc (Zn) est aussi complètement réduit, après quoi il se sublime, devient gaz et se dépose dans les pores du revêtement du H.F. ce qui provoque sa détérioration (voir dans MÉLANGES Zinc et H.F.),. Les éléments qui forment avec l’oxygène des combinaisons plus stables que celles du fer, sont plus ou moins réduits : le vanadium (Va) est réduit à 75/90 %; le manganèse (Mn) à 40/75 %; la silice (Si) et le titane (Ti) sont un peu réduits; l’aluminium (Al), le magnésium (Mg), et le calcium (Ca) ne sont pas réduits.” [5015]. Les éléments non réduits, et qui se trouvent essentiellement sous la forme d'oxydes (par exemple SiO2), se retrouvent dans le laitier, et cela a généralement pour conséquence, une analyse de laitier très complexe.Le cas de la silice. “Dans le H.F., la réduction de la silice contenue dans un morceau de coke passe par une phase intermédiaire, le carbure de silicium (SiC), qui est absorbé par la fonte... Étant donné que la réaction de formation du carbure de silicium se produit dans le H.F. 1) sur une grande hauteur, et 2) à une température plus basse que la réduction de la silice, il est possible d’améliorer la production de la fonte en introduisant une certaine quantité de sable dans le charbon avant cokéfaction.” [4499] juillet 1969 Vol.13/7. Cette proposition va à l'encontre de la production d'une fonte à bas silicium pour faciliter l'affinage à l'aciérie. La plus grande partie du silicium provient en effet des cendres du coke, avec au nez de la tuyère une première réaction SiO2 +C -> SiOgaz + CO (1), suivie , au delà, sous la zone de fusion par SiO + C -> Si + CO (2). L'obtention de fonte à bas silicium passe par a) la limitation de la réaction (1) en réduisant autant que faire se peut la température de flamme au nez de la tuyère, ou en injectant dans la tuyère, de la castine dont la chaux neutralise la silice du coke en formant un silicate de calcium, ou en injectant dans la tuyère du minerai de fer dont l'oxygène détruit SiO suivant SiO + 1/2O2 -> SiO2 (3), b) d'abaisser le plus possible la zone de fusion pour limiter la zone où se développe la réaction (2), et c) d'une façon générale en visant un laitier calcaire riche en chaux. D'après [821] M.7401 p.1 et 2.

IL FAUT SE COMPARER. Dans l’exploitation du H.F., il est utile d'avoir des bases de comparaison. Ainsi, dans les années 1930, aux É.-U., on définissait 1) une consommation de coke par 24 heures : par exemple avec la Règle de la Southern Ohio pig iron and coke Association c'était 60 livres de coke par pied cube de volume utile par 24 heures (soit 970 kg/m3/24 heures); 2) un minerai de base (du Lac Supérieur) composé de 50 % de Old Range et 50 % de Messaba et tenant 51,5 % de fer et 8 % de silice -soit un rendement théorique de 54,78 % pour une fonte à 94 % de fer-; 3) un coke de base avec : carbone fixe = 90 %; eau = 3 %; matières volatiles = 1 à 2 %; soufre < 1%; 4) une castine de base contenant 49 % de CaO. D’après [5277] p.72. REM : Selon la même source, pour un vent à 650 °C, ces éléments de base conduisaient à un enfournement par tonne de fonte, de 900 kg de coke, 1825 kg de minerai et 425 kg de castine.

H.F standard E.-U. n°6 Senelle n°4 Dunkerque

1930 1974 1989

tonnes fonte/m3/24 h 1,08 1,30 2,50

lit de fusion kg/rendement 1825/54,8 % 2189/45,7 % 1640/60,9 %

mise au mille [L] combustible kg 900 581 450

température du vent °C estimée à 650 1032 1188

% d'aggloméré [L] 0 100 86

L'allure coke du H.F. américain a été traduite en allure fonte. En 1930, le seul combustible est du coke ; à Senelle les injections, mazout et goudron en représentent 19 % ; à Dunkerque l'injection de charbon pulvérisé en représente 24 %. On peut considérer que les cokes de 1930 et de Dunkerque sont d'égale qualité, celui de Senelle est certainement moins bon. Que dire après ces précisions ? La mise au mille de 1930 est très élevée ; la raison principale en est l'usage de minerai cru, qui entraîne trois points faibles, 1) une consommation intrinsèque de combustible plus forte qu'avec l'aggloméré, 2) une consommation importante de castine crue , 3) une préparation du minerai insuffisante qui amène l'enfournement de beaucoup de fines, la descente des charges est difficile et le seul moyen d'obtenir une production satisfaisante est de marcher avec une faible température de vent, d'où un effet massif sur la mise au mille. Cette forte mise au mille de 1930 pèse sur la production : à allure coke constante, avec la mise au mille de Dunkerque, le H.F. de 1930 produirait 1,08x900/450 = 2,16 t/m3/24 h. A contrario le H.F. de Senelle, malgré la pauvreté du lit de fusion, se place bien par rapport à 1930, à cause de l'enfournement de 100 % d'aggloméré et de la température de vent.

LA PRODUCTION ET LA CONSOMMATION DOIVENT ÊTRE DÉTERMINÉES AVEC EXACTITUDE. C'est absolument nécessaire pour juger et corriger la marche de l'appareil, et aussi pour établir ses résultats économiques. On a parfois oublié ces principes, par exemple dans les années 1960, à Nova Hutta, près de Cracovie, “les opérateurs des H.Fx fondent leurs calculs (de production) sur le nombre de charges et la répartition entre fonte et slag -en moyenne 60 % de slag et 40 % de fonte dans une charge-.” [5108] p.108.

10-1 LA MISE À FEU.

La mise à feu d'un H.F. est toujours une affaire délicate : il faut, en une durée raisonnable, échauffer une masse imposante et l'amener dès que possible à la production que l'on a prévu pour lui. Une mise en route ratée pouvait mettre à mal un petit H.F. au charbon de bois et condamner le maître de forge a « mettre hors », c.-à-d. à arrêter parfois définitivement un appareil à peine mis à feu. De nos jours de telles extrémités sont impensables mais un démarrage raté mettrait très à mal le moral du responsable et coûterait beaucoup d'argent à la société. On va donc trouver ci-après, par périodes, les précautions prises pour éviter les déboires et les déconfitures.

HAUT FOURNEAU AU CHARBON DE BOIS.

Le séchage. Les premiers H.Fx et encore au 18ème s. et pour certains au début du 19ème s. étaient construits avec des matériaux naturels comme des blocs de grès taillés pour le creuset, le sable plus ou moins argileux pour les étalages et des briques séchées mais non cuites pour la cuve. Tous ces matériaux contenaient de l'eau et le contact brutal avec le feu pouvait faire éclater la paroi très rapidement à cause de la formation de vapeur dans le mur. Il fallait donc sécher, le plus doucement possible. Pour le H.F. à poitrine ouverte où la fonte était retenue par une dame et où le laitier s'écoulait par une ouverture de faible hauteur entre la dame et la tympe, on pouvait faire entrer des fumées chaudes dans le H.F. vide par cette ouverture. Une méthode consistait à construire dans ce but un four à l'extérieur du H.F. ; les fumées produites par le four s'élevaient dans le H.F. par tirage naturel. C'est par exemple le four postiche figuré ci-dessous, qui tait détruit après le séchage..

four postiche ter 001 D'après De la fonderie . GUETTIER. pllanche 5.

La mise à feu . Après le séchage venait le premier remplissage ; il consistait essentiellement à remplir le H.F. de charbon de bois avec un peu de minerai dans la partie haute. La poitrine étant ouverte l'allumage se faisait par exemple en mettant en contact du charbon embrasé avec le charbon du creuset. Par tirage naturel le feu gagnait peu à peu de la hauteur dans l'appareil. La combustion du charbon de bois provoquait un vide au gueulard et l'on pouvait commencer à enfourner des charges très allégées en minerai.

Les grilles. En général après qu'on eût enfourné la deuxième charge, on commençait à « faire des grilles ». En passant autant de ringards qu'il le fallait par dessus la dame, les fondeurs formaient une grille à peu près horizontale et qui soutenait la charge. Le charbon resté dans le creuset était enlevé par la potrine ouverte et ainsi le feu soutenu par la grille réchauffait par rayonnement les parois du creuset. On continuait ainsi en enlevant sous la grille la cendre et les scories qui y tombaient, de façon à garder le creuset propre ; quand les premières gouttes de métal y arrivaient, on enlevait la grille et le charbon descendait sur la sole. On mettait alors en place la tuyère et l'on « donnait le premier vent ».Dans l'Art du maître de forge PELOUZE indique (p .245) qu'au premier vent la charge de minerai est égale à ¼ de la charge normale et à ¾ huit jours après.

HAUT FOURNEAU AU COKE. Fin 19ème s/début 20ème s.

Le séchage. A partir du début du 19ème s., pour construire le H.F., on utilise de plus en plus des matériaux façonnés et cuits (principalement des briques silico-alumineuses), dont la qualité va en s'améliorant (plus forte compression des briques ; cuisson de plus en plus poussée). Le séchage pourra être plus rapide. Avec l'arrivée de la tuyère à laitier de LÜRMANN, le H.F. est devenu « à poitrine fermée », on ne peut plus y installer le four postiche. Le four hollandais est une solution. “Un four hollandais chauffé au coke et installé à l’une des tuyères, ainsi qu’un feu de bois dans la rigole mère, donnent de très bons résultats. La chaleur peut être réglée et le fourneau est séché uniformément sans dommages pour le réfractaire.” [5266] avril 1913. p.18.

Le premier remplissage. Le premier souci est que l'allumage se fasse régulièrement, sur toute la circonférence du H.F. et que l'on ne crée pas des cheminées de gaz chaud là où le coke est bien allumé, et des cheminées d'air froid ailleurs. Le coke s'enflamme beaucoup moins facilement que le charbon de bois, on va donc utiliser du bois d'allumage. Comme pour le poêle de la salle à manger il faudra du petit bois, puis du gros bois ; ce dernier doit être empilé soigneusement pour qu'il remplisse du mieux possible le volume qui lui est imparti. La figure suivante donne un exemple particulièrement sophistiqué de la disposition des différentes sortes de bois. Dans la cuve la progression du rapport minerai/coke est empirique et largement basé sur les mises à feu précédentes (D'après [5439], 80 mises à feu de H.F. au Creusot entre 1835 et la fin du 19ème s. ; de quoi accumuler de l'expérience !).

1er chargement 1 001 bis D'après Cours de métallurgie.A et M Châlon .p.165 et 166.

1 = 10 cm de charbon de bois chargé au-dessus de 10 cm de sciure de bois. 2 = sur 1,4 à 1,3 m, empilage de bois de chauffage et copeaux devant les tuyères. 3 = sorte de plancher non jointif en bois surmonté de quelques fagots. 4 = 8 à 10 m3 de bois. 5 = 10 à 12 t de coke descendues.avec une benne suspendue (pour ne pas briser le coke par une chute depuis le gueulard) . .6 = 6 t de laitier concassé. 7 = charges allégées en minerai (beaucoup en bas, de moins en moins en montant). par exemple pour 1,8 t de coke, 1 t de minerai au-dessus du laitier et 1,4 t au niveau de chargement N. T = trémie annulaire où le coke et le minerai sont versés avant enfournement. G = sortie du gaz mobile (.gueulard type HOFF).

Mise en allure : Le même cours de métallurgie décrète : "Il est prudent de n'atteindre la production normale du fourneau qu'au bout d'un mois." p.168.

Une autre précaution : Lors du premier chargement d’un H.F. à Glendon, États.-Unis, “la sole du fourneau est recouverte d’une couche de sciure de bois, de charbon de bois ou d’anthracite en poudre, épaisse de 15 cm au moins, pour empêcher les matières en fusion qui descendent après la mise à feu, de coller à la sole.” [138], série 8, t.IX. 1886. p.315.

20 ÈME SIÈCLE et la suite.

Le séchage. En 1961, un texte de la société COCKERILL en décrit 3 modes. 1) Au coke : on installe une grille au centre du creuset sur laquelle on fait brûler du coke. 2) Au gaz de H.F. (quand un autre H.F. fournit du gaz à proximité) : le gaz est amené par un tuyau passant par le trou de coulée et qui se prolonge jusqu'au centre du creuset où l'on a construit une sorte de brûleur à gaz. A cause du risque d'intoxication ou d'explosion, il faut absolument s'assurer que le gaz est toujours enflammé, par exemple en maintenant dans le creuset un foyer de coke. 3) Au vent chaud. C'est la méthode la plus sûre et la plus pratique mais il faut que les appareils à vent chaud du H.F. soient mis en température à l'aide de gaz provenant d'un autre H.F.

Les matériaux utilisés comme garnissage du H.F. (carbone dans le creuset, carbure de silicium ou briques alumineuses dans les étalages et la cuve) sont peu humides et une partie du briquetage (par exemple les entourages de tuyères) est préfabriqué et peut être séché en usine, de sorte que le séchage est relativement court (7 jours au H.F. 4 de Dunkerque en 1987). On le fait au vent chaud puisque l'on met systématiquement les appareils à vent chaud en température (au besoin avec du gaz naturel ou autre) pour éviter de mettre en route de H.F. avec du vent froid.

L'utilisation du bois. Le texte de COKERILL dit à ce sujet : « On dispose sur la sole du creuset de vieilles traverses de chemin de fer formant deux carneaux d'allumage disposés suivant deux diamètres perpendiculaires, l'extrémité de l'un de ces diamètres aboutissant au trou de coulée. Ces carneaux sont ensuite remplis de copeaux de bois secs. On charge ensuite, sur une certaine hauteur des fagots et des rondins ; précédemment on en mettait jusqu'à environ 1 m au-dessus des tuyères... Sur le bois on charge ensuite le coke d'allumage. » En 1964, donc à la même époque, on mettait à feu dans l'Oural un H.F. de 2002 m3, ayant exceptionnellement deux trous de coulée et deux tuyères à laitier. De la même façon qu'à COCKERILL on a disposé sur la sole des carneaux faits de pièces de bois et aboutissant aux orifices du creuset (voir la figure infra) ; mais là le coke a été chargé directement par dessus.

bois d'allumage 001 bis D'après la traduction anglaise par Springer de Metallurg janvier 1965.

Toujours dans les années 1960, à Senelle, on limitait l'utilisation du bois à la construction d'un échafaudage à chaque tuyère pour la protéger de la chute des matières au moment du remplissage du fourneau. Pour faciliter l'allumage du coke on injectait du pétrole à chaque tuyère. Que signifient ces différences ? A la lecture de l'expérience de COCKERILL et de l'Oural, on voit qu'il ne s'agit plus vraiment de « bois d'allumage » mais plutôt d'un moyen de réchauffer le creuset et en particulier l'accès aux trous de coulée. A Dunkerque, où le creuset est rempli de vieilles traverses jusqu'à la hauteur des tuyères ( ce qui n'est pas un petit travail pour un H.F. de 14 m de diamètre) on pense que la consomption assez lente des traverses fait arriver progressivement du coke bien embrasé qui réchauffe le creuset. Il est certain que ce réchauffement est plus nécessaire sur les gros H.Fx qu'il ne l 'était sur les fourneaux plus modestes de Senelle.

Les charges de mise à feu. C'est le même fourneau de 2002 m3 qui nous sert d'exemple avec la figure ci-dessous. On y remarque l'évolution de la basicité du laitier, Cao %/SiO 2%. C'est un point important car le creuset n'est pas à la température normale : un laitier trop calcaire ne sera pas assez liquide et un laitier trop siliceux risque d'être trop visqueux ; or il faut que le laitier puisse s'écouler facilement.

1er chargement bis D'après la traduction anglaise par Springer de Metallurg janvier 1965.

0 à 30 m = les niveaux dans le H.F. A gauche 1 à 8 = les différentes couches enfournées : 1 = coke seul. 2 = coke + laitier. 3 = coke + laitier + castine. 4 = coke + laitier + castine + minerai; le rapport minerai/coke croît de 6/11 à 14/11. 8 = coke + laitier + aggloméré; rapport agglo/coke = 14/11.

Mise à feu. L'exemple est ici le H.F.4 de la société POSCO à Pohang, Corée du Sud, mis à feu le 18/02/1981. La période allant de l'allumage, à 10h35, à la première coulée (le19/02 à 8h36) est représentée par la partie haute de la figure ci-dessous.

…............minerai/coke.....DV débit vent m3/min...température vent °C

Allumage.........2............................1800............................700

1ère coulée....2.2...........................3600...........................700.

On remarque q'à partir de 1800 m3/min le débit de vent est augmenté très régulièrement par échelons de 200 m3/min. G = prise de gaz sur le réseau.

mise en route 2 001 bis Congrès européen de la Fonte. 1986. p.I/4.

Mise en allure. Même exemple. La mise en allure est représentée par la partie basse de la figure ci-dessus qui s'étend sur 41 jours mais les opérateurs ont considéré que leur objectif était atteint au bout de 29 jours avec une production de 7540 t de fonte/jour.

Moyenne des valeurs pour la période de 41 jours : Production = 7334 t de fonte/jour. Consommation (mise au mille) de combustible = 487,3 kg./t de fonte. Débit de vent = 5756 m3/min. Silicium dans la fonte = 0,43 %. Consommation de fuel-oil injecté aux tuyères = 13 kg/t fonte ; cette injection a commencé 15 jours après la mise à feu, et a été suivie 11 jours après par l'enrichissement du vent en oxygène (voir O2).

On vient de mettre le feu au nez de la tuyère. Premières lueurs.

tuyère 1er feu 1 001 bis Photo Lorraine-Escaut.

Au premier plan, le feu qui se développe au nez de la tuyère se reflète sur la paroi de cuivre de cette tuyère

LES CÉRÉMONIES DE MISE À FEU.

Les cérémonies religieuses.

Je ne sais pas quand a été inaugurée la première cérémonie de mise à feu d'un H.F., mais il semble que c'était d'abord une manifestation religieuse, comme la bénédiction des récoltes. C'est peut-être le risque présenté par le travail autour du fourneau et l'enjeu économique pour toute la communauté qui allait vivre du travail autour ce cet appareil, qui a initié une bénédiction.

Au 18ème s., à Theux (province de Liège), on prépare le H.F. au charbon de bois, « ensuite un prêtre célèbre une messe ‘le jour du feu du fourneau’ (*). Enfin, le commis inscrit dans son registre ‘AU NOM DE DIEU l’an de grâce de Notre Seigneur Jésus Christ’ suivi du millésime de l’année en cours, le feu est mis au fourneau vers 15-16 h. » [5195] p.86. (*) Il y aura environ un ou deux jours après le 'jour de tire-palle', où l'on abandonne le tirage naturel en admettant l'eau (par la levée d'une vanne -la palle-) sur la roue hydraulique qui actionne les soufflets.

A la fin du 19ème s. et au tout début du 20ème s., à Savignac-Ledrier, « mon père nous demandait comme un grand devoir d'allumer le fourneau au début de la campagne de fondage. C'était toujours une de nous trois (il y avait 3 sœurs). C'était pour nous un véritable honneur. Tout était préparé. Il y avait du fagot et je crois que le fourneau était très peu chargé au départ, on ne chargeait que les jours suivant en mettant en route la soufflerie.. Je me rappelle que le curé d'Excideuil nous avait envoyé une gravure de Saint-ELOI patron des forgerons, pour la brûler dans le creuset au moment où nous allumerions le fourneau. Et du reste, le curé venait souvent bénir lui-même le fourneau, mais la 'marraine' c'était une de nous trois . » Récit de Suzanne COMBESCOT, rapporté par Y. LAMY, Hommes de fer en Périgord. p.142. « Dans certains livres de roulement, les deux rites d'ouverture et de fermeture (*) du fourneau et de la forge étaient explicitement placés sous l'invocation de Dieu. » Même livre p.194. Avec un exemple au fourneau de Bord : « Dieu soit loué, on a tiré la pelle (la palle) le 22//1844 à 4 h. » (*) Le H.F. n'était en marche que quelques mois par an d'où l'ouverture -la mise en route- et la fermeture -l'arrêt-.

Au 20ème s., la cérémonie de bénédiction s'est perpétuée jusque, semble-t-il, la fin des années 1960. En 1936, la société de WENDEL édite un opuscule « Cérémonial de la bénédiction d'un H.F. », qui est référencé [516] dans le Glossaire du haut fourneau, avec des extraits importants à l'entrée « bénédiction ». En ce qui me concerne, j'ai assisté à la bénédiction du H.F.5 de Senelle, lors de sa première mise à feu en 1960.Ce jour-là, l'allumage avait été fait par deux retraités du service, MM. CRAYE (ancien chet de poste) et FERBER.

D'autres cérémonies.

Aux É.-U., au 18ème s. et pendant la première moitié du 19ème, dans la plantation du fer, “l’allumage du nouveau fourneau, donnait souvent lieu à des festivités auxquelles participaient le maître de forge et sa famille et tous les ouvriers. On chantait, et dès le lever du jour, une jeune dame, qui était souvent la fiancée du fils du maître de forge, allumait le premier feu dans le fourneau. A midi un repas plantureux était servi. On admettait le vent sur le fourneau, et le maître de forge, certain que ce serait une réussite, se mêlait à la foule, et recevait des voeux de succès. A la nuit, on dansait jusqu’à ce que le son d’une corne annonce la fin des festivités, alors que le poste suivant prenait son service auprès du fourneau.” [5274] p.229.

A Senelle, à partir de la reconstruction des années 1920, j'ai relevé le parrainage de quelques mises à feu, dont certaines ont probablement été accompagnées d'une bénédiction, que ma source n'indique pas. H.F.1 11/11/1922 = Mme la baronne d'HUART (probablement épouse du président); H.F.2 30/05/1933 = Mlle DONDELINGER (probablement fille du président); H.F.3 = 03/07/1948 (épouse de l'ingénieur en chef) ; H.F.4 14/01/1940 = Le Colonel des Spahis ; H.F.4 24/02/1953 = Mme la baronne SEILLÈRE (famille de WENDEL) ; H.F.6 28/03/1955 = MM. COCHER et HUMBERT (probablement des retraités du service)

allumage 001 des torches bis Photo Lorraine-Escaut

L'auteur allume deux torches que deux retraités du service MM KAYSER (ancien chef de poste) à gauche et DEVILLET à droite, vont introduire dans deux porte-vents dont la culasse est ouverte comme on le voit.

Un exemple à Mont-Saint-Martin.

allumage des torches 3 001 bis Photo Lorraine-Escaut

M.VANINI, retraité du service, allume l'étoupe placée dans le porte-vent à l'aide d'une torche.

Certaines mises à feu attirent les hommes politiques. En Bulgarie, « l'inauguration officielle du H.F.1 après sa reconstruction a eu lieu de 05/11/2002, en présence du premier ministre, l'ex roi Simon SAXE-COBOURG-GOTHA, avec mille invités. » www.09.abb.com.

Une cérémonie 'à la japonaise' pour le H.F.4 de Tobata à Yawata Works (nord Kyushu) du groupement Nippon Steel & Sumitomo Metal. « La cérémonie s'est tenue dans la halle de coulée du nouveau H.F.4 (5000 m3) le 10/04/2014 ; y participaient environ 200 personnes dont 30 invités spéciaux comme le vice premier ministre Taso ASO. La cérémonie a commencé par une mise à feu rituelle (qui semble correspondre à une bénédiction) conduite par le prieur du temple Takami, et s'est continue par l'allumage des tuyères par 40 personnes. Ensuite, en envoyant le vent, on a mis en route le H.F.4. » Texte publié sur internet par Nippon Steel & Sumitomo Metal le 21/04/2014.

HF 4 Tobata bis Photo Nippon Steel & Sumitomo Metal

Au fond, devant le H.F., le prieur en habits de cérémonie. Alignement impeccable des présents, les invités à droite, le personnel de l'usine à gauche.

.On fait la fête ? « Au centre de Flemalle (Belgique) sur la Grand'route, la boulangerie François est réputée pour son savoir faire. On en veut pour preuve que c'est à elle qu'on avait demandé en 1989 un gâteau surplombé d'un H.F. en chocolat pour la réouverture du H.F. B d'Ougrée. » www. dhnet.be>Actu>Société. Echo du 31/08/2008.

SOUVENIRS SOUVENIRS....

P1090073 bis Photo de l'auteur

A gauche poignée de tampon encreur provenant de l'usine de Chiba, Japon. La fonte est très noire car elle contient beaucoup ;dce silicium qui fait apparaître le carbone sous forme de graphite, d'où la couleur. C'est l'indice d'un creuset très chaud. A droite la fonte du H.F. 4 est moins chaude mais la rondeur des empreintes montre qu'elle est probablement plus chaude qu'une fonte normale, ce qui doit être visé pour la mise à feu. Le paradoxe de la fonte de mise à feu est qu'elle est très chargée en silicium (c.-à-d. très chaude chimiquement) à cause des conditions favorables à la réduction de la silice, mais en même temps froide physiquement parce que les parois du creuset n'ont pas atteint une température suffisante. Cette fonte est difficile à traiter au convertisseur.

UNE MISE À FEU MIRACULEUSE.

« Petite leçon de zététique (*) au musée d'Uckange en Moselle. Une planche y raconte le cérémonial de la remise en service de l'usine sidérurgique de la commune après un arrêt pour travaux. C'é tait l'occasion d'une fête avec discours officiels ; puis le bénédiction du prêtre, nommée 'baptème du H.F.' semblait provoquer miraculeusement la coulée de la fonte, sous les vivats du public. Seule les initiés savaient que le H.F. avait été allumé quelques jours auparavant et que sa conduite avait été menée de façon à ce que la coulée puisse avoir lieu à l'heure H. Point de miracle donc, mais un tour de passe-passe. » Observatoire de la Zététique. POZ n°63. (* ) Etude rationnelle des phénomènes présentés comme paranormaux, des pseudosciences et des thérapies étranges, d'après WIKIPÉDIA.

hf4 uckange bis Photo structurae.info.

10-2 SURVEILLANCE DE LA MARCHE.

LE HAUT FOURNEAU AU CHARBON DE BOIS VERS 1840.

« Lorsque les laitiers sont bien vitreux (a), filent en coulant (a), sont sonores et présentent une cassure conchoïde (a), c'est un signe que l'allure va bien. (a) : Ces trois signes indiquent un laitier siliceux, dont le rapport chaux/silice est faible, ce qui était la situation habituelle pour le H.F. au charbon de bois.

P1090077 bis Photo de l'auteur.

Cette roche, un silicate d'aluminium et de potassium, se présente sous la forme d'un verre, avec des arêtes coupantes. Elle contient également de petites quantités d'autres éléments, en particulier du fer sous la forme d'oxyde, ce qui lui donne probablement sa couleur noire. Cet aspect de verre est semblable à celui du laitier de l'ancien H.F. au charbon de bois; cependant ce laitier contenant très peu de fer était verdâtre..

Lorsque la fonte est pure, grise, égale dans sa cassure, lorsque le bain est tranquille devant la tuyère (b) et ne bouillonne pas avec bruit (b); lorsque la flamme du gueulard est vive, courte, et d'un blanc bleuâtre (c), le fourneau va bien. (b) : Le haut-fourniste moderne ne peut apprécier ces signes qu'il ne peut connaître avec le H.F. à poitrine fermée. (c) Même remarque ; il n'y a plus de flammes avec le gueulard fermé ; c'est la combustion du monoxyde de carbone qui colore la flamme en bleu pâle.

Au contraire, quand le laitier est foncé (d), bulleux (e), court et peu vitrifié (f), quelquefois recouvert d'une croûte matte, quand le flamme sort par la tympe (g) avant l'extraction du laitier, c'est un signe que le fourneau est surchargé (c.-à-d. qu'il y trop de minerai pour la charge de charbon de bois). (d) C'est l'oxyde de fer dû à une mauvaise réduction qui l'assombrit. (e) Le laitier n'est pas assez fluide parce qu'il n'est pas assez chaud, il emprisonne des bulles de gaz. (f) Ce sont aussi les signes d'un laitier calcaire. (g) La flamme sort parce que la pression est trop forte dans le H.F. à cause d'une mauvaise perméabilité.

canstock-photo.fr bis canstockphoto.fr

Mais lorsque le laitier est raboteux (voir ci-dessus), terreux et mélangé de grenailles de fonte (h), le lit de mélange n'est pas assez fusible (i). Dans ce cas on obtient de la fonte blanche (j) , la flamme du gueulard est obscure et brille avec fumée et le bain bouillonne avec bruit à la tuyère. (h) Le creuset est trop froid, la fonte et le laitier ne sont pas assez fluides et la décantation de la fonte est mauvaise. (i) Il n'y a pas vraiment de différences entre un excès de minerai et un lit de fusion peu fusible : dans les deux cas il n'y pas assez de charbon de bois. (j) La fonte est trop froide et ne contient pas assez de carbone. » [QFM] t.II p.160.

DERNIÈRES DÉCADES DU 19ème. s.

«Il est important de connaître quels sont les caractères qui indiquent que le fourneau marche régulièrement ainsi 1) Les laitiers doivent couler facilement sans cependant être trop fluides, après leur refroidissement ils doivent présenter l'aspect d'une masse homogène vitrifiée. Les laitiers des H.Fx au bois ressemblent plus ou moins à du verre vert; les laitiers des H.Fx au coke ressemblent plutôt à de l'émail. 2) Les tuyères doivent être parfaitement libres, il ne doit s'y attacher aucune matière scoriacée ou métallique; en examinant l'état du fourneau par la tuyère, on ne doit apercevoir que du charbon et des gouttelettes de métal fondu. 3) La descente des charges doit avoir lieu régulièrement et l'affaissement être uniforme ; chaque charge doit conserver son horizontalité. 4) La flamme du gueulard doit s'élever d'une manière uniforme; une flamme intermittente ou inégalement abondante aux divers points du pourtour du gueulard indique des engorgements; 5) Lorsque l'allure est régulière, il ne doit jamais s'échapper de jets de gaz par dessous la tympe [L] . Dans le cas contraire, cela prouve qu'il y a des engorgements ou que les matières éprouvent un tassement trop considérable.» [5558] p.827. Ce texte reste d'actualité pour les points 1) le laitier, 2) les tuyères et 3) la descente des charges, Le point 4 (L'évolution de la flamme), rejoint une préoccupation moderne : l'irrégularité de passage du gaz dans le H.F., que l'on détecte par des mesures de température et de pression. Le point 5 (Le soufflage de gaz sous la tympe) était le signe d'une augmentation de la perte de charge [L] dans le H.F., ce qui est un critère primordial.

H.F. à poitrine ouverte 001 a bis American iron p.106.

D = la dame qui fait barrage à la fonte. TY = la tympe qui termine la chemise vers le bas. Le laitier s'écoule par-dessus la dame dans l'ouverture entre celle-ci et la tympe. TU = nez de l'une des tyuyères (il y en a une autre à 90 °). La hauteur de laitier entre le bas de la tympe et le nez de la tuyère fait barrage au gaz; si la pression du gaz est trop forte, il chasse le laitier et souffle sous la tympe. TC = trou de coulée de la fonte, bouché entre les coulées. S= pierre qui constitue la sole du creuset. EM1 = embrasure de la coulée. EM2 = embrasure de la tuyère. V = conduite de vent souterraine. E = étalages. M = massif en gros moellons. Ch et Ch = chemise intérieure en briques réfractaires

AU 21ème s

Ce sont essentiellement des mesures (températures diverses, pressions, analyses), brutes ou traitées par des logiciels, qui sont employées pour juger la marche du H.F; en particulier, on détermine la perte de charge par des mesures de pression et on suit son évolution avec attention.

11-STRUCTURE DU HAUT FOURNEAU

mise à jour du chapitre : 27/12/2014

LE HAUT FOURNEAU ÉTAIT UNE TOUR

Les différentes formes des années 1860. ”La forme extérieure joue un rôle bien peu imortant dans la question du H.F. On a basé, toutefois, sur les différences de forme, une classification : 1) Type à tour ronde, tout en briques, comme le H.F. au coke de Corngreaves, Staffordshire. La tour tronconique en briques ordinaires, est armée au moyen de cercles de fer plat. 2) Type à tour carrée (*), auquel se rattache le H.F. au bois de Combiers (16320) et celui au coke de Berge-Borbeck -Prusse-; ce type est à peu près abandonné. 3) Type à tour conique ou pyramidale sur un dé cubique comme les H.Fx au coke d'Ars-sur-Moselle (57130) et de Heinrichshutte -pays de Siegen-. 4) Type à tour ronde sur cadres-colonnes en fonte comme le H.F. de Fraisans (39700). 5) Type à tour en maçonnerie et à colonnes comme le H.F. au mélange à Maizières (70190). 6) Type à tour ronde sur simple colonnade extérieure, comme, au banat d'Autriche les H.F. au bois de Reschicza, et au coke d'Anina. 7) Type à tour ronde sur double colonnade comme les H.Fx au coke du Creusot et du Cleveland. 8) Type à enveloppe de tôle, dit cubilot comme le H.F. de Russel-Hall, près de Dudley, Stafforshire.» [2224] t.III p.557 à 559. (*) Cette tour carrée est la forme du H.F. proprement dit; elle est à distinguer de la tour carrée, structure qui enveloppe le H.F. proprement et sert de support à divers équipements.

L'ÉVOLUTION

Les différents types vus supra peuvent être regroupés en deux grandes classes.

Classe A. Elle comprend les H.Fx pour lesquels toute la structure repose sur la base, à peu près au niveau du fond du creuset. Il s'agit des types 1 à 3. Il n'y pas eu de successeurs immédiats à cette classe, principalement parce qu'ils étaient entièrement maçonnés et que peu à peu s'est imposé l'emploi du fer ou de la fonte, en particulier pour alléger les structures. Curieusement, on peut rattacher à cette classe les H.Fx modernes parce que, devenus autoportants [L], ils s'assoient entièrement sur leur base. La différence est que le profil extérieur n'est plus une tour au sens habituel, car il suit approximativement le dessin du profil intérieur. Ainsi, en partant du bas on trouve une partie légèrement tronconique (grande base en bas) au niveau du creuset; une partie cylindrique qui constitue la ceinture des tuyères; une partie tronconique (grande base en haut) au niveau des étalages; une partie cylindrique à la hauteur du ventre; une partie tronconique (grande base en bas) pour la cuve, et parfois une partie cylindrique pour terminer.

HF à tour ronde Métallurgie LEDEBUR t.I p.405.

C'est le type 1) à tour ronde évoqué ci-dessus.

Classe B. Elle comprend les H.Fx dont la partie basse repose sur la base, et dont la partie haute est supportée (en gros à la hauteur du bas du ventre) par un agencement particulier; ce sont les types 4 à 7, auxquels se joint le type 8. Cette classe a concerné l'essentiel des H.Fx depuis environ la moitié du 19ème s. jusque vers les années 1970, avec deux variantes dans le supportage; ce qui,a conduit à deux modèles. Le modèle américain, héritié direct, est un H.F. supporté par des colonnes, sans structure annexe. A partir de la moitié du 20ème s., ce modèle, qui conduit à faire porter par le H.F. proprement dit tout un ensemble d'équipements parfois lourd, est progressivement abandonné. Le modèle européen, où l'on associe au H.F. une tour carrée, munie de corbeaux (ou d'un poutrage polygonal) qui soutiennent le H.F. à partir du ventre. Ce dernier modèle a généralement évolué, grâce à l'amélioration de la résistance du blindage, vers la suppression du supportage par la tour carrée, qui reste pour porter les équipements. Au Japon toutefois, à cause des risques liés aux tremblements de terre, le support par la tour carrée a été conservé..

HF avec tour 2 Métallurgie Chaussin et Hillty. Dunod. p.106

Modèle européen de la classe B. C'est la structure des H.Fx 1 à 4 de Senelle, avant la mise en place des blindages; à cette occasion le supportage par la tour ayant été supprimé.

H.Fx sur colonnes Tiré de la revue DEMAG n°155.

Modèle américain de la classe B. Le H.F. de droite est une exception à cause de sa charpente. Le vrai H.F. américain est à gauche; c'est le modèle des H.Fx 5 et 6 de Senelle.

HF4 Dunkerque Document SOLLAC 1988.

Maquette du H.F.4 de Dunkerque. Les niveaux se rapportent au niveau de la mer. C'est la structure des H.Fx 1 à 4 de Senelle après l'installation du blindage, et c'est le.modèle de la plupart des H.Fx modernes et en particulier des plus gros : plus de 4000 m3 de volume interne.

12-LES ENTRAILLES DU HAUT FOURNEAU.

mise à jour du chapitre : 20/05/2015

Dans les années 1970, au Japon, on réalisa ce qui fut appelé des dissections de H.Fx. Cette opération, faite sur un H.F. en fin de carrière, consistait d'abord, au moment de l'arrêt, en une extinction du H.F. par l'azote. Le contenu de l'appareil se trouvait ainsi "gelé" dans les conditions normales de fonctionnement. En suite, on menait une exploration systématique, conduite sur le modèle des fouilles archéologiques. Le H.F. était vidé depuis le gueulard avec grand soin, et les matières pouvaient ainsi être analysées avec l'avantage de connaître où elles se trouvaient juste au moment de l'arrêt du H.F. Le dessin montre un exemple typique des informations récoltées par une dissection.

site dissection Dessin d'après NIPPON STEEL

Ces résultats firent faire de grands progrès dans la connaissance du fonctionnement du H.F., en particulier dans le domaine de l'écoulement du gaz. Les formes des différentes zones révélées par ces explorations sont généralement irrégulières et variables en fonction des H.Fx examinés, d'où une schématisation comme celle-ci, d'après PURDUE University :

site process

La région la plus importante est la zone de fusion parce que c'est une zone frontière : au-dessus, il n'y pas de liquides, seulement des couches de coke et de matières minérales, peu déformées si la descente des charges est régulière, c'est la zone sèche ou zone en grains; en-dessous, les matières ferrifères sont fondues, le seul solide est le coke, dont on voit ici l'importance en tant que support de la colonne de matières, c'est la zone d'égouttage parce que les gouttes de laitier et de fonte y traversent le massif de coke pour se rassembler dans le creuset. Dans ce massif de coke, au milieu du H.F., on trouve une zone où les échanges thermiques et chimiques sont lents, et parfois complètement absents, c'est ce qui a déterminé les haut-fournistes à la dénommer homme-mort (voir HM). Au nez des tuyères, là où arrive le vent, c'est la zone de combustion (voir ZC) , dite aussi zone tourbillonnaire à cause du mouvement violent du coke poussé par le vent.

12-1-LA ZONE DE FUSION.

Cette zone est définie, vers le haut, par la surface isotherme dont le niveau de température provoque le début du ramollissement des matières ferrifères, et vers le bas, par la surface isotherme pour laquelle l'ensemble des matières ferrifères est devenu liquide.Par l'effet de la température, dans l'espace entre ces deux surfaces, le minerai, l'aggloméré de minerai ou les boulettes de minerai se ramollissent en devenant pâteux, puis fondent. On conçoit bien que pour chaque morceau de cette charge le processus sera individuel en fonction de son analyse, de son aptitude à être réchauffé, de sa forme, de ses dimensions, etc.; on trouvera donc en tout endroit de cette zone des matières encore solides, pâteuse ou un commencement de liquide. A cause de ces hétérogénéités, les couches de matières férrifères sont peu ou pas du tout perméables au gaz qui ne peut passer qu'à travers les couches de coke, qui forment ce que l'on appelle des persiennes. [L]. C'est ce que représente le schéma ci-dessous, où l'on voit les filets de gaz, arrivant depuis la région des tuyères à travers le massif de coke (en gris), et s'infiltrant dans la zone de fusion.

Passage du gaz Schéma par PURDUE University

A cause de ce qui a été dit ci-dessus, la zone de fusion est parfois appelée zone de ramollissement et de fusion ou zone cochésive.

LES TRIBULATIONS DE LA ZONE DE FUSION.

Examens de H.Fx japonais après arrêt et refroidissement à l'azote..

zone de fusion tribulations 1 a 001 bis

Hirohata H.F.1 = écoulement important des gaz au centre. Kukioka H.F.4 = Présences de couches mixtes (mélange de coke et de minerai) perméables en paroi. Higashida H.F.5 = Les racines (endroits où la zone de fusion s'appuie sur la paroi) sont très larges.

zone de fusion tribulation 1 b 001 bis

Kawasaki H.F.3 = La zone descend en-dessous du niveau des tuyères, écoulement uniforme des gaz. H.F.2 = Présence d'anneaux de fusion dans l'homme-mort (zone en principe inerte).. Amagasaki H.F.1 = La perturbatioj est due à la présence de couches mixtes à la paroi. A gauche le gaz va vers le centre; à droite il va vers la paroi. Figures et commentaires tirés de Schéma de fonctionnement du H.F.Tacteurs d'usure. CESSID. 1992.

13-LE GARNI, incident de marche.

mise à jour du chapitre : 22/02/2015

LA DESCENTE DES CHARGES.

Il s'agit là, pour cette exp., de l'acception employée pour décrire l'opération consistant, le H.F. étant en marche, à arrêter le chargement; le niveau des charges baisse donc continuellement, d'où le terme descente. De cette façon le H.F. se vide progressivement, et, en fonction du but rechercher, on arrête l'opération quand le niveau choisi est atteint. Les Belges emploient parfois l'exp. souffler bas pour parler de cette opération; c'est une bonne habitude car cela évite la confusion avec l'autre acception de descente des charges, c.-à-d. dans le fonctionnement normal, le mouvement normal des matières vers le bas. Cette opération était employée au 19ème s. lors de l'arrêt du H.F. pour réfection, comme le décrit par exemple GUETTIER pour l'un des H.Fx de Marquise en 1852. Il est difficile de savoir si c'était une méthode d'usage très étendu; on sait par contre que l'on chargeait de la castine peu de temps avant l'arrêt pour étouffer le feu. Toujours est-il qu'à Senelle au moins, cette possibilité de vider le H.F. en marche avait été perdue de vue et je ne sais pas si c'était la même chose dans les autres usines. Le chef de service, M. MASSE et M. JOURDE de la SMN s'étaient accordés, peu de temps après mon embauche, pour expérimenter la descente des charges en vue, en particulier, de faciliter l'élimination des garnis. C'est pourquoi cet exposé se trouve au début du chapitre GARNI. Je fus donc convié à participer, au H.F. 1 de Senelle, à un premier essai destiné à tester la méthode et le matériel. L'opération avait été commencée dans la journée et la régulation de la température du gueulard, qui est la partie essentielle de l'opération, avait été d'abord faite en ralentissant le H.F. et en enfournant une benne de temps à autre. Cependant au début de la nuit, il fallait augmenter le refroidissement de la tôle et passer à l'injection d'eau. Pour ce premier essai il avait été prévu de mettre des injecteurs dans deux des trous destinés au passage des sondes de niveau. J'ai gardé un souvenir ému de cette intervention dont j'avais à surveiller la mise en oeuvre. La météo, était épouvantable (vent froid, pluie), par contre le plancher du gueulard était, évidemment trop chaud, et la mise en route de l'injection d'eau dans le gueulard (dont la température était aux alentours de 300 °C) fut un grand moment : bruits, mouvements désordonnés des injecteurs et projection de vapeur autour.

Tout se passa bien et en mars 1958 il fut décidé de faire une opération sur le H.F.4, qui était garni et avait un rejet de poussières trop important. L'objectif était d'atteindre moins 17 m, soit à la moitié du ventre, avec une température de gueulard maximum de 400 °C, et de dynamiter le garni.

Heure 6h00 9h00 11h00 12h00 14h00

Cadence minutes 10 15 20 15 chargement normal

Température °C 200 330 360 470 490

Profondeur m 5 8,40 10,30 12,00 14,00

Injection d'eau et isolement du H.F. du réseau gaz à partir de 10h00

Cadence = 1 benne toutes les... Température : moyenne de température des 4 sorties de gaz. L'opération a été arrêtée à 14h00 à cause d'une tuyère percée. Le niveau de chargement normal a été récupéré vers 19h30. L'arrosage était insuffisant, d'où le dépassement de la température, et le gueulard en a souffert (quelques fissures) ; par contre cette température élevée a provoqué la vaporisation immédiate de l'eau, qui n'a pu atteindre le bas du H.F. : la teneur en hydrogène est restée faible. Si l'eau atteint le coke incandescent, la réaction du gaz à l'eau se produit C + H2O -> CO + H2, et la teneur en hydrogène augmente. Tant qu'on récupère le gaz, on en limite la teneur en hydrogène à 7 %, parce qu'au-delà le moteur des soufflantes à gaz souffre d'avance à l'allumage, ce qui endommage les soupapes. Quand le H.F. est isolé, il est prudent de ne pas avoir une trop grande teneur en hydrogène pour limiter les risques d'explosion.

Après ces balbutiements, j'ai eu l'occasion de participer à de nombreuses descentes de charges, à Senelle, puis à Dunkerque. Les raisons en étaient des dynamitages de garnis (à Senelle), des arrêts pour réfection, des arrêts pour réparations internes (en particulier le remplacement de plaques de refroidissement au H.F.4 de Dunkerque).

H.F.3 de Dunkerque 24/25/05/1983; arrêt pour réfection. Renseignements tirés du rapport établi par B. CAUSSADE.

descente charges bis Durée de la descente 14 heures. Le profil du H.F. à droite montre que le niveau final était pratiquement le niveau des tuyères. En trait plein la courbe de descente prévue; en pointillé les relevés des 3 sondes de niveau, qui indiquent un bon respect de la prévision.

descente descharges suite bis En haut la température moyenne du gueulard pendant l'opération; la pointe est due à un manque d'eau. En bas, l'évolution du débit de vent qui a contribué à modérer la température en même temps que l'injection d'eau (954 m3 ont été injectés dans le gueulard). Le H.F. a été isolé du réseau de gaz au bout de 11h20 à cause d'une teneur en hydrogène du gaz supérieure à 16 %.

LE GARNI PROPREMENT DIT.

Définition. Le garni est un amas de matières agglomérées, qui s'est collé sur la paroi interne du H.F. On distingue les garnis hauts, qui concernent la région située au-dessus de la zone de fusion (en gros la cuve) et particulièrement le bas de la moitié supérieure (voir figure ci-dessous), les garnis bas dans la zone de ramollissement/fusion, c.-à-d. au bas du ventre ou dans les étalages, et les garnis de creuset. Les Anglo-saxons appellent le garni scaffodd ou scaffolding (échafaud); de même, au 19ème s., en France, on a parfois employé le verbe Échafauder pour nommer l'action de constituer un garni : «Les matières qui se trouvent à l'état pâteux... ne pouvant arriver dans la zone oxydante pour y achever leur fusion, s'échafaudent -c'est le terme consacré-.» [1421] t.4 1858-1859 p.525.

LE GARNI HAUT.

Création. Le garni haut est formé par des matières fines qui sont soudées par du zinc ou des alcalins, ou leurs oxydes. Il apparaît là où le gaz circule mal et où il y a production de matières fines soit par la décomposition du monoxyde de carbone 2CO → C pulvérulent + CO2, soit par la dégradation de l'aggloméré quand le commencement de la réduction transforme l'oxyde ferrique en oxyde magnétique (avec accroissement de volume), soit par la décrépitation de certains minerais consommés crus. Toutes ces raisons (dépôt de zinc ou d'alcalins et productions diverses de particules fines) sont liées à un niveau particulier de température dans la cuve et donc, comme dit ci-dessus, à une région particulière.Du côté du feu le garni se couvre d'une couche très dure provoquée par le frottement incessant de la charge, et qui assure la stabilité du garni.

garni 2 Tiré de Transactions ISII vol.26 1986

Les inconvénients du garni. Ci-dessus, le garni qui ne représentait que 16 % du volume utile du H.F, réduisait la section de passage des matières descendantes et des gaz ascendants de 43 %, ce qui induisait une perte de production de 50 % et un gros rejet de poussières : environ 150 kg/t de fonte. Ce bilan global cache les mécanismes qui conduisent à la dégradation du fonctionnement : augmentation de la vitesse du gaz dans la cuve (entraînement de poussières), descente cahotique de la charge (accrochages) qui provoque l'arrivée de minerai non réduit dans le creuset (refroidissement), éboulement incontrôlable des matières dans la cuve (impossibilité de trouver une répartition de la charge optimum du point de vue de la consommation de coke).

Prévention. a) Rechercher des matières premières aussi pauvres que possible en zinc et en alcalins. On se heurte parfois là au double problème de la disponibilté et du prix des matières. Les matières pures peuvent être plus chères et/ou plus rares que celles qui sont polluées. Si le H.F. est captif par rapport à la mine, il ne peut que consommer ce qu'on lui envoie ; cela a été le cas de la Lorraine vis-à-vis de la minette, qui, la pauvre ! contenait par tonne de fer, 5 fois plus d'alcalins et de zinc que n'en contient un minerai hématite. Cela explique la récurrence de présence de garnis dans les H.Fx de Senelle. Enfin, il y a la rareté absolue : la crise d'alimentation en coke de l'année 1974, a été l'occasion (si l'on peut dire !) de consommer de vieux cokes de stock riches en alcalins ; qu'y faire? b) Rechercher une répartition des matières qui amène en permanence un flux de gaz auprès de la paroi de la cuve, pour éviter la présence de régions inertes où les vapeurs d'alcalins et de zinc remontant des zones à haute température viennent se condenser, où le monoxyde de carbone se décompose et où l'aggloméré se brise. Cette répartition peut être contradictoire avec l'objectif de protéger la paroi de la cuve. Par ailleurs une marche centrale donnant un flux à haute température presque jusqu'au gueulard est un moyen d'évacuer le zinc et les alcalins sous forme gazeuse

Détection et destruction: On peut spécifiquement soupçonner la présence d'un garni haut quand la descente des charges est désordonnée et le rejet de poussières anormalement élevée. Une vérification physique peut-être faite par des sondages d'épaisseur dans la paroi de la cuve. Pour les autres moyens voir ci-dessous le cas du garni bas. Le moyen spécifique de destruction est le dynamitage ; les autres moyens (à voir pour la garni bas) sont tous plus ou moins utiles pour lutter contre ce genre de garni.

LE DYNAMITAGE : Souvent employé jadis, il ne l'est pratiquement plus, les moyens d'action actuels étant normalement suffisants pour éviter d'en arriver là. Quand j'ai commencé à Senelle, le chef d'atelier Emile EISCHEN pratiquait le dynamitage et opérait ainsi : Le H.F. était arrêté plein de matières. Des tubulures de 10 cm de diamètre étaient installées à différents niveaux. Le premier travail consistait à ouvrir chaque tubulure et à mesurer par perçage l'épaisseur de la paroi, ce qui permettait de déterminer l'épaisseur de garni en chaque point et de choisir les endroits pour tirer (3 à 4 à chaque opération). En ces endroits on élargissait le trou dans la paroi de façon à y enfoncer un tube en acier épais d'environ 5 mm. La charge de 3 à 4 kg d'explosif était disposée au niveau du garni, au delà du réfractaire et l'on tirait. On remettait ensuite en marche très vite pour que le flux de gaz s'infiltre dans les fissures du garni et le désagrège. Le seul incident que j'ai connu est arrivé le jour où E. EISCHEN étant malade, son adjoint qui tira à sa place ne mit pas l'explosif assez loin ; il en résulta dans le trou correspondant, la destruction de quelques briques et une bosse dans le blindage. Quand la descente des charges a été mise au point, les dynamitages se faisaient avec la cuve vide et le garni tombait alors sur le restant de la charge, ce qui était bien plus efficace. Avec la cuve vide on essaya même un tir en marche, le H.F. étant très ralenti (avec une pression de vent «à 5 cm» de mercure, selon l'exp. de l'époque). Le tir fut très efficace mais il ne fut jamais renouvelé tant il avait frappé l'esprit de tout le personnel des Grands Bureaux de Senelle, qui avait vu, d'un seul coup toute la partie haute du H.F.6 disparaître dans un énorme nuage noir. Après le départ en retraite de E. EISCHEN, le dynamitage fut sous-traité, et le tir se fit avec des charges de 400/500 g dans des cartouches en bois.

LE GARNI BAS.

Quand des matières ferrifères en cours de ramollisement et en contact avec la paroi, se trouvent refroidies à un point tel que leur viscosité devient trop élevée, elles arrêtent de s'écouler et se collent à la paroi. Il est évident que si des conditions de fonctionnement ont favorisé cette état de choses, d'autres conditions amèneront l'état inverse et le H.F. peut entrer dans une période instable de garnissages suivis de dégarnissages. Ces derniers amènent brutalement dans le creuset une masse de matières mal préparées d'où un refroidissement et formation de pré-laitier trop visqueux qui se collera à la paroi. Un autre inconvénient est que ce garni lourd qui se décroche tombe très vite sur les tuyères et provoque un basculement de celles-ci vers le bas ; ce déplacement provoque des fuites insupportables à la jonction de la tuyère et de la tympe. Un exemple. Le 13/05/1980, la conduite à vent chaud du H.F.4 est percée, arrêt imprévu de 32 heures pour la réparer.. On écrit : Au moment de l'arrêt le H.F. commençait à se dégarnir. Remise en route le 14. Le 15 à 3h descente de garni sur les tuyères 3,4 et 5 qui plongent (remplacement) ; le 15 après midi arrêt pour remplacer les tuyères 36 et 40 qui plongent et le 16 au matin pour les tuyères 3 et 4 qui ont plongé de nouveau. Le 16 et le 17 on remplace encore 7 tuyères pour la même raison. Malmené, le H.F. se refroidit peu à peu. Le 19 le creuset est bloqué. Reprise de la production le 28. Outre l'effet des chutes de garnis, cet exemple montre comment, à partir d'un incident, le H.F. peut être entraîné dans une spirale descendante qu'il est parfois, comme ici, impossible à stopper.

Détection. Les nombreuses mesures qui équipent maintenant les H.Fx permettent la surveillance des températures de paroi, et donc la détermination des zones relativement froides, soit parce que l'activité y est trop faible, soit parce qu'un garni y freine le transfert de chaleur vers l'extérieur. Les irrégularités de marche inexpliquées sont un signe de présence de garni.

Prévention et moyens de lutte. La régulation du flux de gaz à la paroi par la répartition des charges est un moyen puissant mais pas toujours facile à mettre en œuvre. Des balancements systématiques, par exemple toutes les heures, sont un moyen de rendre plus difficile l'accumulation de matières à la paroi. Le calcul de la composition du laitier doit viser à obtenir un laitier fluide dans la zone de ramollissement, et quand la présence de garni, surtout bas, est avérée, il est utile de viser un laitier plus siliceux, parfois sous forme de purges. Des exemples : Début 20ème s. “La charge minérale du fourneau au coke a été remplacée presque entièrement par une grande quantité de sable. Les garnis des H.Fx au coke contiennent toujours beaucoup de chaux, ainsi quand le sable atteint ces accrétions, en présence d’un grand excès de combustible qui produit la chaleur nécessaire, il les dissout..” [5282] p.352. Moitié du 20ème s. “Recherche d'une marche plus périphérique par changement du cycle de chargement, par emploi de tuyères plus courtes, par ralentissement systématique pendant 2 heures tous les jours. Purge du H.F. par aggloméré siliceux (*).» [5535] p.39. (*) : «Pour lutter contre les garnis, on enfourne une fois par mois des charges d'aggloméré siliceux, CaO/SiO2 = 0,9 (contre 1,38 à 1,44 pour l'aggloméré normal... L'ensemble de la purge comprend 250 à 300 t d'aggloméré.” [5535] p.28.

HF1 à l'arrêt H.F. 1 Dunkerque date ?

a = profil d'origine; b = garni; c= briques de silico-alumineux; d = blocs de carbone; e = garni (fonte, graphite, etc); f = silico-alumineux fondu et fonte, g = niveau de la charge après la descente; B= boîtes de refroidissement; T = niveau des tuyères. On retrouve le garni haut dans la cuve; il y a un garni de creuset (e). Le garnissage réfractaire a disparu au-dessus des tuyères, il est remplacé à droite par un garni et à gauche on remarque que les boîtes de refroidissement portent un talus de matières. La dissymétrie d'usure est fréquente, elle a de multiples raisons et c'est un gros souci pour le haut-fourniste.

LE GARNI DE CREUSET.

L'image ci-dessus montre (en bleu) un garni sur la paroi verticale du creuset; cette paroi étant refroidie, on se trouve dans la même situation que pour le garni bas : il est composé d'un mélange matières qui pour une condition de marche du H.F., s'est trouvé solidifié à la paroi et peut donc être refondu dans d'autres circonstances. Ces matières comprennent des corps qui sont passés par un état de sursaturation dans les conditions physico-chimiques du creuset (présence d'oxygène, rapport acides/base, température, pression, etc.) et ont de ce fait été expulsés de la fonte ou du laitier : c'est le cas du graphite (omniprésent), des carbures et nitrures de titane, du zinc, des alcalins; on trouve ensuite des corps qui ne peuvent être liquides à la température de la paroi : fer métallique ou très pauvre en carbone et laitier (en faible quantité à cause de sa faible densité par rapport à la fonte). Pour éviter ces dépôts, il faut maintenir une bonne circulation de la fonte dans le creuset, et pour cela veiller principalement à la qualité du coke, qui après subi beaucoup d'épreuves en traversant le H.F (chutes, chocs, frottements, attaque par le dioxyde de carbone CO2 +O -> 2 CO) doit être encore suffisamment gros pour donner de la perméabilité au creuset. En cas d'encassement important, il y a la possibilté de purges. Je dois dire maintenant que dans les gros H.Fx modernes, à forte productivité, on craint beaucoup plus l'érosion de creuset par les flux de fonte (et par des actions chimiques) que la présence de garnis, à tel point que l'on enfourne parfois de l'oxyde de titane pour renforcer la paroi du creuset par le dépôt de composés de titane comme TiN.

14-LA CIRCULATION DU GAZ ET LE MOUVEMENT DES MATIÈRES DANS LE HAUT FOURNEAU.

me à jour du chapitre : 13/03/2015.

LE H.F. QUI VA NOUS GUIDER.

hf coloré bis Extrait d'un cours pour contremaîtres 1980.

G = gueulard; ZS = zone sèche ou zone en grains; ZF = zone de fusion ou zone de ramollissement-fusion, les matières ferrifères s'y ramollissent puis sont liquéfiées; ZA = zone active ou zone d'égouttage, le seul solide est le coke, la fonte et le laitier s'écoulent vers le creuset; HM = homme-mort, massif peu actif où le coke est renouvelé lentement; CR = creuset; ZT = zone tourbillonnaire au nez de la tuyère, c'est, en gros également la zone de combustion aux limites de laquelle le gaz ne contient que CO et N2; TU = tuyère; TC = trou de coulée, on remarque qu'il n'est pas au fond du creuset.

LA BONNE MARCHE.

Au gueulard, les 4 sondes de niveau donnent des informations identiques à peu de choses près, c'est l'indication que le H.F. travaille également dans toute sa section. Les couches alternées de minerai (et/ou d'aggloméré) et de coke, se déforment lentement au fur et à mesure de la descente dans la cuve, tout en restant parallèles. “L'épaisseur de la couche diminue progressivement du gueulard jusqu'aux tuyères (*), de même que l'inclinaison : de 30 ° au gueulard, elle est d'envion 6 ° au ventre." [5392] p.1. (*) Dans la cuve à cause du diamètre qui augmente quand on descend. Dans les étalages à cause de la fusion des matières ferrifères.Cette descente ordonnée se poursuit jusqu'au bas de la zone sèche, puis dans la zone de ramollissement-fusion, et le mouvement des sondes confirme cette bonne descente de la charge.

sondes bon bis H.F.4 Dunkerque 05/11/1980.

L'échelle de temps est donné par H et H+1 heure.Chaque mouvement de la sonde correspond à un enfournement. 4 remontées de sonde constituent un cycle de chargement, qui, ce jour-là correspondait à 95 t de fonte. Pendant l'heure repérée on a fait 17 enfournements, c.-à-d. qu'on a enfourné de quoi produire 17x93/4 = 395,25 tonnes de fonte.

En dessous de la zone de fusion, le coke, de qualité convenable, et qui n'a pas subi de contraintes anormales dans la cuve, se présente en morceaux assez gros pour faciliter l'écoulement vers le creuset de la fonte et du laitier ; ce dernier qui a la basicité visée et est suffisamment chaud, s'égoutte sans problème. Dans le creuset libre de tout encombrement, les liquides rejoignent sans encombre le trou de coulée quand celui-ci est ouvert.

Dans le même temps, au nez des tuyères, on a produit du gaz et sous l'effet de la pression délivrée par la soufflante, ce gaz s'élève jusqu'à la zone de fusion. Dans la zone d'égouttage, le calibre du coke, encore gros, permet de donner passage au gaz dans les interstices formés entre les morceaux, malgré la présence des gouttes de fonte et de laitier. Dans la zone de ramollissement-fusion les choses sont un peu plus compliquées parce que les couches de minerai ou d'aggloméré, pâteuses, sont imperméables au gaz. Puisque le seul passage du gaz se trouve dans les couches de coke, on admet que là, il va falloir concéder pour ce gaz, une perte de charge (ou si l'on veut de pression) importante. Mais la bonne disposition des couches de coke, et encore une fois la qualité de ce combustible, limiteront cette perte de charge, que l'on appelle généralement delta P. Au-dessus, on arrive dans la zone sèche, ou en grains. Dans ce lit de grains le problème est bien connu : la perméabilité au gaz est d'autant meilleure que 1) le lit contient peu ou pas de fines, 2) que le lit est le plus homogène possible. Pour les fines c'est simple, il y en a peu parce que les cribles avant enfournement, surveillés avec attention, les ont presque compètement éliminées. Pour l'homogéneité, on traite la question pour chaque matière séparément : le coke (que l'on concassera pour éviter les trop gros morceaux), le minerai également concassé et l'aggloméré limité en dimensions par le brise-mottes. Et si l'installation le permet, on va même faire deux catégories, par exemple gros coke et petit coke, enfournées à part. Les instruments et en particulier la caméra du gueulard (voir ci-dessous) , confirment la répartition convenable des flux de paz dans la cuve. Et voilà comment on a obtenu la bonne marche

vue par camera 1 Photo Shenwang Pionner technology.

Vue par une caméra infrarouge de la surface de la charge au gueulard. On voit une tache à peu près centrale, très lumineuse, qui indique un fort flux de gaz vers le centre du H.F., et un cercle plus ou moins régulier près de la paroi indiquant qu'il passe là suffisamment de gaz pour éviter des zones inactives le long de la paroi. Le bon flux central stabilise la marche du H.F. et élimine zinc et alcalins sous forme de gaz. Globalement c'est une bonne répartition du flux de gaz avec toutefois un arc trop;chaud en bas à gauche qui mérite d'être surveillé.Les deux barres noires sont les images de deux sondes qui mesurent la température et prélèvent du gaz pour analyse.

LA MAUVAISE MARCHE.

Les cribles à minerai et/ou aggloméré sont encrassés depuis quelque temps : il y trop de fines dans la charge et peu à peu un garni haut s'est installé, il n'est pas symétrique (1,5 m d'épaisseur d'un côté, 50 cm en face). A ce niveau la charge ne peut passer que par éboulements successifs et dissymétriques ; à la sortie du rétrécissement provoqué par le garni, les couches sont déformées, voir mêlées. De temps à autre, cette situation provoque un accrochage, ou bien le ralentissement de la descente crée un vide réparti dans toute le volume occupé par la charge et quand ce vide se comble c'est une chute en marche. On fait des balancements pour régulariser le mouvement des matières, mais attention si le coke est fragile, il s'écrase à chaque manœuvre ! Le mouvement des sondes traduit toutes ces difficultés.

sondes mauvais bis Même jour et même échelle de temps que ci-dessus. Entre la pointe du A de A1 et celle de A2, on note une période de descente ralentie qui se termine en A2 par une grande chute de la sonde (balancement ou chute en marche). Il faut à peu près 3/4 d'heure au système de chargement pour rattraper le niveau normal. Les matières ferrifères chargées pendant ce temps-là ne seront pas préparées (échauffées, séchées, et même commencées à être réduites) aussi bien qu'il le faudrait.Pendant la période H/H+1 on a enfourné de quoi produire seulement 325,25 t de fonte.

Dans la zone ramollissement-fusion, les matières ferrifères qui se présentent en désordre et parfois mal préparées, collent à la paroi, ce qui aggrave la situation. En -dessous, le coke bousculé dans la cuve et fragilisé par l'attaque d'alcalins, est réduit en morceaux de petites dimensions ; le laitier et la fonte s'écoulent mal vers le bas, et pire, le laitier ne sort pas assez vite par le trou de coulée, on risque l'engorgement qui peut finir mal (laitier dans les tuyères).

Le gaz quittant la zone de combustion rencontre très vite des difficultés pour circuler vers le haut à travers un massif composé de coke trop petit et encombré de laitier. Dans la zone de ramollissement-fusion, les couches de coke bouleversées pendant la descente dans la cuve n'offrent que peu de passage au gaz. La pagaille qui règne dans la zone sèche est un frein supplémentaire. Au total, la perte de charge (le delta P) augmente tellement que le seul choix de l'opérateur est de ralentir le H.F., c.-à-d. de diminuer le débit de vent, et par là celui de gaz. Mais il se peut qu'avant qu'il ait eu le temps de le faire, par exemple parce qu'il faut attendre la fin d'une coulée, le gaz trouve lui-même une solution pour passer : la cheminée.

L'INFLUENCE DE LA PAROI.

Dans la zone sèche, au-dessus de la zone de ramollissement fusion, la paroi joue un rôle important de deux façons.

L'angle de la cuve (avec l'horizontale) β. C'est un problème complexe où interviennent : 1) La pression de la charge sur la paroi, qui diminue quand l'angle β diminue. 2) La dilatation des matières dans la cuve. Elle résulte de l'augmentation de la température moyenne quand les matières descendent mais aussi de la transformation de l 'oxyde de fer hématite en magnétite au commencement de la réduction. 3) Le mouvement de la charge, variable à un niveau donné : voir la déformation des couches.

3 hfx 001bis Document Kawasaki Steel 1978.

Évolution de l'angle de la cuve avec la taille du H.F. L'une des raisons est, qu'à angle égal, le diamètre du gueulard deviendrait trop grand.

L'état de la paroi. La paroi lisse, semble favoriser l'apparition d'une zone inerte, différente d'un garni, et qui traduirait un équilibre. «La couche inerte sur la paroi traduit l'équilibre entre une descente régulière et une sollicitation thermique de la paroi faible. » [5427] p.10.

La paroi irrégulière entretient une zone désagrégée favorable aux passages de gaz incontrôlés et destructeurs. C'est ainsi que la déformation des plaques de choc et l'usure du réfractaire, qui laisse apparaître le nez des boîtes de refroidissement, sont très nuisibles. Au 19ème s., il semble que cette zone était habituelle. «On sait depuis longtemps que les gaz circulent de préférence le long des parois, où les charges sont plus désagrégées qu'au voisinage de l'axe. » [138] série 7. t.XX. 1881. p.336.

dégradation 001 bis Document Nippon Steel décembre 1987.Lire dégradé, au lieu de dégragé. CM = charge mixte, il n'y a plus de "couche", le coke et les matières ferrifères sont mêlées; derrière cette couche, un garni G s'est formé. La dégradation a été réparée en installant, en haut de cuve une rangée de staves (grosse plaques de fonte refroidie par circulation d'eau interne.

LA CHEMINÉE.

Le désordre décrit ci-dessus crée globalement une perte de charge élevée, mais on conçoit que localement il y ait, ici ou là des zones plus perméables au gaz et que ce dernier trouve un court-circuit (au sens propre !) pour rejoindre le gueulard, c'est la cheminée. Dans cette cheminée le gaz circule vite et de ce fait il arrive au gueulard à une température élevée (600/700°C, 1000°C dit-on dans un cas au H.F.4 de Dunkerque en 2003) ; il entraîne avec lui du coke qui, à cause de la température, est très visible avec la caméra du gueulard : les morceaux valsent d'un côté et de l'autre et les opérateurs disent qu'il y a «fluidisation», ce qui, d'ailleurs n'est pas le terme exact. Plus étonnant il est arrivé que cette cheminée propulse au gueulard du laitier liquide ; quand le H.F. 4 de Dunkerque avait encore un gueulard à cloches, nous avons retrouvé du laitier collé sous la grande cloche.

Même source que ci-dessus. Le passage central de gaz est très affaibli et décalé; ce décalage est un problème en lui-même car c'est le signe d'une dissymétrie. Le plus remarquable est la grosse tache à droite qui est le signe d'une grosse cheminée, bien établie et qui va entraîner un dérèglement du fonctionnement. Elle se trouve par ailleurs à la paroi ce qui peut provoquer des dégâts irréversibles au garnissage réfractaire, ou au système de refroidissement;

LA FLUIDISATION.

Il y a fluidisation dans un lit granulé soumis à un courant de gaz ascendant quand la force exercée par le gaz sur le lit est égale au poids de la matière du lit. La fluidisation sera d'autant plus favorisée que la densité de la charge est plus faible; ce qui, au H.F. est le cas des minerais pauvres car, d'une part le minerai est moins lourd que le minerai riche et d'autre part, la mise au mille de coke plus élevée conduit à une densité moyenne plus faible. J'ai effectivement connu beaucoup plus de cas de fluidisation à Senelle qu'à Dunkerque. On constate la fluidisation quand, après un enfournement, la sonde de niveau marque un léger temps d'arrêt au moment où elle arrive à la surface de la charge et presque aussitôt descend à bout de sonde ; cela tient à ce que le lit est tellement dissocié qu'il ne supporte plus le poids de la sonde. A Senelle, nous avons constaté les premiers cas de fluidisation au début des années 1960 au H.F.6. Ce H.F. consommait tout l'aggloméré de grille disponible et avait donc un lit de fusion très hétérogène avec 30 % d'aggloméré (dimension maxi 3 à 4 cm) et du minerai cru concassé (dimension 10 cm) pas trop mal criblé. Il partait en fluidisation de temps à autre et ces jours-là le rejet de poussières était multiplié par 4 ou 5 et la production diminuait parce qu'il fallait ralentir, ne serait-ce que parce que l'automatisme ne savait plus où était le vrai niveau dans le H.F. Une expérience. Un petit treuil à main avait été équipée d'une sonde au bout d'un câble permettant de la descendre jusqu'aux étalages du H.F. Pendant une période de fluidisation la sonde a été descendue sans difficultés jusqu'aux étalages; la surprise a été de remonter la sonde tout aussi facilement à travers toute la charge, qui était donc entièrement fluidisée.

Quand ces phénomènes devenaient trop fréquents nous faisions un ALLER ET RETOUR, c.-à-d. une descente des charges jusqu'aux étalages et remontée des charges dans la foulée. Cette opération nettoyait la cuve. En 1976, j'ai fait exécuter cette opération au H.F.4 de Dunkerque ; le résultat n'a pas été très satisfaisant. Dans les années 1860 (un siècle avant Senelle !) PERCY cite un antécédent à cet 'aller et retour' : «Dans les fourneaux d'Ystalyfera (Pays de Galles), l'accumulation de petites parcelles d'anthracite (produites par la décrépitation de ce combustible) devient tellement grande, qu'elle obstrue le passage du vent ; il n'y a qu'un remède à cela, c'est de cesser le chargement et de continuer à souffler : alors quand les matières descendent, les parcelles menues d'anthracite sont rejetées au dehors comme un torrent continu d'étincelles.» [2224] t.3. p.272.

CONCLUSION.

Nous avons vu supra l'accrochage, et son substitut, la chute en marche, puis les entrailles du H.F. et les chicanes présentées par la zone de fusion, ensuite le garni et ses conséquences sur la marche, enfin, juste ci-dessus, la cheminée et la fluidisation. Tout cela montre que le fonctionnement du H.F. est très dépendant de phénomènes dynamiques dont aucun ne peut se traiter de façon simple. J'en citerais un seul exemple : dans la zone en grains la résistance au passage du gaz (c'est donc l'inverse de la perméabilité), s'exprime par la formule d'ERGUN. Cette formule prend en compte, à des degrés divers, 4 facteurs, soit, la viscosité du gaz (qui augmente comme la racine carrée de la température), la masse spécifique du gaz, la vitesse du gaz, la dimension moyenne des morceaux et l'indice de vide du lit. Cette formule complexe permet de quantifier l'influeuce de chaque facteur et confirme le sens commun (heureusement!), ainsi 1) il vaut mieux avoir de gros morceaux parce qu'ils laissent plus de vides entre eux que les petits, ou 2) si la résistance est trop élevée, on a toujours la possibilité de la réduire en diminuant la vitesse du vent ; c'est d'ailleurs ce qu'on fait quand cela va mal.

résumé Congrès d'Arles 1980.

grisé = charge ferrifère; bleu = le coke au-dessus de la zone de fusion; jaune = le coke dans la zone de fusion et en-dessous; orange = la zone tourbillonnaire et la fonte et laitier. En B le rouge montre la cheminée formée en-dessous de la zone de fusion c.-à-d. à plus de 1200 °C. En C le blanc montre le vide qui se crée.

Quelle évolution historique ? Pour le 18ème s., ELUERD [1444] citant BOUCHU décrit «l'éruption» qui ressemble tout-à-fait à la chute en marche. En 1804, De MANSON [4393] dépeint «l'accroc» qui semble être la première formulation de l'accrochage. Le passage du charbon de bois au coke s'est traduit globalement par la nécessité d'augmenter la pression de soufflage, ce qui a fait croître les conditions conduisant à l'accrochage ou à la chute en marche. Enfin, vers la fin du 19ème s., la conduite dure ou hardie et rapide (hard driving) des H.Fx de CARNEGIE à Edgar Thomson puis à Duquesne (Pennsylvanie) a été une étape déterminante car elle a donné l'exemple de productions élevées. J'ai connu les derniers avatars de cette politique à Appleby Frodingham en 1962, où les reines (que l'on peut voir infra) étaient soufflées «autant qu'on pouvait» et «partout où l'on pouvait -avec des tuyères d'étalages-». Le résultat en était une pression de vent de1,8 à 2 bars, alors qu'à la fin des années 1980, la pression de vent du H.F.2 de Dunkerque était assez proche (2,08 bars) avec 0,9 bar de contrepression.

LA CONTREPRESSION.

L'exemple ci-dessus montre qu'on avait atteint une limite ; c'est une idée américaine qui va permettre de la repousser. La contrepression consiste à maintenir dans le gueulard du H.F. une pression de gaz la plus élevée possible. C'est d'abord un problème technologique : 1) Il faut aménager les joints, les vannes, etc. de façon à interdire les fuites de gaz. C'est parfois impossible ; le chargement par benne, où le couvercle de la benne constitue un sas avec la cloche du gueulard ne sera jamais suffisamment étanche ; il faut passer au gueulard à deux cloches, le sas étant entre les deux. 2) Entre les enfournements, le sas est à la pression atmosphérique car il faut pouvoir ouvrir la petite cloche ; juste avant l'enfournement on doit le mettre à la pression du gueulard pour pouvoir ouvrir la grande cloche. On doit donc installer un système de conduites et de vannes pour cet équilibrage. Pour quel objectif ? L'augmentation de pression dans le gueulard se répercute dans tout l'appareil, ce qui induit une diminution de la vitesse du gaz, qui passe plus facilement à travers la charge. Dans les années 1950, ce sont les Soviétiques qui développent la technique de la contrepression, et en font un outil vraiment industriel. D'après la mission sidérurgique en 1961, le H.F. normalisé russe (diamètre de creuset = 8,6, 9,10 et 9,75 m) est construit pour une contrepression de 1,5 bar, et plusieurs H.Fx marchent à 1,3 bar. Ces expériences ont permis la construction de très gros H.Fx, en effet le volume, et par là la production, augmente plus vite que la section de l'appareil ; pour que la vitesse du gaz reste raisonnable, le niveau de contrepression doit croître avec le volume, comme le montre l'exemple de Dunkerque en 1989

H.F.2 H.F.3 H.F.4

contrepression 0,90 1,34 1,95 bar

perte de charge 1,17 1,10 1,28 bar.

Dans les années 1970, les haut-fournistes japonais vont construire des H.Fx de plus en plus gros, dont la perte de charge, et donc la perméabilité reste constante. Aidés par les dissections de H.Fx (voir le chapitre Entrailles du H.F., supra), ils mettent au point un mode de conduite dans lequel on apporte une très grande attention aux problèmes de perte de charge qui sont souvent à l'origine de très gros incidents de marche. On peut résumer en disant que les phénomènes dynamiques ont sans cesse pris plus d'importance, principalement parce qu'on a demandé au H.F. de produire plus par jour, par semaine...

15-LES INJECTIONS AUX TUYÈRES DU HAUT FOURNEAU.

mise à jour du chapitre : 11/03/2015

On a pratiqué, et on pratique encore des injections de divers produits dans les tuyères du H.F. Les motifs en sont variés, le principal motif a été économique (injection moins coûteuse que le coke qu'elle remplace), mais on peut aussi citer comme objectifs : l'amélioration des conditions de marche, la qualité de la fonte, l'économie de coke qui permet de repousser la construction de nouvelles batterries, etc. Dans ce chapitre, j'exposerai des injections précoces, des points particuliers, inhabituels ou autres.

LIQUIDE. PROCÉDÉS PAR VOLATILISATION.

1) Pétrole. "On propose de mettre du pétrole dans une citerne étanche, à double paroi : de la vapeur admise entre les deux parois permet d'échauffer le pétrole à environ 100 °C. Un courant d'air envoyé au-dessus du pétrole se carbure à son contact et est conduit dans la tuyère du H.F. ou du cubilot... L'air chargé de vapeur de pétrole agit comme réducteur et (dit-on !) joue rapidement sur la réduction du minerai." [5391] novembre 1871 p.248.

2) Huile lourde. «M. PUGH a expérimenté un système breveté en Angleterre, en Allemagne, etc. qui consiste à interposer entre les appareils à air chaud et les tuyères, une insufflation d'huiles lourdes, lesquelles s'en vont dans les H.Fx augmenter la température et le rendement en même temps qu'elles facilitent étonnament la réduction. » [5439] 19/10/1899 p.6041.

Remarque : Ces procédés, qui consistent à envoyer un gaz dans le flux de vent, rappellent l'appareil CABROL, mis au point en 1834/1835 pour échauffer le vent. Le vent froid passait dans un foyer avec de la houille, une partie du vent servait à brûler la houille et tout le gaz produit allait dans le H.F. le monoxyde de carbone servait directement de réducteur, et le dioxyde de carbone était réduit en monoxyde en arrivant sur le coke incandescent.

LIQUIDE. PROCÉDÉS PAR PULVÉRISATION.

1) Pétrole. «On vient de faire à Madvelle (É.U.) des expériences d'un haut intérêt dans le but d'employer le pétrole pour chauffer les H.Fx. M. SHIPPEN qui poursuit ces essais opére dans un fourneau de 10 m de hauteur environ, avec un diamètre variant de 1,10 à 1,15 m aux étalages... On commença à injecter du pétrole par une petite lance de 5 mm de diamètre, alimentée par un réservoir situé à 12 m environ au-dessus du creuset... Quelque soit la quantité de pétrole employée, les résultats restèrent les mêmes. Il est permis de dire que ces essais furent négatifs.» [5517] 25/03/1883 p.357.

2) Senelle. Fuel oil. Environ 80 ans plus tard que le précédent On a pu en retirer les enseignements suivants : a) Il faut que l'hydrocarbure soit bien fluide, d'où, éventuellement comme pour le fuel lourd, la nécessité de le chauffer. b) Il faut qu'il soit bien pulvérisé; nous n'avons obtenu des résultats vraiment bons qu'après avoir installé des injecteurs mis au point dans l'usine. c) Il faut que la température de flamme au nez de la tuyère ne soit pas trop diminuée; en effet, dans le H.F., l'hydrocarbure subit un crackage (Dissociation des molécules lourdes en molécules plus légères) qui consomme de l'énergie et tend à faire baisser la température au nez de la tuyère. A Senelle, la compensation se faisait soit en augmentant la température du vent, soit en enrichissant le vent en oxygène.

fuel Photo USINOR. Senelle. Années 1970.

En haut à droite le cylindre brillant F est l'extrémité du calorifugeage de l'arrivée de fuel lourd chauffé à 250°C. De ce cylindre sortent deux flexibles, l'un TF alimente la tuyère que le fondeur à gauche examine par l'oeilleton du porte-vent. Au bout du flexible, le point blanc indique l'extrémité de la canne d'injection de fuel. En E1 les tuyaux de refroidissement de la tuyère et en E2 ceux de la tympe.On remarque l'eau qui,ruisselle sur le blindage.

Remarque. Étant données les conditions émises ci-dessus, on comprend que le cas 1 ci-dessus ait été un échec. Il s'agit d'une mauvaise combustion de l'hydrocarbure, qui entraîne un surplus de consommation de combustible, mais aussi la production de fines particules de carbone: "La décomposition incomplète des combustibles solides ainsi insufflés (injectés), entraîne des troubles de fonctionnement notables du H.F., notamment à cause des suies qui se produisent alors, au détriment de la perméabilité du lit de fusion (*) à l'égard du courant gazeux réducteur, et qui peuvent aussi exister dans le gaz extrait du H.F. Dans ce dernier cas, les suies peuvent être gênantes pour les appareils et installations que traverse le gaz (**)." [5370] p.1.(*) voir le chapitre circulation du gaz et le chapitre garni. (**) En particulier, formation d'une mousse très gênante sur les bassins d'épuration de l'eau de lavage du gaz.

GAZ.

Gaz naturel. C'est actuellement une spécificité des H.Fx russes, qui obtiennent du gaz à un prix favorable. Dans la citation on évoque l'utilisation du gaz injecté pour remplacer l'eau de refroidissement de la tuyère. Une équipe de Lipetsk note qu'avant de l'injecter dans le H.F., "le réchauffement du gaz naturel en le faisant passer, à la place de l'eau, dans le circuit de refroidissement de la tuyère est une opération techniquement facile à accomplir et permet de porter le gaz à 300°C ou plus." [4499] Metallurg n°11, novembre 2007.

CHARBON PULVÉRISÉ.

1) Un précurseur. Entre 1840 et 1845, à Bologne-le-Haut (52310), COLIN d'ARBOISSIÈRES a injecté du charbon pulvérisé dans un H.F., jusqu'à 10 % de la consommation de combustible. D'après Stahl und Eisen. du 08/09/1986, p.942.

COLIN Dessin tiré de l'article.

L'inventeur s'est soucié d'une question importante pour toute injection, à savoir la proportionnalité à respecter entre le débit de vent et la quantité de charbon à déverser dans le porte-vent. Il a donc équipé le système d'une vanne tournante qui permet de doser le charbon. En 1 on a probablement une première ébauche, améliorée en 2, où un tuyau équilibre la pression entre le silo et le porte-vent.

2) Une installation complexe.

Le charbon doit d'abord être réduit à l'état de poudre, c.-à-d. à une granulométrie de l'ordre de 150 à 250 microns. La pulvérisation se fait dans des broyeurs à boulets ou à barres, et la finesse du produit nécessite de sécher le charbon. Par ailleurs, cette finesse rend le charbon extrêmement sensible à l'inflammation spontanée en présence d'air, il est donc nécessaire que le broyage, le séchage et le transport se fassent dans une atmosphère neutre. Cet ensemble de conditions est généralement résolu en générant des fumées chaudes et neutres, puis en les admettant dans le broyeur. On peut aussi comme dans le cas décrit ci-dessous, utiliser les fumées des appareils à vent chaud, que l'on réchauffe à la température souhaitée. A la sortie du broyeur, ce gaz inerte transporte le charbon pulvérisé jusqu'à des filtres qui récupèrent le charbon. A partir de là, on arrive à l'injection proprement dite. Il existe alors plusieurs procédés (*) pour mesurer le charbon injecté, le proportionner globalement au débit de vent absorbé par le H.F., puis l'envoyer dans chaque tuyère par une conduite individuelle dans laquelle le débit de charbon est aussi proportionné au débit de la tuyère. Tous ces réglages et manipulations doivent se faire aussi longtemps que possible en atmosphère neutre, par exemple dans l'azote, jusqu'au moment où il faut bien utiliser de l'air comprimé pour l'injecter dans la tuyère. (*) A Dunkerque, procédé WURTH pour les H.Fx 2 et 4 et KLÖCKNER pour le H.F.3.

kobelco Tiré de Steel Technology international. 1995/1996.

Le circuit : 1 = réception du charbon. 2 = stockage. 3 = pulvérisation par broyeur à rouleaux. 4 = chauffage du gaz inerte. 5 = filtre à sacs pour récupérer le charbon pulvérisé et sortie du gaz inerte. 6 = stockage du charbon pulvérisé. 7 = stockage intermédiaire avant injection. 8 = stockage et réglage de l'injection globale. 9 = Un tuyau par tuyère pour injecter la charbon avec de l'air comprimé ou inerter le tuyau. Les matières : c = charbon. cp = charbon pulvérisé. a + co = air + combustible pour chauffer le gaz inerte. fa = fumées chaudes des appareils à vent chaud qui constituent l'essentiel du gaz inerte. gi = gaz inerte qui sèche le charbon dans le broyeur et le transporte jusqu'au filtre. gn = gaz neutre, par exemple de l'azote. ai = air comprimé qui transporte le charbon dans un tuyau, puis une canne jusqu'à la tuyère du H.F.

3) La combustion du charbon pulvérisé.

charbon Shenwang Pioneer technology

Une mini-caméra est installée devant l'oeilleton du porte-vent qui permet de voir l'intérieur du H.F.Sur cet échantillon de tuyères, on remarque les cannes d'injection et à leur extrémité, le jet de charbon pulvérisé. Les images sont trop petites pour voir les morceaux de coke au nez de la tuyère.

Les études en laboratoire et les prélèvements au nez de la tuyère dans la zone tourbillonnaire montrent que, généralement, une fraction imbrûlée du charbon sort de cette zone, ce que représente cette image :

tuyère

CP = canne d'injection de charbon pulvérisé. T = tuyère. ZT = zone tourbillonnaire. HM = homme-mort. P = particules de charbon dispersées dans le massif de coke. Z = zone d'égouttage. L = limite d'influence du charbon pulvérisé.

4) A Dunkerque, des résultats remarquables.

“La première mise en service industrielle (du charbon pulvérisé) a lieu en juillet 1983 sur le H.F.2, permettant un record de très faible mise au mille de coke dès juin 1985 (143 kg/tf de charbon, 333 kg/tf de coke dont 313 kg/tf de > 25 mm (*)). Depuis l'injection de charbon n'a cessé de se développer : équipement des autres H.FX (H.F.4 en février 1986 et H.F.3 en mai 1987), et augmentation de la capacité de broyage, avec adjonction d'un deuxième broyeur en novembre 1987. La maîtrise acquise au fil des années, tant sur l'installation de broyage, le transport et l'injection de charbon, que sur la marche du H.F., nous ont amené à 3 mois de marche du H.F.4 à moins de 300 kg/tf de coke > 25 mm de mai à juillet 1990, avec environ 25 kg/tf de petit coke (*) et 156 à 180 kg/tf de charbon. De plus la qualité de la fonte est remarquable, puisque le silicium est resté stable entre 0.2 et 0,3 %. Ces résultats sont le reflet de la fiabilité des installations de charbon, de la qualité des matières enfournées (aggloméré et coke) et d'une marche stable du H.F. obtenue par la maîtrise de la vidange du creuset et de la répartition gazeuse.” Introduction par François GRAFFEUILLE et autres, de la présentation faite aux Journées Sidérurgiques les 4, 5 et 6 décembre 1990.

mai juin juillet

production 8715 8669 8814 tf/jour

productivité 2,39 2,38 2,42 tf/jour/m3 utile

mise au mille totale 447 449 445 kg/tf

coke > 25 mm 294 286 270 kg/tf

petit coke 23 24 25 kg/tf

charbon pulvérisé 156 167 180 kg/tf

température fonte 1486 1489 1486 °C

Si fonte 0,255 0,282 0,208 %

S fonte 0.038 0,036 0,039 %

(*) Le petit coke (moins de 25 mm) est plus cendreux et moins résistant que le coke moyen. Pour cela l'habitude était d'éviter de la consommer au H.F. A Dunkerque, pour des raisons économiques on avait décidé de l'enfourner.

N'IMPORTE QUEL COMBUSTIBLE SOLIDE.

Pour favoriser la combustion de charbon injecté et/ou régler la basicité des cendres du produit injecté, un brevet prévoit "l'utilisation de mélanges de charbon et de lignite brun, et/ou de lignite noir, et/ou de tourbe, et/ou de cokes préparés à partir des matières précitées, avec un conditionnement en grains et finesse appropriée." [5370] p.3.

16-LES PLUS GROS HAUTS FOURNEAUX MONDIAUX.

mise à jour du chapitre : 21/05/2015.

Le 07/06/2013, la société coréenne POSCO met à feu, après réfection et remodelage, le H.F1 de Gwangyang. Ce H.F., avec un volume interne de 6000 m3 est, à ce jour, le plus gros du monde; sa production nominale est de 5,48 Mt/an.

HF1 Gwangyang La cérémonie d'allumage; au premier plan, le président de POSCO..

Critère de taille : Le critère pour déterminer la «grosseur» du H.F., est son volume. Pour des raisons historiques, on considère 3 volumes ; a) le volume total Vt, qui prend en compte tout le vide depuis la sole du creuset jusqu'au niveau de chargement (*); b) le volume interne Vi, qui est la mesure du vide depuis le débouché du trou de coulée dans le creuset jusqu'au niveau de chargement ; le volume utile Vu, qui prend en compte le vide depuis l'axe des tuyères jusqu'au niveau de chargement. Dans la littérature du 19ème s., on ne trouve pratiquement que le volume total, ce qui est dû en partie à ce que le trou de coulée était au ras de la sole (donc Vt = Vi). Par la suite on a émis l'idée que tout ce qui était en-dessous des tuyères n'était qu'un récipient pour la fonte et le laitier, et donc n'était pas «utile» ; d'où le volume utile. A partir d'environ la moitié du 20 ème s., d'une part on trouva nécessaire de laisser une garde de fonte en-dessous du niveau du trou de coulée (en particulier pour protéger la sole contre les courants de fonte liquide), et d'autre part les études montrèrent qu'il se passait pas mal de chose sous les tuyères et donc que cette zone n'était pas «inutile». Pour ces deux raisons on décida que le volume le plus pertinent à considérer était le volume interne, et c'est celui qui est donc en principe indiqué ci-dessous.

(*) Niveau de chargement : Il est situé à 1 m sous la grande cloche ouverte ; à 1 m sous les plaques (en position verticale) du gueulard à géométrie variable ; à 1 m sous la goulotte (en position verticale) du gueulard sans cloches.

Évolution historique du volume. Les H.Fx cités ici avaient été retenus dans une étude sur le profil du H.F. que j'avais faite dans les années 1980. Ces appareils, sauf le dernier, ne sont pas forcément les plus gros à la date indiquée ; ils sont plutôt représentatifs de leur époque : 1784 Le Creusot V = 41 m3.

1839 H.F. de GIBBONS dans le Staffordshire V = 141 m3.

1889 H.F. F d'Edgar Thomson, (Pennsylvanie) V = 552 m3.

1929 H.F.2 Ohio Works V = 1200 m3.

1960 H.F. 5 de Krivoï Rog Vi = 2002 m3.

1969 H.F. 3 de Fukuyama Vi = 3016 m3.

1971 H.F.4 de Fukuyama Vi = 4197 m3.

1973 H.F.5 de Fukuyama Vi = 4617 m3

1976 H.F.2 d'Oita Vi = 5070 m3.

2004, le H.F.2 d'Oita, après d'autres, redevient le plus gros H.F. avec Vi = 5775 m3.

Les H.Fx de Vi = 5000 m3 ou plus repérés en février 2015.

Lieu n° m3 ref Société Pays

Gwangyang HF1 6000 (14) Posco Corée

Huasheng HF1 5860 (12) Shagang Chine

Oita HF1 5775 (18) NSSMC Japon ex 4884 m3

Oita HF2 5775 (2) NSSMC (I)Japon

Pohang HF4 5600 (17) Posco Corée ex 3795 m3

Cherepovetz HF5 5580 (1) Severstal Russie

Caofeidian HF1 5576 (18) Shougang Chine

Caofeidian HF2 5576 (18) Shougang Chine

Kimitsu HF4 5555 (2) NSSMC (*) Japon

Schwelgern HF2 5513 (1) Thyssen-Krupp Allemagne

Fukuyama HF5 5500 (6) JFE (II) Japon

Gwangyang HF4 5500 (5) Posco Corée

Jingtang HF1 5500 (15) Shougang Chine

Jingtang HF2 5500 (15) Shougang Chine

Nagoya HF1 5443 (2) NSSMC Japon

Kakogawa HF2 5400 (8) Kobe Steel Japon

Kashima HF1 5370 (9) NSSMC Japon

Kashima HF3 5370 (9) NSSMC Japon

Dangjin HF1 5250 (12) Hyundai Corée

Dangjin HF2 5250 (12) Hyundai Corée

Dangjin HF3 5250 (18) Hyundai Corée

Pohang HF5 5220 (17) Posco Corée

Chiba HF6 5153 (7) JFE Japon

Kurashiki (*) HF4 5005 (6) JFE Japon

Krivoi Rog HF9 5000 (3) Arcelor-Mittal Ukraine

Fukuyama HF4 5000 (6) JFE Japon

Keihin (**) HF2 5000 (12) JFE Japon

Shanghai HF1 5000 (15) Baoshan Chine ex 4063 m3

Tobata HF4 5000 (2) NSSMC Japon ex 4250 m3

(*) ou Mizushima (**) ou Ogishima

(I) NSSMC = ex Nippon Steel et Sumitomo Metal (II) JFE = ex Kawasak iSteel et Nippon Kokan

Références : (1) INTERNET 2009. (2) Document NSC 2009 vérifié et parfois corrigé en 2015. (3) Steel Information Agency 2000 [3553] dans le Gloss. (5) Document Posco 2009 (6) Document JFE 2009 vérifié et parfois corrigé en 2015.(7) Document JFE 2003 vérifié et parfois corrigé en 2015. (8) Document Kobe Steel 2008. (9) Document Sumitomo 2007 ou 2008. (12) Internet janvier 20122. (14) DONG-A-ILBO 2013. (15) Liste UCAR, probablement années 2010. (17) Posco E & C. info 2105. (18) DEM-CFD Modelling of the ironmaking blast furnace. 2014;

Le HF2 de Schwelgern. Volume interne = 5513 m3. Diamètre creuset = 14,9 m.Production nominale 4,3 Mt/an. Après une campagne d'environ 21 ans et 78 Mt de production, le H.F. a été arrêté en juillet 2014. Thyssen-Krupp a annoncé le 20/10/2014 que le H.F. 2 était remis à feu après réfection

foto1_image_w886 https://www.thyssenkrupp-steel-europe.com/media/co...

Vue de l'intérieur du H.F. Au centre les phares sont portés par un plancher mobile utilisé pour remettre en place le revêtement réfractaire. Cette opération est terminée et l'on distingue deux zones; vers le bas des briques de couleur sombre, probablement à base de carbure de silicium, voire de carbo-nitrure; vers le haut des briques de couleur claire à base d'alumine et peut-être tout en haut de silico-alumineux.

krivoj-rog- hf 9 2012 bis am-krivoy-rog-tavba-na-vysoke-peci-c9

H.F.9 de Krivoy Rog, 5000 m3, dans sa halle de coulée circulaire "à la russe" en 2012.

17-LES BATTERIES DE HAUTS FOURNEAUX.

mise à jour du chapitre : 10/05/2015.

La batterie de H.Fx apparaît au 19ème s. à cause de l'augmentation de productivité de l'affinage ; en Grande-Bretagne, dès les dernières décades du 18ème s., le puddlage remplace l'affinage au petit foyer et la loupe passe de 20/25 kg à 250 ; il faut donc produire plus de fonte en un seul lieu. Plus tard, arrive le convertisseur BESSEMER où l'on produit 5 t de métal en moins d'une heure, contre 250 kg en 1h1/2 à 2 heures au puddlage. Il faut donc multiplier les H.Fx. D'où les 7 H.Fx de DOWLAIS vers 1830, les 14 H.Fx de BARROW-IN-FURNESS vers 1870, et à la même époque les 16 H.Fx du CREUSOT. Généralement, surtout en Grande-Bretagne, on aligne les H.Fx en une ou plusieurs rangées. Les H.Fx, «placés en ligne de 8 ou 10, ressemblent à un jeu d'orgues gigantesques exécutant un bruyant concert.» [5541] p.15..

Barrow 5 Bergbau und Hüttenkunde. GURL. 1884. p.131.

Mais ce n'est pas le cas partout. Vers 1860, à Rians, on ajoute 2 H.Fx au 2 H.Fx existants et voilà ce qu'on en dit : “Point d’alignement régulier comme on en voyait un peu partout, mais un quadrilatère parfait, avec une galerie supérieure qui mettait en communication ces appareils les uns avec les autres et supprimait toute descente inutile. L’ensemble constituait un gracieux monument, orné de motifs qui se correspondaient d’un élément à l’autre. La disposition n’était pas seulement ingénieuse, mais commode pour le service et réduisant la main-d’œuvre aux plus strictes proportions.” [2643], Site consacré aux descendants de Jules VAUTHERIN maître de forges de Lods. et fondateur de la Société des H.Fx Forges et Fonderies de Franche-Comté. 2012. La disposition du Creusot est dans le même style.

le creusot 1 Vers 1880.Ce sont des H.Fx montés sur colonnes; entre eux les appareils à vent chaud WHITWELL.

ROMBAS. En Lorraine annexée, la Rombacher Hüttenwerk est créée en 1888, probablement pour utiliser le procédé THOMAS pour le traitement de la fonte phosphoreuse. Entre 1890 et 1900, 7 H.Fx sont mis à feu. Après la victoire de 1918 la société devient française et la batterie est complétée à 8 H.Fx dans les années 1920. En France, c'est alors la plus grosse batterie en une seule ligne, et elle le restera.

rombachoefen industrie.lu bis Tiré de www.industrie.lu. Etant donné la date, il n'y a que 7 H.Fx,. Les 4 premiers à gauche ont des monte-charges verticaux, pour des wagonnets semble-t-il. Les 3 autres ont des monte-charges inclinés.

La tendance à construire des batteries importantes continue dans la première moitié du 20ème s.

GARY : Dans l'Indiana, sur le lac Michigan, du nom d'Elberth GARY, président de l'US STEEL lors de la création de l'usine au tout début du 20ème s.. ”À l'arrière du parc à Minerai et en parallèle sont 8 H.Fx -auxquels on ajoutera 8 autres H.Fx (*)-, chacun équipé de 4 Appareils à Vent chaud. Les H.Fx sont hauts de 26,8 m; la production journalière est de 405 t/H.F... Chaque trajet du Skip dure environ 60 sec. et sa Charge normale est de 3,2 t de Minerai, ou 2,7 t de Castine ou 1,6 t de Coke... Le diamètre du creuset est de 4,58 m au Creuset, celui du ventre de 6,56 m, et celui du gueulard de 4,88 m.. La pression du Vent est de 1,24 bar.” Scientific American, vol.101, n°24 (11.12.1909) p.441 et 450-451. (*) On ne construisit alors que 12 H.Fx.

Gary 1906 1 Photo US Steel

On est à Gary en 1904 ou 1905. L'un des H.Fx est construit, son voisin le sera là où nous sommes pour regarder. Chaque H.F. dispose de 4 appareils à vent chaud de type Kennedy. L'on voit ici la fondation circulaire de chacun des 8 appareils qui sont entre les deux H.Fx. : bel exemple de construction en série.

En 1964, on relève dans le rapport de la mission de Dunkerque : 4 H.Fx de 6,25 m; 1 H.F. de 7 m; 2 H.Fx de 7,60 m; 2 H.F.x de 8 m; 3 H.Fx de 8,60 m, soit 12 H.Fx..

En 1974, alors que plusieurs anciens H.Fx étaient hors d'usage, on ajouta le n°13, lui-même remplacé en 2005 par le n°14. La batterie actuelle comprend les H.Fx 4, 6, 8 et 14.

HF 14 GARY Photo US Steel

H.F. 14 de Gary. Il est alimenté par skips, contrairement à la plupart des H.Fx à grosse production (ici 8500/9000 t/jour) qui sont alimentés par bande transporteuse.On voit clairement la descente de gaz qui arrive sur un cyclone.

MAGNITOGORSK. Usine emblématique de l'industrie sidérurgique soviétique, elle est construite à partir de 1921 auprès de Magnitna gora, la montagne magnétique. “Ce qui sera la plus grande usine sidérurgique d’Europe sera construite dans l’Oural avec l’assistance technique de Arthur McKEE and Company de Cleveland, Ohio... L’usine sera située dans le district de la Magnet Moutain, et comprendra 8 H.Fx pour produire 2,5 Mtf/an.” [5266] avril 1931. P.670. L'usine est construite dans l'enthousisasme, comme le montrent beaucoup d'oeuvres (films -ainsi Magnitogorsk. Forgeage de l'homme nouveau-, récits, poèmes -ainsi Ourah l'Oural d'ARAGON-, etc.) dont la Ballade de Magnitogorsk, écrite en 1932, par un américain Hans EISLER, sympathisant communiste, venu faire la musique d’un film en URSS.

“Oural Oural Oural Oural

City of the Magnet Mountain Cité de la Montagne Magnétique

There is much steel Il y a beaucoup d’acier

The Party says Le Parti dit

Give us... steel ! Donnez nous... de l’acier !

The Komsomols answer Les Jeunes communistes répondent

Within the ordered time Dans le temps imparti

We will give you steel Nous vous donneront de l’acier.”

[2643] kees.bakker.pagesperso.orange.fr/Eislerivens.htm. 2013.

Le premier H.F. avait les dimensions suivantes : Ht = 30,5 m; Øcreuset, bas = 7,63 m, haut = 8,38 m; Øgueulard = 6,1m; Øgrande cloche = 4,27 m; angle des étalages = 82° 54’10”; angle de la cuve = 85° 42’ 46”. D’après [5266] janvier 1931. P.122.

L'état soviétique était favorable au développement de grandes structures : En 1991, on y décrit une batterie de 10 H.F. 2 H.Fx de 1180 m3 de volume. 1 H.F. de 1300 m3. 5 H.Fx de 1370 m3. 2 H.Fx de 2014 m3. D'après Iron and steel works in the USSR. p.54. Parfois surnommé le "Pittsburgh soviétique."

magnitogorsk bis smilingfacesometimesbutonlysometimes.blogspot.fr

WATENSTEDT, une kolossale batterie !, est née dans les années 1930, quand le régime nazi tenta de créer une grande usine qui n'utiliserait que du minerai allemand : On écrit en 1939 : “L’usine sidérurgique la plus grande d’Allemagne sera l’usine Herman GOERING à Watenstedt (Basse Saxe)... La première des 4 unités sera mise en marche au milieu de 1940. Chaque unité aura 8 H.Fx... avec une capacité de fusion de 4Mt de minerai pour produire 1 Mtf (rendement 25 % à cause de l'utilisation du minerai local et pauvre).” [5317] p.11. “A la fin de la guerre 12 des 32 H.Fx (4 unités de 8 H.Fx) projetés étaient en marche et 4 autres en construction.” Klaus NEUMANN. Shifting memories; The nazi past in New Germany. Université du Michigan. 2000. Parfois surnommé le "Magnitogorsk allemand."

Watenstedt zwangarbeit-in-niedersachsen.eu

Avec l'augmentation des productions unitaires due à l'emploi d'un minerai plus riche et à l'augmentation des dimensions des H.Fx, la batterie géante est devenue inutile. L'usine actuelle qu'on appelle Salzgitter, ne comprend que 3 H.Fx

Salzgitter Bundesarchiv B 145 Foto 10 140.

FUKUYAMA. Ville du Japon sur la Mer Intérieure. Au début des années 1960 la société Nippon Kokan y installe une usine sidérurgique sur une presqu'île artificielle.

Fukuyama bis Google Earth Les H.Fx se trouvent entre h et h.

De 1966 à 1973, on érige une batterie de 5 H.Fx, chiffre modeste à côté de ce qu'on a vu ci-dessus, mais qui révèle une autre évolution : à partir du début des années1960, commence au Japon une course à l'augmentation de volume des H.Fx; c'est par là que l'on va augmenter la capacité des usines, et non plus par l'augmentation du nombre de H.Fx. A Fukuyama, on trouve en 1975 : le H.F.1 (2323 m3), le H.F.2 (2828 m3), le H.F.3 (3016 m3), le H.F.4 (4197 m3) et le H.F.5 (4617 m3). On voit clairement l'accroissement de volume dans le temps, d'autant plus qu'on en est à la deuxième campagne du H.F.1, alors qu'il a commencé sa carrière en 1966 avec une capacité de 2004 m3. Le H.F.5 est annoncé comme le plus gros H.F. mondial et en 1974 il produit régulièrement, en moyenne mensuelle, plus de 10.000 t/jour, avec un maximum de 12.195 t/jour au mois d'août .C'est un record mondial. D'après Large capacity blast furnaces at Nippon Kokan, par M. HIGUCHI et autres.

L'augmentation de la capacité des H.Fx se poursuit (voir supra le chapitre Les plus gros Hauts fourneaux mondiaux); à Fukuyama cela -avec aussi un certain tassement de la production- conduit à l'arrêt du H.F.1 En 1966, la société JFE Steel Corporation, qui a regroupé Nippon Kokan et Kawasaki Steel, annonce pour Fukuyama le H.F.2 (2828 m3), le H.F.3 (3223 m3, avec reconstruction à venir et agrandissement à 4300 m3), le H.F.4 (5000 m3) et le H.F.5 (5500 m3). .

. fukuyama jfe-steel.co.jp bis jfe-steel.co.jp.

Après ces chiffres il est paraît clair que les batteries de H.Fx à venir seront composées de gros H.Fx peu nombreux. C'est déjà le cas de deux installations sur site vierge relativement récentes : en Chine à Caofeidian (2 H.Fx de 5576 m3) et en Corée à Danglin, le constructeur d'automobiles Hyundai finit de construire une batterie de 3 H.Fx de chacun 5250 m3

18a)-PLUS SUR LES HAUTS FOURNEAUX.

mise à jour du chapitre : 14/ 04/2015

I-COMMENT TÂTER LA FONTE DU HAUT FOURNEAU.

«Ce qui prouve cette exsudation épidermique, c'est l'usage inconscient (!) que font de leurs mains, les ouvriers des H.Fx, quand ils les passent rapidement dans la fonte en fusion, pour savoir si la coulée est bonne.» Texte du Dr A.-T. BAYONNE A.-T., p.43 dans De l'ignium ou magnétisme animal. Cocharoux à Auch. 1884. «Tâter» la fonte n'apporte évidemment aucune information ni sur la température, ni sur l'analyse du métal ; c'est donc un exercice inutile et dangereux. Toutefois cette affaire prend un autre tour avec cette citation : « Tout le monde a entendu dire que les ouvriers fondeurs s'amusaient parfois, pour étonner les spectateurs, à tremper leur doigt dans cette fonte en fusion , qui enflammerait instantanément un objet quelconque. Le fait est possible, en voici l'explication : la sueur qui entoure le doigt ou l'humidité qu'on y dépose en le mettant préalablement dans la bouche prend l'état sphéroïdal à cette haute température et empêche la fonte liquide de toucher la peau.» [1754] t.I p.30. J'ajouterai que pour ma part, cette histoire, non avérée, relève de la légende, mais peut-être en trouvera-t-on un jour un témoignage auquel on pourra faire foi ?

II-LE FEU À PERCÉ AU GUEULARD.

Episode de la mise à feu de l'ancien H.F. au gueulard ouvert et alimenté au charbon de bois ; d'après [2224] t.III p.584. C'était le signe qu'au niveau du gueulard, le charbon de bois, qui constituait l'essentiel de la charge de mise à feu, était déjà à une température très élevée. On pensait que cela était nécessaire pour échauffer l'ensemble de la masse du H.F. Avec le gueulard fermé avec sas, il ne peut y avoir le «feu au gueulard » qu'en cas d'incident qui a provoqué l'ouverture intempestive des pipes de purge, voire des clapets d'xplosion. Par ailleurs, il n'y a bonne marche que si la température du gueulard reste à un niveau assez bas, mettons entre 150 et 200 °C, ce qui réduit les risques d'inflammation du gaz. Un souvenir de Senelle. En décembre 1960, on remet en route le H.F.1. Quelques heures après la mise en route, le machiniste du monte-charge, qui, de sa cabine voit le gueulard, signale qu'à chaque enfournement, il y a des flammes autour de la benne Stähler : il y a bel et bien le « feu au gueulard », ou plutôt une température assez élevée tout en haut de la cuve, pour permettre au peu de gaz qui s'échappe de s'enflammer. Pourquoi cela ? Il est probable que, pour une raison inconnue, la charge de mise à feu était plus perméable que de coutume, et la mise en allure mesurée par la pression du vent, a été trop rapide, ce qu'on ne pouvait constater faute d'avoir à l'époque, une mesure de débit de vent. L'incident a d'ailleurs été résolu en diminuant la pression de vent.

III-QUAND LE GUEULARD DU HAUT FOURNEAU ÉTAIT OUVERT.

Au H.F., situation qu'il est difficile d'imaginer aujourd'hui : au sommet de l'appareil une plateforme, parfois exiguë entoure un trou béant protégé par un mur et dans lequel un, des, chargeur(s) déverse(ent) minerai et charbon de bois; de ce même trou sort un flot variable de vapeurs qui s'enflamment ou s'éteignent. Ces conditions qui étaient habituelles jusque dans le courant du 19ème s., ont parfois perduré jusqu'à la fin du siècle. L'image du H.F. fumant sans cesse a survécu bien plus longtemps, puisque vers 1980, à Dunkerque, un visiteur, regardant les gueulards me dit : où est la fumée ? De nombreuses descriptions ont été faites sur ce sujet; voici quelques textes. Une description par H.G. WELLS : “Avant que nous ayons installé des cônes sur les gueulards et récupéré le gaz... les flammes jetaient des éclats en sortant des gueulards -que dire ?- le jour des piliers de nuages, fumée rouge et noire, la nuit des piliers de feu.” [5466]. De quoi faire peur. «Châtelon est l'endroit le plus pittoresque du val d'Aoste, par lui-même et ses environs. Nous y entrons presque toujours de nuit, et de nuit, les H.Fx qui jettent des flammes ci et là dans le fond d'une gorge, donnaient à ce paysage nocturne un caractère infernal.» [QBV] p.312 et 313.

Un aperçu poétique :

”And far in the hazy distance “Et loin dans la brume distante

Of that lovely night in june, De cette charmante nuit de juin

The blaze from the flaming furnace La flamme du fourneau embrasé,

Gleamed redder than moon.” Ondulait plus rouge que la lune.”

Tiré de The bridge par H. LONGFELLOW; extrait mis en exergue d'un texte sur le H.F. de 1875 à Mondaycreek, Ohio. Traduction M. BURTEAUX.

Zabrze_koksofen Deux H.Fx de Haute-Silésie vers 1830; on distingue le gaz qui brûle à la sortie des gueulards. La tour pyramidale entre les H.Fx renferme l'appareil de chargement; probablement une balance à eau. Figure tirée du site Early birth places.

Un éclairage gratuit :Les témoignages sont nombreux, lors d'un voyage en Écosse, H. TAINE écrit : «Aux approches de Glasgow, cheminées innombrables, H.Fx flamboyants; j'en compte 16 en un tas.» [5484] p.373. «Des H.Fx en activité vomissent de longues flammes bleuâtres (*) : autant de lampadaires éclairant de loin en loin une immense nécropole.» Dans 'Les professions et la société en Angleterre.' LECLERC Max. Armand Colin. 1894. Plus technique : “Nous connaissons (en 1892) un établissement où la moitié des H.Fx marche à gueulard ouvert... Dans ce cas, on a soin d’installer des prises de gaz à grande section, complétées par un tirage (une aspiration) énergique, de telle sorte que la presque totalité des gaz arrivés au gueulard y soit attirée sans pourtant qu’il y ait aspiration d’air. Si cet équilibre pouvait être effectivement atteint, on y trouverait évidemment avantage, aussi bien sous le rapport de la construction que de l’exploitation, à supprimer les appareils de fermeture (**); mais si cet équilibre est possible théoriquement, mille circonstances dans la pratique, viennent l’altérer.” [138] série 9. t.II. 1892. p.14 et 15. (*) C'est la couleur de la flamme de monoxyde de carbone. (**) Le cup and cone qui était utilisé pour fermer le gueulard était considéré alors comme peu fiable.

On y a expérimenté l'Inflammation spontanée : «Le phénomène d'inflammation spontanée s'observe dans les H.Fx de fonte des mines. Au moment où je l'observais, les matières minérales se trouvent assez affaissées (*) pour laisser dans le lit du fourneau un espace libre que traversait l'air inflammable (**) dans son état transparent, mêlé sans doute à d'autres gaz : il était à la chaleur brûlante, car il charbonnait, mais sans flamme, de petites pièces de bois ou de papier, par son courant . Il excluait l'air atmosphérique de cet espace et jusqu'un peu au-dessus du dehors, puis à leur contact paraissait la flamme.» [JIP] p.118. (*) Abaissées à cause de la descente de la charge. (**) A l'époque c'était le nom de l'hydrogène, mais de fait la partie inflammable du gaz du H.F. est principalement du monoxyde de carbone.

IV-UN CANON POUR SAUVER UN HAUT FOURNEAU.

Le fourneau Lucy (jusqu'au début du 20ème s., les H.Fx américains étaient souvent désignés par un prénom, de femme puisque pour les Anglo-Saxons, le blast furnace est du genre féminin) à Pittsburgh, "était gelé depuis le creuset [L] jusqu'au haut des étalages [L] , soit sur 7,6 m de hauteur. Tous les efforts pour sauver le H.F; avaient été vains et le désagréable travail de vidange avait été commencé; l'on en était à 1,8, peut-être 2,4 m en hauteur, quand le chef fondeur demanda un canon. Un mortier fut fourni par l'arsenal et l'on commença à tirer dans la masse gelée; un grand nombre de coups furent tirés, faisant tomber des morceaux de garni [L] mais peu à peu la masse devint pâteuse et les boulets s'y enfonçaient. Le chef fondeur mit une grande charge de poudre, dama dans le mortier des déchets de coton et au-dessus il plaça un morceau de minerai d'environ 25 kg. Ce nouveau tir abattit le garni et Lucy respira de nouveau librement... Autant que l'on sache aucun brevet n'a été pris pour ce procédé." [5383] p.59 et 60.

canon bis Cast Iron FEARN p.4

Mortier du 18ème s. à Portsmouth

V-UNE RÉPARATION EN MARCHE AU HAUT FOURNEAU .

La paroi du H.F.1 de la Société des H.Fx de Monceau-sur-Sambre, Belgique, était constituée d'une chemise réfractaire de 60 cm et d'une enveloppe extérieure en briques percée d'ouvertures pour l'aération; entre les deux était ménagé un espace vide de 65 cm. On décida une réparation à cause de l'usure rapide de la chemise réfractaire. “Profitant de cet espace annulaire, on a placé sur les voûtes des embrasures un cercle en fonte formant marâtre composé de segments boulonnés ensemble, de 5 cm d'épaisseur. Sur cette base on a établi contre la chemise un revêtement réfractaire de 24 cm d'épaisseur que l'on a maintenu par un système composé de génératrices et de cercles en fer plat... Ce travail a été accompli en pleine marche et mené à bien en trois semaines seulement, sans nécessiter le moindre arrêt.” [5439] 27/10/1889 p.4.

VI-UN TREMBLEMENT DE TERRE.

A San-Rafael, Mexique; vers 1850. “Un violent tremblement de terre est venu un jour imprimer au H.F. de larges oscillations de l'est à l'ouest, une série de secousses qui déplaçaient le gueulard d'un m environ à droite et à gauche de la verticale, pendant 30 à 40 sec. Ces mouvements ont eu pour effet immédiat de tasser les charges en produisant au même instant (au gueulard) une flamme longue de 25 à 30 m, parsemée d'une foule d'étincelles et de flammèches. Il y avait au gueulard un vide de 5 charges qu'on s'est empressé de remplir (*)... Le résultat du tassement subit des charges a été la production de fonte blanche pendant deux coulées, et après cela le fourneau a repris son allure ordinaire de fonte graphiteuse.” [1421] t.9 IV-1863. p.501. (*) L'importance du tassement est probablement dû à l'emploi du charbon de bois, qui a été broyé par les secousses du H.F

VII-ZINC ET HAUT FOURNEAU.

«Si le lit de fusion contient du zinc (800 g/t dans le minerai lorrain; 200 g/t pour les minerais riches), l'oxyde de ce métal est réduit vers 1100°C... cette température est supérieure à celle de sa vaporisation (932°C d'après TROOST), il est entraîné sous forme de vapeur par le courant gazeux. Cette réduction et cette vaporisation du zinc absorbent une grande quantité de chaleur... Le zinc volatilisé s'oxyde en grande partie dans les régions supérieures de la cuve au contact de la vapeur d'eau et de l'acide carbonique.» [182] t.II p.21. Le zinc et l'oxyde de zinc sont en partie, 1) éliminés par le gaz du gueulard , 2) déposés sur les matières de la charge et descendent vers le bas du H.F. avec nouvelles réduction et volatilisation (c'est donc un recyclage), 3) déposés en haut de cuve, ou, mélangés à d'autres poussières, ils forment des cadmies, qui peuvent être à l'origine de la formation de garnis. Le zinc métal, qui est liquide à 433 °C (d'après TROOST), peut se trouver dans cet état vers le haut de la cuve du H.F., il vient alors se mettre entre les briques du garnissage. Au H.F.2 de Senelle, lors d'une réfection, on a trouvé des plaques de zinc logées entre boîtes de refroidissement et briques.

Enlèvement des cadmies ; une ancienne méthode. «Ces dépôts augmentent sans cesse et il vient un moment où ils gênent la descente des charges au point qu'il est nécessaire de les enlever. Pour cela, on ralentit (*) la marche et un ouvrier descend à l'intérieur du fourneau avec les outils nécessaires : il n'est inutile, croyons-nous d'insister sur les dangers que peut présenter une telle opération.» [5482] p.260, note 3. (*) Etonnant ; n'est-ce pas plutôt un arrêt complet du soufflage ?

Traitement du minerai de zinc au H.F. “On a cherché à traiter le minerai de zinc au H.F. marchant à gueulard fermé en consommant des minerais grillés et de la chaux vive pour éviter la production de gaz carbonique. En soutirant les gaz chargés de vapeurs de zinc à quelques mètres au-dessus des tuyères, on avait espéré recueillir le métal dans des chambres de condensation, mais on dû y renoncer car on n'obtenait que de l'oxyde et des sous-oxydes de zinc.” [4728] t.8 1888. p.1135 et 1136.

VIII-TRAITER LA FONTE DÈS SA SORTIE DU HAUT FOURNEAU.

Il est intéressant d'essayer d'obtenir le produit final dès la halle de coulée du H.F., ou au moins de soulager le travail d'affinage

Un objectif ambitieux : supprimer l'affinerie. “Le procédé ELLERHAUSEN consiste à convertir en fer malléable la fonte coulant du H.F. par un simple ajout de minerai de fer granulé.” [5164] p;860 et 861. "Sur le sol de la halle de coulée, une table en fonte de 5,5 m de diamètre tourne, mue par une machine à vapeur. A la partie supérieure se trouvent des séparations qui forment des cases de 50 cm de large et profondes de 13 cm." [5355] 20/02/1869 p.113. La fonte et le minerai sont déversés en même temps sur la table. On récupère des gâteaux de fer malléable d'environ 10 kg.

Une expérience de même nature. Au 20ème s., divers essais ont été faits pour traiter la fonte dès la coulée du H.F. En 1983, au H.F.2 Dunkerque, on a réalisé des essais de désiliciation de la fonte par introduction d'aggloméré fin dans la rigole pendant que la fonte coulait. Les résultats métallurgiques ont été satisfaisants, avec une teneur finale en silicium de 0,15 % à 0,20 %, contre une teneur initiale de 0,50 à 0,55 %. Un inconvénient très sérieux est de produire un laitier très siliceux et agressif visà vis du revêtement réfractaire des rigoles et des poches à fonte.

HF2 DK photo USINOR

La halle de coulée du H.F.2 de Dunkerque pendant la désiliciation : beaucoup de fumées malgré une aspiration importante.

On peut aussi traiter la fonte dans la poche qui vient d'être remplie. “Le traitement de minerais de fer pauvres et contenant beaucoup d'alumine et de silice a été accompli de façon remarquable à Corby et EbbVale (Grande-Bretagne). Le point le plus important du procédé BRASSERT consiste en l’emploi de soude. Les minerais sont réduits au H.F. sans égard à la teneur en soufre de la fonte... Dans le laitier, le rapport de la silice à la chaux est égal à 1. La teneur moyenne de la fonte en soufre est diminuée de 0,3 % à 0,13 %, par addition d’un mélange de soude, de spatfluor et de chaux, au fond de la poche de 65 t qui reçoit la fonte,” [5317] p.25

IX-SONDAGE DES TUYÈRES.

Le haut-fourniste est toujours intéressé par les phénomènes qui se passe au nez de la tuyère : une méthode simple peut être utilisée si toutefois (quand le H.F.est en marche), la pression du vent n'est pas trop élevée. Telle que je l'ai connue à Senelle vers 1960, cette opération consiste à enfoncer dans la tuyère une barre d'acier d'environ 2 cm de diamètre, et de la retirer rapidement. Quand la barre est sortie on y voit des régions froides ou chaudes. Au Creusot. Les H.Fx sont arrêtés pour grève du 20/09 au 10/10/1899. Le 10/10, « pour se rendre compte de l'état des fourneaux, on fit passer des baguettes par les tuyères. Dans 3 fourneaux elles entraient facilement, dans le 4ème, qui avait eu du tirage, elles rencontraient de la résistance au centre. Partout les baguettes sortaient chaudes mais noires (*). » [5439] 09/11/1899. p.6126. (*) C'est l'état normal d'un H.F. à l'arrêt quand il n'y a pas de tirage intempestif. Aux États-Unis. SWEETSER, dans son livre Blast furnace pratice, 1938, donne deux exemples de sondages en marche, dans un H.F. de 186 pouces (4,72 m) de diamètre de creuset et la barre va jusqu'au centre. A partir de la tuyère :

Avant la coulée : 30p/facile/chaud 42p/facile/froid 21p/dur/chaud Entrée 22 s Sortie 15 s Après la coulée : 90p/facile/froid 3p/facile/chaud " 8 s " 6 s

p = en pouces la longueur de la zone. Facile/dur = concerne la pénétration de la barre. Entrée et Sortie = durée d'enfoncement puis de retrait de la barre en secondes.

X-LA GUEUSE.

Pendant longtemps la gueuse a été le produit du H.F.; jusqu'au début du 19ème s., c'était une barre de métal, souvent de section triangulaire qui pesait jusqu'à un maximum de une tonne. Par la suite l'augmentation de la production par coulée, et pour faciliter la manutention, on ménagea un grand nombre de moules à chaque coulée de façon à obtenir des barres courtes pesant de 20 à 30 kg. Quand l'essentiel de la production de fonte fut livrée en liquide à l'aciérie, seuls les H.F. produisant des fontes pour refusion au cubilot ou des fontes spéciales continuèrent à produire des gueuses.

gueuse Encyclopédie. Fourneau à fer.

La pesée de la gueuse au 18ème s. Après la pesée, elle sera posée sur des rouleaux de bois, qui serviront à la transporter à l'affinerie.

Gueuse china.cn

2014. Stock de gueuses proposées à la vente sur un site chinoi

Ci-dessous les variantes orthographiques et des traductions de gueuse, rencontrées à l'occasion de recherches pour le Glossaire du H.F. Elles sont disposées de façon à faire apparaître, des filiations autant qu'il se peut

GUEUSE 001

XI-LA FONTE LIQUIDE VA JUSQU'À L'ACIÉRIE.

Titre bizarre pour un sidérurgiste du temps présent, mais on considère ici la fin du 19ème s., où l'aciérie BESSEMER ou THOMAS recevait de la fonte solide et disposait de cubilots pour la fondre avant de l'enfourner au convertisseur. En 1898, on parle de Train de fonte en fusion : «La première charge de métal chaud a été enfournée le 1er juin dernier, après avoir été transportée par le chemin de fer Union des H.Fx de Duquesne (batterie de H.Fx près de Pittsburgh), située à 8 km de l'usine de Homestead (où est l'aciérie). Les opérations consistant à couler le métal à Duquesne dans des wagons-réservoirs... Ces wagons sont de 15 t (poids de fonte transportée) et ont l'écartement normal. Il faut 6 ou 7 de ces wagons poches ou réservoirs pour chaque coulée de H.F. Ils forment un train qui est traîné par une locomotive à Homestead et conduit dans la salle de mélange (là où est le mélangeur dans lequel on verse la fonte). Le métal fondu est couvert d'une couche de poussière de coke qui en empêche le refroidissement pendant le trajet... Il faut 40 minutes depuis la coulée au H.F. jusqu'au moment où le mélangeur est chargé.» [5439] 11/08/1898 p.4123 et 4124. On évoque ausi un Processus continu: ”Le processus à l’usine de Duquesne est un processus continu, et le métal fondu doit être transporté sans délai. Après le mélangeur, la fonte liquide continue sa course vers le département BESSEMER ou le département des fours MARTIN.” [4448]. En 1929, Science et Vie (n° de juillet p.35 et 36) nous fait mesurer le progrès en quelques années : à Jones Laughlin Cy un transport de 6 km par “bennes” pesant 87 t et transportant 90 t de fonte, et surtout l'exemple de la figure ci-dessous.

transport fonte Tiré de Sciences et Vie.

Ce qu'on appelle un "wagon spécial" en 1929, est désigné de nos jours par poche-torpille ou torpille, et le poids de fonte transportée atteint 450 t.

Ce processus peut aussi concerner une usine où la fonte est traitée au four électrique : «L'usine d'Arraya (Espagne) possède un H.F. au bois de 16 t/jour et la fonte coulée de cet appareil est conduite directement au four électrique.» [5439] 04/04/1907. p.379.

XII-DE LONGUES CAMPAGNES.

Pour un H.F., la campagne est une période de temps débutant par une mise à feu et se terminant par une mise hors feu pour des raisons diverses qui sont, pour les H.Fx modernes, l'arrêt définitif du H.F., la reconstruction complète ou la réfection s'accompagnant de modifications importantes. Il y a donc une certaine imprécision dans la définition de la campagne, sans compter que certaines grosses réparations, comme le remplacement plus ou moins systématique de plaques de refroidissement, peuvent prolonger sensiblement une campagne, biaisant ainsi les comparaisons. Pour les anciens H.Fx au charbon de bois, la fin de la campagne (souvent confondue avec le “fondage”), était souvent déterminée, soit par les approvisionnements (la productivité des charbonniers était faible et ne permettait pas d'alimenter le H.F. en continu), soit par le manque d'eau pour actionner la roue hydraulique, et, bien sûr comme pour le H.F. moderne, pour réfection ou transformation; on peut donc trouver une campagne de 6 mois pour le H.F. mal loti, et une campagne exprimée en années pour celui qui ne manque de rien. Les exemples qui suivent sont des données brutes, souvent sans référence aux raisons qui ont donné le signal de fin de campagne.

CORNWALL. A Cornwall, comté de Lebanon, Pennsylvanie. “Cornwall Furnace est l'unique survivant de l'ancienne sidérurgie américaine, construit à l'origine par P. GRUBB en 1742, le fourneau a subi une rénovation complète en 1856-1857, et a été arrêté en 1883.” www.cornwall ironfurnace.org.

cornwall 001 cornwall bis Johngensorphotos.com.

R = rampe d'accès au gueulard pour le minerai et le combustible.

LE CREUSOT. "Le dernier H.F. reconstruit est celui qui, jusqu'alors, avait eu la plus longue marche. Allumé le 9 août 1879, par M. Ferdinand DE LESSEPS, il ne fut mis hors feu que le 8 mars 1897. C'est donc une campagne de près de 18 années pendant laquelle, en dehors des accidents inhérents à tous les fourneaux, on ne fut obligé que de refaire -en marche (*)-, une seule fois, le creuset (*) et une partie des étalages." [779] p.26. (*) L'exp. «en marche» est ambiguë car on ne peut refaire le creuset sans arrêter le soufflage c.-à-d. sans mettre le H.F. «à l'arrêt» ; il faut comprendre que cette réparation, comme celle des étalages, n'a pas marqué la fin de la campagne.

creusot campagne bis La France au Travail; p.6

W= appareil à vend chaud WHITHWELL. P = pont de chargement commun à 2 H.Fx. L= locomotive chargée de l'évacuation du laitier.

MONT-SAINT-MARTIN n°5.. «Le H.F. 5 des Aciéries de Longwy, qui a été éteint le 5 juillet dernier, était à feu depuis le mois de janvier 1884. Il a donc fourni une campagne de 20 ans 6 mois et 5 jours, pendant laquelle il a produit la quantité respectable de 483.531 t de fonte ! On peut considérer ces chiffres -tout au moins celui de la durée- comme un record de la longévité des fourneaux en France.» [5439] 08/09/1904. p.1060.

MSM 5 et 6 001 bis Photo Longwy Luxemborg p. 25.

TUBARAO n°1. «Siemens VAI modernise le H.F. qui dans le monde, a eu la plus longue campagne... Le H.F. 1 de l'usine d'ArcelorMittal à Tubarao, au Brésil, a fonctionné pendant 26 ans, avec une production totale de 85 Mt de fonte.» www.siemens.com/innovation/... /worlds-oldest-blast-furnace. 2010. L'allongement de la durée de la campagne nécessite de rechercher les moyens de limiter l'usure de l'appareil ; en 2004, l'usine, alors CST (Companhia Siderurgica de Tubarao), publiait un article où l'on annonçait l'objectif d'une campagne de 25 ans. Résumé de l'article : «On décrit des mesures variées adoptées pour garder la maîtrise de la température (de la paroi) du creuset du H.F. 1. Cela peut se faire 1) en améliorant la perméabilité de l'homme-mort par l'enfournement de coke de très bonne qualité et le maintien d'un important flux de gaz au centre du H.F. ; 2) en veillant a avoir une descente des charges stable (*). L'expérience montre également que l'augmentation de la mise au mille de coke est efficace car elle accroît le flux de chaleur vers le creuset, favorise le flux central et augmente la perméabilité au gaz de l'ensemble du H.F.» linknovate.com. (*) Pour ces points voir le chapitre 14-La circulation du gaz et le mouvement des matières.

Tubarao n°1 bis Photo Siemens.

Le H.F.1, construit avec l'aide de Kawasaki Steel a été conçu pour une production de l'ordre de 3 Mt de fonte par an; pour cela il faut 4 trous de coulée, d'où les deux halles de coulée HC, avec chacune deux trous de coulée.

18b)-ENCORE PLUS SUR LES HAUTS FOURNEAUX.

mise à jour du chapitre : 09/ 06/2015.

I-LA TRANSITION DU CHARBON DE BOIS AU COKE.

En France, tout au long du 19ème s ., le pourcentage de H.Fx au charbon de bois ira en diminuant. Cette évolution se fait d'une manière qui peut paraître paradoxale parce que jusqu'à la fin des années 1840, le nombre de ces H.Fx augmente mais le nombre de H.Fx au coke croît plus vite. A partir des années 1850 le nombre de H.Fx au charbon de bois diminue inexorablement, mais quelques uns comme celui de Ria fonctionneront jusque dans les années 1920.

Nombre de H.Fx total charbon de bois coke mixte (ch. de bois + coke)

1819.....................350 348 2 -

1856.....................591 385 120 86

1895...................... 99 7 89 3

D'après Glossaire du H.F. Tableau H2.

En France l'évolution sera plutôt lente 1) à cause de l'engouement des utilisateurs pour l'utilisation du «fer au bois», 2) pour l'intérêt des propriétaires de forêts, dont la fabrication de fonte était la seule possibilité de valorisation, 3) par manque de capital. En 1860, le traité de libre échange avec la Grande Bretagne, qui permit l'introduction de fer anglais à bon marché, précipita le mouvement de réduction des H.Fx au charbon de bois. L'augmentation du nombre de H.Fx au coke se fit pour beaucoup par des constructions nouvelles. Il y eut cependant pour certains H.Fx la transition du charbon de bois au coke, c'est l'objet de ce sous-chapitre.

IM HF au ch. de bois cours JORDAN pl.XIV.

"H.F. dit léger projeté vers 1862 pour le bassin de la Moselle, par MM. THOMAS et LAURENS (ingénieurs ECP), La sole le creuset et l'ouvrage carré sont en pierre poudingue de Huy. Les étalages sont en pisé réfractaire ...L'enveloppe en tôle maintient le tout." JORDAN p.25 et 26.. T = trémie de chargement; c et c = colonnes en fonte qui supportent la cuve par l'intermédiaire de la marâtre courbe m.

Une transition progressive : “Au fourneau de La Guerche, la Cie BOIGNES est parvenue à remplacer 3/7èmes du charbon de bois que consommait ce H.F. par une égale quantité de coke, et cela sans altérer la qualité de la fonte.” [1932] t.1 p.xiii.

IM HF au coke Cours JORDAN pl.XVI.

"Ce H.F. était en 1857 le n°1 de l'usine de Saint-Louis près de Marseille. Sa capacité intérieure était de 90 m3 et il produisait en 24 heures 16 t de fonte très grise." JORDAN p.28.

Comparaison des deux H.Fx. L'examen des deux schémas montre qu'on ne peut pas considérer deux systèmes 1) charbon de bois et ancienne construction et 2) coke et construction moderne. En effet le H.F. au coke, bien qu'à tour ronde, a gardé la construction massive héritée du H.F. du 18ème s., alors que le H.F. au charbon de bois a une structure plus légère grâce à l'emploi du métal (marâtre en fer et colonnes en fonte).

L'économie en question. En passant du charbon de bois au coke, on peut compter sur « une réduction fort sensible du fonds de roulement dont l'intérêt doit être compté à 6 % à charge du prix de revient de la fonte. Les approvisionnements en combustible végétal entraînent des dépenses qui précèdent son emploi de 13 à 18 mois (*) ; tandis qu'avec le coke, dont les approvisionnements peuvent se renouveler tous les 3 mois, la durée des avances à faire pour les achats serait réduite au moins au cinquième.» [5517] 11/04/1888. p.622. (*) Il faut prendre en compte l'abattage des arbres, le séchage du bois, la fabrication du charbon et son transport, et de plus il n'y a jamais assez de personnel pour produire en une fois tout le charbon nécessaire pour un fondage. Il faut donc faire un stock dans la halle à charbon, avec le risque d'incendie.

II-UNE AMBIANCE DE HAUT FOURNEAU.

«Les H.Fx sont en pleins activité : c'est une chaleur à brûler la moustache, rien qu'en y regardant de loin.» [QBV] p.73. «Autour de ces H.Fx il n'y a que des hommes robustes qui puissent tenir quelques années.» [QBV] p.74.

IMG_ambiance date et usine inconnues

Le fondeur tient une baguette dont l'extrémité est épaissie par du laitier qui s'est figé. Il vient peut-être de nettoyer les bords de la rigole mère en faisant tomber dans le flot de liquide une "cotelette" de laitier, c.-à-d. un morceau de laitier solidifié sur le bord de la rigole..

III-LA PROTECTION DU HAUT DE CUVE.

Voir ci-dessus le chapitre construction du haut fourneau.

IV-L'EFFUSEMENT DU LAITIER.

“Les laitiers produits lors de la fabrication de fonte hématite pour le procédé BESSEMER contiennent une teneur inhabituelle en chaux (*). Le fait qu’ils tombent en morceaux quand ils sont exposés à l’air est la preuve de la surabondance de chaux.” [5164] p.450. (*) La fonte pour BESSEMER devait contenir le moins possible de soufre. La forte teneur en chaux favorise l'absorption du soufre par le laitier.

De quoi parle-t-on ? Dans le laitier de H.F. solidifié, on trouve différentes combinaisons de silicates ou d'aluminates, voire de silico-aluminates ; l'une de ces combinaisons est l'orthosilicate de chaux, ou silicate bicalcique de formule 2CaO.SiO2., avec un rapport chaux/silice égal à 2, alors que ce même rapport était de 1,4 dans le laitier obtenu en Lorraine avec la fonte THOMAS, et qu'il est inférieur à 1,3 dans le laitier des H.Fx alimentés en minerai riche. La formation du silicate bicalcique est favorisée par une forte proportion de chaux dans le laitier, comme on le dit dans la citation ci-dessus. Ce silicate présente deux formes allotropiques (c.-à-d. avec des arrangements d'atomes différents) ; la forme bêta cristallise dans le système rhomboédrique avec une densité de3,28 ; la forme gamma est une poudre amorphe de densité 2,97. Dans certaines conditions de refroidissement (d'ailleurs mal définies pour le refroidissement de grosses masses comme c'est le cas dans les fosses à laitier), on passe de la phase bêta à la forme gamma, ce qui entraîne une augmentation de volume de 10 %, d'où des contraintes internes qui provoquent l' éclatement de tous les morceaux. On appelle cela l'effusement du laitier. Par ailleurs, la présence de bisilicate dans la fosse conduit, heureusement rarement, à la formation d'une sorte de coquille, dans laquelle du laitier reste liquide malgré l'arrosage abondant qu'on pratique pour refroidir le contenu de la fosse. Cette présence de laitier liquide est dangereuse et nécessite des précautions quand on reprend le laitier à la pelle mécanique. La précaution la plus simple pour éviter la présence de silicate bicalcique est de limiter à teneur en chaux, ce qui est pratiquement réalisé avec les rapports chaux/silice du laitier dans les marches en minerais riches.

rhomboèdre Dictionnaire de géologie p.83.

A droite de l'image la définition géométrique du cristal.

V-LA VANNE D'ÉCHAPPEMENT OU SNORT VALVE.

Snort valve: de l'anglais to snort, ronfler, et valve, vanne. Au H.F., «les manœuvres de vent entre soufflante et H.F. se font par une vanne d'échappement à l'atmosphère à commande hydraulique.» [5535] p.20. C'est l'opérateur qui manoeuvre cette vanne, pour balancer, pour ralentir ou arrêter le H.F.

snort bis tiré de tadekt.com.

P = papillon qui obture plus ou moins la conduite de vent. S = ensemble de fenêtres par où le vent s'échappe.

VI-LES HAUTS FOURNEAUX NORMALISÉS.

Quand on a eu à installer une batterie de H.Fx entièrement en site vierge, ou à en reconstruire une après de grosses destructions (Voir dans le chapitre Une vie de haut fourneau, 3ème époque le sort de Denain en 1918), on a, de fait réalisé dans cette batterie, une normalisation des appareils qui a conduit à leur donner les mêmes dimensions et la même structure, à les construire avec les mêmes matériaux, à les équiper avec le même matériel et les mêmes annexes (soufflantes, épuration du gaz, appareils à vent chaud, etc.). Avec les Soviétiques, on va passer à l'échelon supérieur : chercher à normaliser les H.Fx dans toutes les usines, d'ailleurs très dispersées, du pays.

Le H .F. normalisé en U.R.S.S.

Dès 1926 est créé le GIPROMEZ, organisme d'état chargé de la conception et de l'ingénierie pour les usines sidérurgiques. A partir de là, a été constituée une « normalisation des H.Fx et de l'appareillage de contrôle telle que tout H.F. d'un type déterminé, est, à quelques détails technologiques près, identique à tous ceux de même capacité en U.R.S.S., et ses caractéristiques de marche peuvent être mesurées de la même façon... En particulier, les organes de répartition des charges au gueulard, le nombre et la disposition des tuyères sont les mêmes. » [CR] p.13. « Les installations étant normalisées, il est possible d'entreprendre la construction des machines, des charpentes et de tous les éléments dès que la décision est prise, se sorte que la construction proprement dite est très rapide... A Krivoï-Rog un H.F. de 9,75 m de diamètre de creuset, avec toutes ses installations annexes, a été mis à feu le 02/12/1960, dix mois après le début des travaux. » [CR] p.14.

hf russe normalisé A 001 bis [CR] figure 11.3

G = gueulard type MacKEE (trémie tournante et deux cloches). S = équipement pour sonder la cuve en marche, M = niveau de la marâtre supportée par des colonnes inclinées. L = tuyère et rigole à laitier; F = trou de coulée à fonte.

VN...704....1033.....1386.....1513....1719.....2002.....2700.....3200....5500

VU...601..... 905.....1210.....1328....1502.....1763.....2412

Øc..6,00.....7,20.. ...8,20.....8,60......9,10......9,75....11,00....12,00...15,00

NT.....12........14.........16... ....18.........18........ 20........24.........32

HFn°....R..........T2...... Z5....... A5....... .A6......KR5......KA3.......L6......T5

VN = volume nominal russe = volume interne, c.-à-d. entre niveau chargement et trou de coulée. m3.

VU = volume utile = entre niveau chargement et niveau tuyères. m3

Øc = diamètre du creuset, m.

NT = nombre de tuyères.

R = Roustavi ; T = Tcherepovets ; Z = Zaporostal ; A = Azovstal ; KR = Krivoi-Rog ; KA = Karaganda; L = Lipetsk.

D'après [CR] tableau III sauf pour 3200 et 5500 m3. [CR] = Compte rendu de la mission sidérurgique française en U.R.S.S. Agglomération et hauts fourneaux. 10 au 31/05/1961..

Le H.F. normalisé français.

A la fin des années 1950, la Commission des H.Fx de l'Association Technique de la Sidérurgie (A.T.S.) a mis au point, en accord avec les entreprises de construction et le fabricants de produits réfractaires une série de H.Fx normalisés, qui se définissent ainsi en ce qui concerne leurs principales caractéristiques ; d'après [HF] p.7 :

Type............................................... n°1............n°2..........n°3..........n°4

Diamètre du creuset en m..............6,00...........7,00.........8,50.......10,00

Diamètre du ventre en m...............7,80...........8,80.........9,70........11,50

Diamètre du gueulard en m...........6,00...........6 ,50........7.00........7,80

Hauteur utile en m........................20,00.........21,50.......22,50......24,00

Volume utile en m3....................... 758...........1021........1300.......1874

Nombre de tuyères normales...........14...............18...........20...........22

Nombre de tuyères auxiliaires...........7................9.............10...........11

Boîtes de refroidissement............... .190......... ..210.........264......... 324

La normalisation a défini les équipements du H.F. (tympes, tuyères à vent normales et auxiliaires, tuyères à laitier, boîtes de refroidissement, etc.), ainsi que le format des briques silico-alumineuses ramené à 9 types pour les étalages et la cuve.

hF normalisé 8,5 m bis D'après [HF], figure2.

P = prise de gaz; G = gueulard MacKEE avec trémie tournante et 2 cloches; T = tour carrée; m= marâtre; C = conduite circulaire à vent chaud; F = trou de coulée à fonte; L = tuyère à laitier.

[HF] Le haut fourneau. G. AUBERT. 1962.

Le seul H.F. normalisé réellement construit a été le H.F. B de Louvroil mis en route en 1961 et arrêté en 1969 à cause de la rationalisation dans le groupe USINOR. Pour ce H.F. de 6 mètres de diamètre au creuset on avait employé, outre la normalisation, des solutions nouvelles comme le chargement par bande transporteuses et une distribution du coke et des minerais entièrement mécanisée et commandée à partir d'un poste central. Cela avait été rendu possible avec la construction d'une tour de dosage (appelée aussi dispatching) qui contenait environ 3000 t de matières et présentait une architecture futuriste mais fonctionnelle.

dispatching de louvroil voix du nord bis Photo Voix du Nord.

En dehors de cet exemple, la normalisation a été très utile pour les produits réfractaires en simplifiant les approvisionnements ; elle a également été employée pour la fourniture de pièces normalisées ; ainsi lors de la réfection du H.F.3 de Senelle en 1961, le fourneau a été équipé de boîtes de refroidissement normalisées. A posteriori, on constate que la normalisation française a été beaucoup moins profitable que la soviétique, probablement à cause de l'esprit individualiste français, mais aussi pour d'autres raisons : 1) le nombre de H.Fx neufs construits en France à partir des années 1960 n'a pas été suffisant pour initier une sorte de fabrication à la chaîne comme en Russie ; 2) on a eu en France deux modes d'exploitation sensiblement différents, le minerai plutôt pauvre en Lorraine et le minerai riche dans le Nord, et au cours des années, à cause de l'accélération des fourneaux, on a pu constater (et j'ai pu constater en passant de Senelle à Dunkerque) que les problèmes technologiques se sont différenciés et les solutions constructives ont fait de même.

Et les États-Unis ?

On y imagine mal une normalisation « à la soviétique » et pourtant à plusieurs reprises (pendant les deux guerres par exemple) on y a construit, comme en U.R.S.S., beaucoup de H.Fx. Cependant on peut dire qu'il y a eu à partir de la fin du 19ème s., jusqu'aux années 1960 une sorte de normalisation des H.Fx : le fourneau appuyé sur colonnes, sans tour carrée, alimenté par skips, équipé d'un gueulard MacKEE... a été installé en si grand nombre d'exemplaires (y compris à Senelle avec le plan MARSHALL) qu'il est DE FAIT, devenu la norme.

VII-HAUT FOURNEAU ET HACKER(S).

On n'imaginait pas qu'un H.F. puisse subir une manipulation des logiciels, du fonctionnement des ordinateurs, des processus, etc., par quelqu'un qui n'y est pas autorisé. « Selon la divulgation d'un rapport allemand juste avant Noel (2014), des hackers ont pris pour cible une usine sidérurgique allemande dont le nom n'est pas connu. En manipulant et en perturbant les systèmes de commande ils ont fait en sorte que l'arrêt d'un H.F. n'a pu se faire selon la procédure normale, et qu'il en est résulté de graves dommages, d'ailleurs non précisés.» www.wired.com/.../german-stahl-mill-hack-destruction/, en date du 08/01/2015. Sur Internet, beaucoup de commentaires ont été faits au sujet de cette information ; j'en retiens : L'information a été donnée par le Bureau d'Information pour la Sécurité du Gouvernement fédéral allemand ; elle est donc sûre. Les hackers ont d'abord eu accès au réseau interne de l'usine à l'aide d'un courriel malveillant. De là ils se sont ouvert un chemin jusqu'aux systèmes de commande des installations. les pare-feux internes se sont révélés insuffisants. L'attaque est évidemment malveillante, mais on ne sait pas si le H.F. a été réellement visé ou si c'est un dommage collatéral. D'après en particulier www.techdirt.com/ et www.practicalmachinist.com/.

câblage bis Photo SOFRESID

H.F.4 Dunkerque. Réfection 1987; câblage d'une salle d'informatique. A l'époque de cette photo, l'automatisation et l'informatique dont elle dépendait constituaient une architecture à 4 niveaux; Niveau 0 = actionneurs, capteurs (prises de pression, mesures de température, fin de course...) et automatismes locaux activés par le système central (par exemple la turbine de récupération d'énergie). Niveau 1 = processeurs d'automatisme chargés des séquences, des régulations, des acquisitions (ils reçoivent les informations des capteurs et envoient des ordres aux actionneurs). Niveau 2 = micro-calculateurs chargés de la conduite (par des consoles pour les opérateurs) , et de fonctions spécifiques comme les synoptiques, les historiques, les journaux, etc. Niveau 3 = calculateur chargé de l'optimisation du procédé, de la modélisation, du stockage et du traitement des données, et des liaisons avec l'extérieur. Les niveaux 1, 2 et 3 sont reliés à un "BUS" de communication.Un point très important est qu'alors "l'extérieur" se limitait au bureau de la division fonte -il est vrai que l'usage d'Internet commençait à peine !- Dans ces conditions, une intrusion extérieure était impossible.

VIII-LA SALLE DE CONTRÔLE.

C'est à la fois la salle où l'on contrôle au sens français (on vérifie), et où l'on “control” au sens des Anglo-Saxons, c.-à-d. où l'on dirige. Au H.F., on a parfois tourné la difficulté en disant que c'est l'endroit où est installé le système de contrôle-commande qui au niveau 1 (voir le chapitre précédent Haut fourneau et hacker(s) se définit par réception des informations venant des capteurs et instructions données aux actionneurs.

A Senelle, il n'y avait pas à proprement parlé de “salle de contrôle” mais des “cabines” (la différence essentielle étant qu'il n'y avait personne en permanence dans les cabines, alors que la salle de contrôle ne se conçoit pas sans un opérateur); cette situation pouvait se gérer à cause de la modicité de l'instrumentation et de la simplicité des opérations à commander. La cabine se trouvait près du fourneau sur le plancher des tuyères, c'était le chef fondeur qui y opérait soit pour déclencher l'opération d'inversion des appareils à vent chaud (qui se continuait automatiquement ensuite), soit pour donner des instructions à la soufflante au moyen d'un appareil analogue au chadburn de la marine (l'ordre donné, le machiniste soufflante répondait par une action symétrique), soit pour modifier (rarement) la température du vent. L'instrumentation était assez récente pour que l'on racontât encore une légende, à savoir que le chef de service ayant demandé l'installation d'une mesure de la température de vent chaud, il lui fût répondu qu'il n'avait qu'à venir le soir voir la couleur des busillons (qui n'ont été calorifugés que dans les années 1960). Le contremaître et le chef fondeur se répartissaient le soin de noter les caractéristiques de marche des H.Fx); par la suite une personne supplémentaire fut chargée de remplir ce rôle pour toute la batterie.

LA SALLE DE CONTRÔLE AVEC SYNOPTIQUES MURAUX.

salle de contrôle ancienne builidingindustrialpakistan.blogspot.fr.

Sur les murs on figure schématiquement les installations avec des synoptiques S près desquels on installe l'indicateur de pression, de température, etc. correspondant. S'il s'agit d'appareils qui sont soumis à des mouvements (cloches du gueulard, bande transporteuse) des lumières schématisent le mouvement. Par ailleurs on installe sur le mur des enregistreurs à déroulement de papier, comme E ou des indicateurs comme I. L'opérateur O vient périodiquement relever les indications importantes et les copie sur un cahier de marche.

LA SALLE DE CONTRÔLE INFORMATISÉE.

hf4 salle de cont^ole bis Photo SOFRESID.

On a installé des consoles (2 écrans, un clavier) où l'on peut lire toutes les informations, commander des appareils, etc. Le synoptique est devenu virtuel, voir ci-dessous. Dans le cas du H.F.4 ci-dessus on avait demandé à pouvoir faire des manoeuvres d'urgence en cas de panne informatique, d'où le PCD (pupitre de commande directe), seul élément de conduite "matériel" dans cette salle.

synoptique bis Photo Studio CARDON Dunkerque

Synoptique virtuel du chargement photographié sur un écran; en haut la ligne des accumulateurs dont la bande M43 débite à gauche sur 4 trémies de passage. Ces trémies déversent sur la bande de chargement M44 qui va jusqu'au gueulard. Au gueulard on remarque les deux trémies du gueulard sans cloches.

LE PERSONNEL À DUNKERQUE.

Avant l'adoption de salle de contrôle informatisée, avec les synoptiques muraux, il y avait pour chaque H.F. un conducteur qui avait en charge le H.F. proprement dit et les appareils à vent chaud. Sous les ordres du contremaître chef de poste, il "conduisait" le H.F.d'abord et principalement parce qu'il était en charge des manoeuvres sur le vent et donc en particulier de la mise en route et de l'arrêt. De même pour chaque H.F. il y avait un programmeur qui avait en charge le chargement dont principalement les modifications du lit de fusion (poids et qualitté des matières) et du cycle de chargement. Enfin au H.F. 3 et 4, pour chacun des H.Fx et au H.F. 1 et 2 qui avaient une salle de contrôle commune, il y avait un aide-conducteur, poste de débutant qui devenait remplaçant, et souvent prenait en charge les appareils à vent chaud à la place du conducteur.

APPAREILLEUR/APPAREILLEUSE DE HAUT-FOURNEAU -SALLE- (*):

“Définition de l'emploi/métier : Pilote les opérations de conduite des installations informatisées réalisant une ou plusieurs phases de la production des métaux -agglomération, fusion, coulée, affinage...(**) -. Surveille les paramètres de production -composition des métaux, températures, débit de gaz...- à partir d'une salle de contrôle -tableaux synoptiques, écrans, ordinateurs, vidéo...-. Intervient dans les régulations et les corrections des paramètres, en relation avec les opérateurs et les machinistes en poste sur le site. Peut aussi réguler les consommations des matières et de l'énergie pour optimiser l'installation. Conditions générales d'exercice de l'emploi/métier : L'emploi/métier s'exerce en salle, assis devant des tableaux, écrans, claviers en nombre variable, avec parfois des déplacements. L'emploi/métier nécessite de s'intégrer dans une équipe de taille moyenne dont la plupart des membres opèrent sur le site, et avec laquelle la communication s'effectue à distance -téléphone, talkie-walkie...-. L'activité est généralement organisée en horaires postés à feu continu -3x8-. L'activité nécessite une vigilance permanente et une réactivité immédiate à l'événement -dérive des paramètres, incidents... Formation et expérience : Cet emploi/métier est généralement accessible à partir de formations de niveau V -BEP, CAP, CFPA- dans les domaines de la production des métaux -fonderie, sidérurgie...- complétées par une expérience du processus obtenue progressivement sur les différents postes de l'installation. Les formations de niveau IV -Bac professionnel ou technologique, CFPA- permettent un accès à l'emploi/métier mais ne dispensent pas d'une expérience sur site.” CV.COM; source ANPE. 2010. (*) D'une façon générique le titre est plutôt celui d'opérateur/opératrice, mais chaque usine peut-avoir d'autres appellations (comme Dunkerque ci-dessus).. (**) On dépasse ici largement le cadre du H.F.

IX-UN HAUT FOURNEAU NE S'ARRÊTE JAMAIS.

« Un haut fourneau ne s'arrête jamais pendant les 10 ans de son existence.» Extrait de Le fer tombe le masque dans www.futura.sciences.com.

Ce mythe est tès répandu, dans la même page de Google où l'on trouve en juin 2015 cette citation on découvre aussi « comme la cokerie un H.F. ne s'arrête famais », « le monstre brûlant ne s'arrête jamais », « un H.F. ne s'arrête jamais de fonctionner » « le H.F. qui ne s'arrête jamais à partir du moment où son utilisation commence » « un H.F., quelque part, ne s'arrête pas de brûler. » « un H.F. ne s'arrête jamais. » Quand je lis cela, et je l'ai souvent lu, je cherche une explication au fait que tant de personnes croient qu'une machine peut fonctionner pendant des durées considérables sans entretien, sans aléas, sans un problème quelconque. N'y a-t-il pas d'abord une ambiguité sur le terme arrêt ? ou plutôt sur le terme opposé, fonctionnement ? Pour le haut-fourniste la question est claire : le H.F. fonctionne quand on souffle du vent par les tuyères ; pas de vent et c'est l'arrêt !

LA COMPTABILITÉ DES ARRÊTS.

Senelle 1974...................H.F.2 …............H.F.4...................H.F.5................H.F.6.................Ensemble

Coeff. d'utilisation % ...90,28.................89,59....................89,93...............90,58...................90,09

Temps de marche..........329j12h30min...326j23h55min....328j6h10min....330j14h30min

Dunkerque 1989.............H.F.2..................H.F.3..................H.F.4

Arrêts % …....................10,2.....................7 ,2.....................2,4

Le coefficient d'utilisation de Senelle est le complément à 100 des arrêts de Dunkerque. Quant au temps de marche de Senelle, c'est évidemment la durée de l'année moins la durée des arrêts.

HF à l'arrêt bis englishrussia.com

Deux H.Fx de type russe, peut-être à Krivoi-Rog. Le H.F. de droite est à l'arrêt ; on a « mis la vapeur sur le gueulard » pour éviter une explosion.

LES CAUSES D'ARRÊT.

Les exemples concernent le H.F.4 de Senelle en 1974.

Arrêts décidés et donc prévus.

Pour entretien (arrêts dits programmés) : 13 arrêts pour 4j 11h 35min. Pour diminuer la production : 2 arrêts pour 3j 9h 50min. Pour congés payés : 1 arrêt de 25j 22h 20min (Des travaux ont été exécutés : réparation du chemin de roulement du monte-charge, réparation dans le gueulard, gunitage du haut de la cuve.).

Total : 32j 9h 45min.

Arrêts imprévus.

Panne mécanique (une vanne à vent chaud percée.) : 1 arrêt de 5h 45min. Grève à l'aciérie : 1arrêt de 2j 1h. Panne de l'aciérie : un arrêt de 13h 45 min. Remarque : pas d'arrêt pour tuyère percée à cause des remplacements systématiques de tuyères lors des arrêts programmés; en comparaison au H.F.3 de Dunkerque en 1989, les arrêts pour remplacement de tuyères comptent pour 1,2 % du temps.

Total : 3j 6h 30 min.

Total général des arrêts : 36j 16 h 15 min ; non comptabilisé 1j 12h.

D'autres causes d'arrêt imprévu.

Arrêt de l'évacuation de la fonte : H.F.5 de Senelle 31/3/1974, 3h 55 min d'arrêt, déraillement d'une poche torpille à l'aciérie.

Tremblement de terre : Sendai 11/03/2011. A Kashima (à environ 270 km de Fukushima) les H.Fx 1 et 3 Vi = 5.370 m3, sont en marche. L'usine. est évacuée au moment de l'alerte. Les deux H.Fx sont arrêtés. Le H.F.3 est remis en route le 20/03 et le H.F.1 le 23/03.

Un cas parmi d'autres : En 1981, je rencontre Y. ancien chef de service des H.Fx de Nippon Steel à Hirohata. Il me raconte : Je revenais d'un congrès à l'étranger, une voiture m'attendait à l'aréroport. La poutre du monte-charge (une bande transporteuse) de l'un des H.Fx venait de s'effondrer. On a rassemblé du personnel de toutes les usines de Nippon Steel. Une semaine après le H.F. était remis en marche.

HF d'Hirohata 001 bis Photo Nippon Stee

MC = monte-charge. HC = halle de coulée, les deux parties en surélévation par rapport à la toiture constitue un aérateur statique pour aspirer les fumées.

CONCLUSION : Le H.F. qui ne s'arrête jamais est vraiment un mythe.

19-LES LIEUX DE HAUTS FOURNEAUX.

mise à jour du chapitre 25/03/2015

I-LES HAUTS FOURNEAUX DE LA SOCIÉTÉ DE DIETRICH.

“Le 05/04/1695 le H.F. de Jaegerthal fut allumé pour la première fois; il ne devait s'éteindre que le 19/12/1885.” [MAQ] p.506. “En 1767, Jean de DIETRICH construisit à Reichshoffen, sur l'emplacement de l'ancien moulin seigneurial, deux H.Fx.” [MAQ] p.510. Acheté en 1768, “le H.F. de Zinswiller était spécialisé dans la production de poteries de fonte pour lesquelles il avait acquis une grande célébrité dans toute la province.” [MAQ] p.511. Achetée en 1771, la forge de Rothau “comportait un H.F. produisant 500 à 600 t(/an) de gueuses.” [MAQ] p;511. A la Révolution, “la production pouvait atteindre 2800 à 3000 t(/an) de gueuses et 700 à 800 t de poteries.” [MAQ] p.511. Soit une production totale de 3500 à 3800 t/an, pour 5 H.Fx, c.-à-d. 700 à 760 t/H.F./an. “En 1804, l'un des deux H.Fx de Reichshoffen avait été transféré à Niederbronn, où il avait été inauguré par KELLERMANN.” [MAQ] p.514.En 1806, suite aux difficultés financières lièes à la Révolution, le H.F. de Rothau est vendu; d'après [MAQ] p.513. “Ce n'est qu'à partir de 1823 que furent apportées les premières améliorations techniques, avec l'installation au H.F. de Niederbronn de deux tuyères qui permettaient de lancer l'air des soufflets d'une manière continue... Ce système... permettait de doubler (*) pratiquement la production. Son adoption permit de supprimer le deuxième H.F. de Reichshoffen.” [MAQ] p.514. (*) Il n'était pas besoin d'avoir 2 tuyères au lieu d'une pour obtenir un vent continu : les deux soufflets en bois du 17ème s. lançant leur vent dans la tuyère unique atteignaient déjà ce but. L'augmentation de production a d'abord été due à l'augmentation de débit de la soufflante, et peut-être aussi par des modifications du H.F. (dimensions, profil, etc.).

pôele Photo Musée du fer à Reischoffen

Poêle en fonte fabriqué par de DIETRICH.

En 1837, un nouveau H.F. était construit... à Mertzwiller, sur un gisement de fer récemment découvert.” [MAQ] p.517. “En 1843 était acheté l'usine de Mouterhouse en Lorraine... Elle se composait de deux H.Fx... Elle disposait de 6 minières garnies de très bons filons et capables de suffire à l'alimentation continuelle des H.Fx... (et d')une affectation perpétuelle de 16.000 arpents (6750 ha) dans la forêt de Bitche.” [MAQ] p.517. En 1867, les 5 H.Fx encore (d'après infra Mertzwiller n'a peut-être jamais fonctionné) en activité à Jaegerthal, Zinswiller, Niederbronn et Mouterhouse, ne brûlaient que du bois, à l'exception de Zinswiller qui utilisait peut-être également du coke...Les minières à fleur de terre traditionnellement exploitées jusque là, ne suffisaient plus à alimenter les H.Fx : en 1865, la société de DIETRICH acquit la concession de Laxou... Ces 253 ha de terrain minier produisaient l'un des minerais les plus riches du bassin lorrain (39 à 44 % de fer).” [MAQ] p.520., “Dès 1871, le H.F. de Zinswiller était éteint (suite aux nouveaux marchés dus à l'Annexion) ... En 1878, le H.F. de Mertzwiller, qui n'avait peut-être jamais fonctionné, fut démoli à son tour... En 1880, le H.F. de Niederbronn était à son tour éteint et remplacé par des cubilots. La même année, les deux H.Fx de Mouterhouse étaient également éteints (à cause de la spécialisation de l'usine en matériel de guerre et agricole).” [MAQ] p.521.

Récapitulation : Jaegerthal 1685-1885; Reichshoffen n°1 1767-1804; Reichshoffen n°2 1767-1830; Zinswiller 1768-1871; Rothau 1771-1806; Niederbronn 1804-1880; Mertzwiller 1837-1878; Mouterhouse (les 2 H.Fx) 1843-1880.

II-TEESSIDE, UN DISTRICT SIDÉRURGIQUE EN ANGLETERRE.

1852 : BOLCKOW et VAUGHAN mettent en route l’usine de Eston; les H.Fx ont une hauteur totale Ht de 12,20 m et un diamètre interne au ventre Øv de 4,48 m. 1853 : E. GILKES et C.A. LEATHAM créent les Tees Furnaces. W. HOPKINS et T. SNOWDEN créent les Teesside Ironworks (plusieurs H.Fx en 1870 (*)). Isaac Lowthian BELL, célèbre métallurgiste, ouvre une mine près de Normanby et construit des H.Fx à Port Clarence (12 H.Fx en 1870 (*)). 11/11/1853 : PEASE et son frère ouvrent la mine de Hutton. 1854 : La famille COCHRANE originaire du Staffordshire construit le premier H.F. à Ormesby. B. SAMUELSON construit le premier H.F. à South Bank (8 H.Fx dont 3 récents en 1870 (*)). Vers 1860 : Il y a plus de 40 H.Fx produisant 500000 t. de fonte/an.

CLARENCE L'usine située sur la rive nord de la Tees, appartenait au frères BELL; l'un d'eux, Lowathian a été un célèbre métallurgiste, en particulier à cause de ses recherches sur le H.F. Les surfaces blanches sont les aires de coulée, en plein air selon l'habitude britannique à l'époque.

Vers 1870 : Il y a 90 H.Fx produisant 2 millions t. de fonte/an. . Les HFx de BOLCKOW et VAUGHAN ont une Ht = 27,45 m et un Øv = 9,15 m. On relève aussi : - Acklam Ironworks = 4 H.Fx. - Gjers, Milis, & Co., Ayresome Ironworks = 4 H.Fx. - Hopkins, Gilkes, & Co. = plusieurs H.Fx. ; première société anglaise a avoir adopté le four à puddler de DANKS. - Jones, Dunning, & Co., Normanby Ironworks = 3 H.Fx. - Swan, Coates, & Co., Cargo Fleet Ironworks = 4 H.Fx. (*)

1875 : A. DORMAN et A. de LONG reprennent les West Marsh Ironworks et créent la société Dorman Long. Pendant la 1ère Guerre mondiale, Dorman Long investit dans une nouvelle usine à Redcar.

DORMAN Usine DORMAN LONG, au début du 20ème s.

En 1929, Dorman Long absorbe Bolckow and Vaughan.

1949 : La mine d’Eston ferme; en 99 ans elle a produit 63 Mt de minerai de fer, et 375 mineurs ont été tués. 17/01/1964 : Arrêt de l’exploitation du Great Cleveland Orefield (le Grand Bassin Minier du Cleveland) avec la fermeture du North Skelton Pit.

REDCAR H.Fx de Redcar, mi-20ème s., près de l'embouchure de la Tees. Ce sont 3 H.Fx de type américains, chargés par skips, sans tour carrée. On distingue le blindage de la cuvenu, sans aucune passerelle. Ils ont été remplacés par le gros H.F. de Redcar.

REDCAR 5 Vue satellite du gros H.F. de Redcar. B = bande transporteuse qui amène les matières au gueulard; à l'extrémité de la bande le fourneau H au milieu d'un carré qui est la toiture des deux halles de coulée. F = les deux fosses à laitier. A = sous la bande on distingue l'alignement des 4 appareils à vent chaud.

années 1970 : Construction dans Teesside du plus gros H.F. de Grande-Bretagne à Redcar, diamètre interne au creuset 14 m..1988 : Privatisation de British Steel. British Streel et Hoogovens forment Corus. 2006 : La société indienne Tata Steel absorbe Corus. En février 2012 le H.F. de Redcar est mis sous cocon. En avril 2014 la société thaïlandaise SSI UK remet à feu le gros H.F. (**)

D’après [2643], site de Newsquest. 14/04/2011., sauf (*) D’après [4898] et (**) Internet.

III-UN CARRÉ DE REINES À SCUNTHORP : APPLEBY FRODINGHAM.

A Scunthorpe, ville du Nord- Lincolnshire, une sidérurgie importante s'est développée par suite de la proximité d'un gisement de minerai de fer. Ce minerai assez pauvre, 25 à 38 % de fer, a des points communs avec le minerai lorrain : il est relativement pauvre et il comprend à la fois des minerais siliceux et calcaires, ce qui permit à Appleby Frodingham d'enfourner 100 % d'aggloméré dès le début des années 1960 (c.-à-d. environ 15 ans avant la Lorraine

Armoiries de Scunthorpe. Tout en haut, un H.F. d'où s'échappent des flammes, rappelle l'industrie sidérurgique.

En 1865, on établit un H.F. à Frodingham, près de Scunthorpe ; un autre est construit en 1876 par Appleby Iron Works. En 1912, Appleby-Frodingham est créée par la fusion des deux sociétés. A la fin des années 1930, la vieille usine est rasée, et l'on construit en 1939 les deux premiers H.Fx ; les Anglo-Saxons considérant que, comme le navire, le blast furnace est féminin, ces deux H.Fx sont baptisés du nom de deux reines, Mary et Bess (pour Elisabeth I) (**). En 1954, on érige Anne et Victoria, complétant ainsi le carré des reines qui ont régné sur l'Angleterre ou le Royaume-Uni. Les 4 H.Fx sont rigoureusement en ligne, et les superstructures, les monte-charge, les descentes de gaz, les pots à poussières sont identiques, donnant ainsi un bel aspect à la batterie (voir la photo). Avec la disparition des autres usines sidérurgiques de Scunthorpe, Appleby-Frodingham est maintenant connue sous le nom d'usine de Scunthorpe.

H.F. en 1962 Mary Bess Anne Victoria

Diamètre creuset m 8,38 8,38 9,45 9,45

Volume utile m3 1190 1190 1415 1431

Nombre de tuyères 20 20 26 26 (*)

Nombre de trous de coulée 1 1 1 1 (*)

Les dernières données connues datent de 1987 ; à cette date les valeurs marquées (*) étaient inchangées, et pour les autres, les variations étaient minimes. En 1962, Anne et Victoria faisaient partie des plus gros H.Fx connus, et qui avaient ainsi prétention à battre des records de production mondiaux ; et pourtant, elles étaient alimentées par un aggloméré plutôt pauvre, 35 à 38 % de fer, qui donnait 1.300 kg de laitier par tonne de fonte. Il est étonnant que les Reines n'aient pratiquement pas évolué depuis les années 1960, alors que dans les années 1980, les plus gros H.Fx dépassaient 14 m de diamètre de creuset pour un volume utile de l'ordre de 4000 m3. En 1981, les mines de fer locales sont fermées ; elles ne fournissaient plus que 20 % de l'alimentation des Reines, le reste étant du minerai riche étranger, qui est donc depuis 1981, le seul minerai utilisé ; il arrive à Appleby Frodingham par train, depuis le port de Stallingborough Haven, sur la Humber, à proximité de son embouchure. L'examen d'une photo de mars 2006 montre que des modifications ont été apportées à l'une des Reines ( Anne ?) ; c''est peut-être le signe d'un agrandissement important ? Valeurs chiffrées d'après [OCS]. (**) En Grande-Bretagne, un H. F. a porté le nom d'Elisabeth. A Bilston, près de Birmingham, «en 1954 un nouvel H.F. appelé Elisabeth, a été mis à feu, en remplacement de 3 H.Fx plus petits. Elisabeth produisair 275.000 t/an. Le H.F. était dédié à la fille du président de Stewarts & Lloyds Ltd.» Copyright Black Country History www.blackcountryhistory.org. Selon d'autres sources ce H.F. de 8,24 m de diamètre de creuset a été arrêté en 1977 et démoli en 1980. Aux États-Unis, cette façon de baptiser les H.Fx était très courante au 19ème s., pour le fourneau au charbon de bois, qu'on appelait par exemple du nom de la femme ou de la fille du propriétaire, lequel ne possédait souvent qu'un H.F. (Voir Prénom au Glossaire où l'on compte 3 Elizabeth et 1 Bessie) L'usage s'est perdu quand on a groupé par batterie les H.Fx à l'anthracite ou au coke. En France, il est souvent arrivé qu'une femme ou jeune fille soit invitée à allumer un H.F. neuf ou après réfection (le H.F.4 de Senelle a été allumé par Mlle SEILLIÈRE le 24/10/1927), mais le H.F. n'en prend pas le nom.

RMweb V A M B Photo d'après RMweb. De gauche à droite Victoria, Anne, Mary et Bess. Au premier plan, sur la voie ferrée (high line) on voit un tranfert-car qui amène l'aggloméré dans les silos situés sous la voie. Chargement par skips, pas de tour carrée : ce sont des H.Fx de type américains. .

IV-LES ACIÉRIES DE LONGWY (BASSIN DE LONGWY)

a) Site de Mont-Saint-Martin.

Mt St Martin Armoiries de Mont-Saint-Martin, en bas à gauche, un H.F. rappelle le passé sidérurgique.

«Près du village de Mont-Saint-Martin... est une mine de fer oxidé ferrugineux... On en extrait depuis long-tems du minerai pour plusieurs H.Fx et notamment pour celui de Hersezange (Herserange, voir à 6-Senelle le « vieux H.F.5 »). » [1427] 14ème vol. 2ème semestre an XI. p.284.

En 1865, construction de 2 H.Fx (40 t/j chacun) au Prieuré, au sud-est de la ligne de chemin de fer Longwy-Luxembourg. En 1865/1868, construction de 3 H.Fx au Port-Sec, au nord-ouest de cette même ligne. En 1871, construction d'un grand H.F. au Prieuré. En 1880, lors de la création de la société des Aciéries de Longwy, les deux usines à fonte sont réunies et forment, avec une aciérie THOMAS, l'usine de Mont-Saint-Martin.

Les H.Fx En 1890.

Le Port Sec Le Prieuré

H.F. 1 2 3 4 5 6 (*)

Ht m 18,60 18,25 18,00 19,00 19,00 22,00

Øg m 4,60 4,10 3,75 4,60 4,70 4,70

Øv m 6,50 4,90 5,50 6,00 6,00 7,00

Øc haut 3,20 3,00 2,20 2,45 2,45 2,50

Øc bas 2,50 3,00 1,50 2,25 2,25 2,50

Vt m3 380 256 268 348 348 450

> .................................... 4 tuyères chacun ..................................<

D'après [5439] 26/01/1990 p.3. (*) Reconstruit en 1886.

Rappel :Ht = hauteur totale; Øg = diamètre gueulard; Øv = diamètre ventre; Øc haut = diamètre haut du creuset (*); Øc bas = diamètre du bas du creuset (*); Vt = volume total. (*) Le creuset est évasé vers le haut.

Les H.F.x du Port-Sec sont alimentés par un monte-charge à benne commun, vertical-horizontal. Les H.Fx du Prieuré ont chacun un monte-charge incliné à benne (voir le H.F. 6 ci-dessous).

En 1904, construction au Prieuré d'un grand H.F., le n°8. Vers 1910, le H.F. 6 est reconstruit et équipé d'un "appareil de chargement mécanique"

HF6 1910 AC 1930

Monte-charge à benne; devant le H.F., 3 appareils à vent chaud COWPER.

Survient la Première Guerre mondiale ; quand elle se termine, suite aux enlèvements et destructions faits par les Allemands, seuls les H.Fx 1, 4 et 5 sont en état de fonctionner, mais des équipements manquent et les mines, exploitées sans ménagement pendant 4 ans, ne sont pas capables d'alimenter l'usine. Les autres H.Fx nécessitent de grands travaux pour être remis en état.

HF2 1918 AC 1930

Le premier a être redémarré est le n°5 le 07/01/1920. Fin 1920, les H.Fx 4, 5 et 8 sont en activité ; on met en route le H.F. 6 en 1923 et le H.F.1 en 1925. La reconstruction s'achève en 1929, avec la mise à feu des H.Fx 2 et 3.

HF3 1930 AC 1930

Le H.F. possède une tour carrée; on distingue le briquetage de la cuve renforcé par des cercles en fer. A gauche les appareils à vent chaud de type COWPER. A droite on distingue une structure métallique verticale, c'est la tour par laquelle les bennes montent au gueulard; elle est surmontée tout en haut par la cabine du machiniste. Le H.F.2, jumeau de celui-ci se trouve de l'autre côté de la tour. Cette disposition est restée la même jusqu'à l'arrêt de ces 2 H.Fx dans les années 1960..

La batterie du Port-Sec peut produire 300x3 = 900 t/jour, la batterie du Prieuré 250 x 4 = 1000 t/jour..

usine 1930 AC 1930

Au-dessus deG-B = Grands Bureaux, avec les vitraux de MAJORELLE. Au-dessus de P-S, les H.Fx 1, 2 et 3 du Port-Sec; en-dessous de P -1 le H.F. 8; en dessous de P 3; les H.FX 4, 5 et 6.

Après la deuxième Guerre mondiale et ses dégradations, et suite aux rationalisations permises par de meilleures performances des appareils, en 1956, (photo p.25 dans Longwy-Villerupt) l'usine ne comporte plus que les H.Fx 2, 3, 5 (hors service) et 6.

Les H.Fx En 1958.

Le Port Sec Le Prieuré

H.F. 2 3 6

Hauteur utile m 18,80 18,80 19,40

Diamètre gueulard m 5,68 5,44 5,74

« ventre m 7,50 7,90 7,00

« creuset m 4,80 5,30 4,40

Volume utile m3 630 660 ?

Tuyères normales 10 10 8

« auxiliaires 5 5 4

Au début des années 1950, au Prieuré, la construction d'un nouvel H.F.5, de type américain, avec un diamètre de creuset de 6,5 m est commencée. En 1954, la fusion des Aciéries de Longwy et de Senelle-Maubeuge conduit à la création de Lorraine-Escaut ; la nouvelle société se retrouve avec, dans la vallée de la Chiers à Mont-Saint-Martin, 3 H.Fx et un gros en construction, dans la vallée de la Moulaine à Senelle, 4 H.Fx et un gros en construction. On décide, dans un premier temps de terminer le H.F.6 à Senelle, puis de transférer le H.F.5 de Mont-Saint-Martin à Senelle (voir le chapitre 7-Senelle). En 1960, à la mise en route du H.F.5 à Senelle, le H.F.6 du Prieuré est arrêté définitivement. Grâce à l'augmentation de la consommation d'aggloméré de minerai, la batterie de Senelle monte en production ; la conséquence en est l'arrêt du H.F.2 du Port-Sec en 1966, et du H.F.3 en 1967. A l'arrêt du H.F.2, je prends en charge Mont-Saint-Martin avec mission de régler les problèmes de personnel liés à l'arrêt complet. L'arrêt du H.F.3 a été compliqué par la grève de 1967 : ce H.F. (comme d'ailleurs les H.Fx de Senelle) fut arrêté le 17 avril au matin et ne pût être remis en marche avant les premiers jours de mai. Il s'en suivit à la mise en route 3 semaines de blocage de creuset et de blocage de cuve ; on s'interrogea sur l'intérêt de continuer à essayer de surmonter ces problèmes alors que l'arrêt définitif était prévu pour le mois de juillet. La direction nous demanda de continuer.

Dans l'usine le transport de la fonte liquide des H.Fx jusqu'à l'aciérie se faisait à l'aide de « tonneaux » de 30 t de capacité ; ces sortes de poches à fonte avaient l'avantage d'une ouverture étroite, ce qui limitait la perte de température de la fonte et permettait donc des transports relativement longs : Moulaine → Mont-Saint-Martin et, après la création de Lorraine-Escaut Senelle → Mont-Saint-Martin. Un autre avantage était que chaque tonneau avait un système de rotation selon l'axe horizontal, ce qui permettait d'en couler la fonte en tournant en volant à la main ou mieux avec machine portative, c.à-d. Ailleurs qu'au mélangeur de l'aciérie. Lors de la grève dont il a été question ci-dessus, cet avantage nous fut très très utile à Senelle. Le 17/04/1967, je note pour la matinée : «Difficulté d'évacuation de la fonte. On coule en fosse à l'aciérie les deux premières coulées (les 4 H.Fx étaient en marche, il fallait faire une dernière coulée avant de les arrêter), ensuite tout en tonneaux pour la Croix Chaudron (Il y avait là une fosse en plein air où l'on pouvait couler de la fonte).»

tonneaux AC 1930

b) Site de Moulaine

.Armoiries d'Haucourt-Moulaine, en bas à droite, un chevalement rappelle le passé minier. Le minerai de Moulaine était l'un des minerais siliceux consommé à Senelle.

Dès le 16ème s., il y a là une installation métallurgique. En 1847, on construit un H.F., et deux autres en 1850 ; ce sont des H.Fx au coke.

Moulaine 1847 Pays de Longwy Images du Patrimoine p.39

P = pont de chargement par lequel amène au gueulard le coke et le minerai de fer; R = roue hydraulique qui actionne la soufflante; S = soufflante qui comprend deux pistons; c = embrasure de coulée, t et t = embrasures de tuyères; r = embrasure de rustine, opposée à la coulée..

En 1881, les Aciéries de Longwy prennent le contrôle de l'usine. Il semble qu'il n'y a plus qu'un H.F. en état de fonctionner, on lui donne le n°7, en continuité avec Mont-Saint-Martin. Il a les caractéristiques suivantes Hauteur totale = 18,50 m ; diamètre gueulard = 2,80 m ; diamètre ventre = 5;10 m;diamètre du haut du creuset = 2,50 m ; diamètre du bas du creuset = 2,00 m ; volume total = 244 m3. D'après [5439] 26/01/1890 p.3.

En 1913, on met en route le H.F. n°9 . Ce H.F., resté intact pendant la Guerre, est le premier à être remis à feu dans la société des Aciéries de Longwy, le 07/07/1919.

Moulaine CP date ?

En 1930, on estime la production à 130 t/jour par H.F. Le service du Patrimoine déclare que les deux H.Fx aurait été mis hors service vers 1940 ; il semble que les H.F.x 7 et 9, par ailleurs petits pour l'époque, ont été abandonnés à l'occasion de la Guerre.

Sauf indication contraire,toutes les informations concernant la période 1880-1930 et les images notées AC 1930, proviennent de l'ouvrage 1880-1930 édité par les Aciéries de Longwy à l'occasion de leur cinquantenaire.

V-PARIS CENTRE SIDÉRURGIQUE ?

“Il fut un temps... où l'on voulait faire de Paris une ville industrielle, ornée de H.Fx et de longues cheminées, rivale de Birmingham et de Manchester.” [5545] t.12. 1853. p.150. L'idée fut reprise ensuite :«Il résulte clairement qu'un H.F. avec fonderie de 1ère fusion, établi à Paris ou dans ses environs, trouvera facilement, et sans sortir du département de la Seine, le débouché avantageux de tous ses produits, en donnant aux capitaux qui y seraient engagés, une rémunération de premier ordre, qui atteindra au moins 25 à 30 %.» [5517] 24/02/1889 p.245. Economiquement, «il est possible de produire la fonte de moulage au creuset d'un H.F. qui serait établi dans le département de la Seine, a fortiori il sera possible de produire de la fonte plus froide, autrement dite fonte blanche, coûtant moins cher que la fonte grise nécessaire au moulage. Comme il est d'usage dans toutes les usines métallurgiques bien comprises, de monter les H.Fx par batterie de deux, ayant différents appareils communs comme monte-charge, chaudières, etc. On pourra produire dans l'un de ces H.Fx la fonte de moulage pour la fonderie en 1ère fusion, et dans l'autre de la fonte d'affinage (*).» [5517] 03/03/1889 p.277. (*) Ce qui entraîne l'installation de convertisseurs et de gros et petits laminoirs, etc.

VI-PAUILLAC.

“S'il fallait classer les communes du Bordelais, Pauillac viendrait à coup sûr en tête. Trois des cinq premiers crus du Médoc (lafite, latour, mouton-rothschild) suffiraient à le justifier.” Atlas mondial du Vin. 1971. p.78. En matière de sidérurgie, Pauillac ne mérite pas autant d'éloges, bien qu'on y ait connu deux H.Fx. au lieu-dit Trompeloup. En 1898 est créée la Société anonyme des Hauts Fourneaux de Pauillac, mais de fait, d'après L'Estuaire n°21 la première coulée a eu lieu un an avant. D'après les Archives départementales de la Gironde les H.Fx étaient en service pendant la guerre 1914/1918, et ils produisaient 100.000 t de fonte par an (d'après L'Estuaire). Dates d'arrêt et de démolition inconnues.

Pauillac 0 bis D'après Google Earth.

H.Fx marque l'emplacement approximatif des H.Fx. Seul vestige : La Route des Hauts Fourneaux R.

Pauillac 1

CH = la cheminée des appareils à vent chaud.

pauillac 2 AP = appareils à vent chaud, 3 par H.F.; MC = monte-charge vertical et transport des wagonnets vers le H.F. par une passerelle.

C'est une usine à fonte, sans affinage, comme en témoigne cette publicité : «H.Fx et fours à coke. Mines de fer à Balastavy, Escoup... Fontes fines, Fontes mécaniques et hématites. Fontes de moulage. Spiegels...» [5439] 11/02/1904. p.164.

VII-LA SUISSE.

LES H.Fx. Entre l'Antiquité et le 20ème., les minerais de fer les plus divers ont été exploités sur le territoire des 19 cantons suisses : magnétite (1) -Mont-Chemin, commune d'Entremont et Martigny-, hématite (2) -Gonzen-, bohnerz (3) ou pisolithe (4) -Jura et Schaffhouse-, oolithe (5) -Fricktal-, ferri-chlorite (6) ou chamosite (6) -Chamosentse, commune de Chamoson-. (1) minerai magnétique Fe3O4. (2) Fe2O3. (3) minerai de la dimension d'un haricot + (4) minerai en forme et de la grosseur du petit pois = tous deux Fe2O3,nH2O. (5) minerai en forme d'oeuf de poisson, Fe2O3,nH2O. (6) silico-aluminate de fer.

En 1461, un sidérurgiste d'origine allemande, Matthey de FRANCQUEFORT, introduit la technique du H.F. à Saint-Sulpice. Les H.Fx remplacèrent lentement les bas fourneaux ou renardières -Rennfeuer (procédé direct de fabrication du fer)-, dont l'usage se maintint cependant dans certaines vallées alpines jusqu'au 19ème s. A partir de 1809, l'entreprise Von ROLL, avec les H.Fx de Klus et de Gänsbrunnen, puis en 1846, celui de Choindez et les fonderies de Gerlafingen, domine la sidérurgie lourde suisse. En 1854, les neuf H.Fx suisses produisent 12000 t de fer brut. Le triomphe de la fonte au coke condamne les sept H.Fx au charbon de bois encore en activité dans le Jura en 1857. En 1900, le dernier H.F. survivant, à Choindez, exploitant 8864 t de minerai local, produit 3723 t de fonte; il s'éteint en 1935.

hf choindez 1846 Tiré de cgeab-jura. Le fourneau proprement dit se trouve dans le bâtiment H.F. En CA un bâtiment d'habitation collective souvent appelé "caserne".

En 1943, Choindez dispose d'un bas fourneau électrique qui a servi au traitement du minerai jusqu'en 1982.Les informations sur l'évolution des H.Fx sont tirées du Dictionnaire historique de la Suisse, dans www.hls-dhs-dss.ch/textes.1998-2011

bas fourneau électrique 2 001 bis

Bas fourneau électrique à fonte (type Tysland-Hole) en service à Choindez. P = palier de pilonnage des électrodes en pâte de charbon a et a. R = palier du mécanisme de régulation de la longueur des électrodes. CH = palier de chargement du coke et du minerai. c et c = arrivées de courant. g et g = sorties du gaz. Puissance électrique 10000 kVA. La cuve circulaire qui constitue le four à 8,2 m de diamètre et 4,2 m de hauteur. Schéma et informations d'ap [548]. p.90 et 91..

Dans un tel fourneau l'électricité apporte la chaleur, le coke est là comme agent réducteur et pour carburer la fonte.

20-LES HOMMES DES HAUTS FOURNEAUX.

mise à jour du chapitre : 10/06/2015

I-GIBBON John.

“1800/1850. Maître de forges du Staffordshire qui (en 1832) introduisit le creuset circulaire au H.F. Il était maître de forges dans la Black Country (voir cette exp.) en charge de 6 H.Fx... GIBBON remarqua que, lorsqu’un H.F. était mis hors feu, les coins du creuset (carré à la mise à feu) étaient arrondis, et que les côtés étaient creusés, de telle sorte que le creuset était grossièrement circulaire. GIBBON construisit un H.F. avec un creuset circulaire auprès d’un autre au creuset carré; les deux H.Fx travaillaient dans les mêmes conditions. Le H.F. au creuset carré produisit 75 tf/semaine et le nouveau au creuset circulaire 100 tf... GIBBON est l’auteur de ‘Practical remarks on the construction of Staffordshire blast furnace’ paru en 1839.” Biografical dictionary of the history of technologie. p.495. Dans [2643] books.google.fr/books. 2012. La production de 100 tf/semaine résultait aussi d’autres modifications : Hauteur totale = 15,25 m au lieu de 13,72 m; Diamètre du ventre = 4,72 m au lieu de 3,97; disparition de l’ouvrage pour augmenter la hauteur des étalages. D’après [5144] p.285 à 287.

GIBBON Tiré de Le profil du H.F. par l'auteur. 1980.

Par rapport au H.F. de l'Encyclopédie, il a un volume plus important à cause du diamètre plus important dans la cuve. En conséquence le diamètre du gueulard est également beaucoup plus grand. Cette conception qui associe un large gueulard et un creuset plutôt petit, perdurera jusqu'aux années 1870/1880..

II-GRIGNON Pierre-Clément (1723-1784). Maître de forges, Correspondant de l'Académie royale des Sciences et de celle des Inscriptions et Belles-Lettres de Paris, Associé de celle des Sciences, Arts et Belles-Lettres de Châlons.

Dans sa préface des Mémoires de physique sur l'art de fabriquer le fer, d'en fondre et forger des canons d'artillerie, etc., GRIGNON écrit : "J'avoue que lorsque j'entrai dans les Forges, je ne connoissois pas les premiers rudiments des opérations des travaux en grand du fer... Il fallut raisonner pour approfondir la cause et les accidents qui sont si fréquents... Je commençai par considérer les manipulations et les procédés des ouvriers. Je m'efforçai de découvrir la base et le principe de leurs pratiques... Je me familiarisai avec les termes, les outils, les machines et le travail... J'aperçus de la justesse dans quelques opérations et de l'inconséquence dans beaucoup d'autres... Je sentis qu'il étoit nécessaire d'acquérir les connoissances de l'Architecte, du Maçon et du Charpentier (*) pour construire et réparer les usines et les machines, qu'il falloit devenir Mineur, Charbonnier, Fondeur, Affineur et Marteleur, dans toute la force du terme pour sentir et redresser les torts de l'ignorance de ces différents ouvriers et pour les diriger dans leurs opérations... Enfin après avoir voyagé dans plusieurs provinces pour y observer la Nature et les Arts, je devins Maître de Forge (**).” (*) C'est encore le problème, en particulier du Chef de H.Fx, d'avoir des connaissances (au delà du métier proprement dit) sur la chaudronnerie pour le blindage, sur les produits réfractaires pour le garnissage interne, sur les possibilités de la soufflante, sur l'informatique des procédés, etc. Ces connaissances permettent de juger de l'importance d'une difficulté quand elle se présente et donc de réagir au mieux; elles donnent plus facilement voix au chapitre quand viennent les discussions avec les spécialistes

(**).GRIGNON est connu pour avoir été le maître de forge de Bayard (52170), mais il semble qu'il a d'abord travaillé ailleurs. Il écrit à propos du H.F. de la planche VII : "H.F. quadrangulaire tel celui d'Urville (Eurville, 52410) dont je me suis servi jusqu'en 1759."

hf elliptique bis Tiré de Mémoires de physique...

H.F. de section elliptique proposé par GRIGNON. Vue éclatée en section verticale sauf pour les zones claires marquées d'un astérisque et le plancher du gueulard (entre les B), qui sont des vues horizontales. E= les étalages; la paroi couleur orange est en sable gras damé. C = la cuve, avec la paroi, couleur marron foncé, qui est en contact avec le feu, en briques séchées, non cuite et la contre-paroi (marron clair) en grosses briques d'argile séchées. M = massif extérieur percé de canaux expiratoires (bleus) qui évacuent l'humidité des parois. B = les batailles qui évitent que le vent ne pousse la flamme du H.F. sur les ouvriers quand ils chargent. P = le pilier de coeur qui sépare l'embrasure de la tuyère de celle de la coulée et qui supporte les marâtres (5 barres de fontes horizontales en noir). t = trou de la tuyère. F = la fondation. V = la voûte par où s'élimine l'humidité du fond du H.F. A part sa section elliptique, ce H.F. est très proche de celui de l'Encyclopédie.

III-LES ANCIENS DE L'ÉCOLE CENTRALE DE PARIS ET LE HAUT FOURNEAU. Personnalités citées à l'occasion des 100ème, 150ème et 175ème anniversaires de l'école.

a-WALTER de SAINT-ANGE Charles. Premier professeur de métallurgie (1838 à 1851) de l'École centrale des Arts et Manufactures. Auparavant il a été directeur technique de la Compagnie Loire-et-Isère qui fit ériger les 4 H.Fx de La Voulte en 1828. Il est l'auteur de La Métallurgie pratique du fer (1835).

La Voulte bis Fonte, fer, acier Rhône-Alpes p.72

H.FX de La Voulte. S = soufflante à double effet, 60 CV (44 kW). C = appareils à vent chaud de type Calder.

b-SAINT-ANGE VASSEROT (promotion 1832) : Associé avec Eugène PHILIPPE, qui réalise en 1847 la maquette de H.F. au 1/10ème des Arts et Métiers ; d'après Parcours de Centraliens, p.43.

maquette a et m bis

Maquette du musée des Arts et Métiers. Vue du H.F. en coupe avec l'alimentation des deux tuyères et au gueulard la prise de gaz. CH = chaudière chauffée au gaz. AP = Appareil à vent chaud chauffé au gaz, on distingue les tuyaux dans lesquels circule le vent qu'on réchauffe, les fumées chaudes du foyer circulent autour des tuyaux.

c-LAURENS Camille (promotion 1833) et THOMAS Léonce (promotion 1833 : « En 1834... Alphonse DUFOURNEL (promotion 1834), fils d'un maître de forges de la Haute-Saône, invente avec eux un système de récupération de la flamme au gueulard pour alimenter une machine à vapeur qu'ils installent dans le H.F. d'Echalonge (voir figure). Les trois ingénieurs déposent ensemble un brevet en 1834... Le cabinet THOMAS et LAURENS se charge dès lors d'équiper la plupart des grands établissements sidérurgiques français. Lorsqu'ils sont primés à l'Exposition de 1839, 27 H.Fx sont déjà ainsi appareillés. Leur système peut être aussi utilisé pour chauffer l'air insufflé dans les H.Fx.» Parcours de Centraliens. p.42 et 43.

chalonge bis La métallurgie comtoise 15ème 19ème s. p.283

Appareil THOMAS, LAURENS et DUFOURNEL. Vers l'appareil le gaz suit le trajet 1, 2, 3, et 5, c.-à. d. 1 = le gueulard, 2 = une ouverture avec registre par où le gaz du gueulard arrive dans le foyer, 3 = un foyer surmonté de deux bouilleurs, 5 = la cheminée pour la fumée du foyer. En 4, la chaudière qui reçoit la vapeur des bouilleurs. En 6 la sortie du gaz de gueulard vers l'atmosphère. H = le H.F. en coupe verticale, t = la tuyère, c = la coulée.

d-JORDAN Samson (promotion 1854). «De 1873 à 1900 S. JORDAN, le métallurgiste qui professa pendant 37 ans à l'Ecole centrale le cours de Métallurgie fut l'animateur technique de la Société de Denain et Anzin.» Les grandes industries modernes et les Centraux. Ouvrage édité à l'occasion du centenaire de l'École. p.97. Il a été à la fois un grand industriel et un professeur renommé. L'album de planches qui accompagne son cours a été un outil pédagogique remarquable, et est une mine de renseignements pour les historiens des techniques. On peut voir deux H.Fx tirés de l'album dans le chapitre Encore plus sur les hauts fourneaux/I-La transition du charbon de bois au coke.

Album du cours de S. JORDAN, planche LVII, FORGES À LA CATALANE.

forge à la catalane bis 1 = coupe verticale. 2 = vue en plan. V= l'arrivée de vent. C (bleu) = le charbon de bois, M (marron) = le minerai de la grosseur d'une noix. Sur le minerai une couche de brasque (débris de charbon de bois).Répartition du charbon et du minerai d'après Cours élémentaire de chimie. REGNAULT. 1869. p.67..

La forge catalane était alimentée en vent par une trompe; en voir un exemple au chapitre Des apparentés au haut fourneau/II-Le haut fourneau bergamasque.

e-DE VATHAIRE Albert (promotion 1857) : Spécialiste de la construction des H .Fx., d'après la Chronique de l'École centrale, 1829/1979. Il a été directeur des H.Fx de Bessèges, Saint-Louis, Marnaval, des Forges de Champagne et de Balaruc, d'après la publicité de son deuxième livre.

En 1866, il publie chez Baudry, Études sur les H.Fx et la métallurgie de la fonte, il y écrit : « Nous avons vu ce qu'a de puéril cette prétention d'obtenir telle réaction dans telle région du fourneau circonscrite entre deux plans déterminés, et nous pouvons réduire l'influence du profil à celle de quatre dimensions : 1) la largeur (*) du gueulard en ce qu'elle influe sur le classement des matières... 2) la largeur (*) du ventre, en ce qu'elle a de l'influence sur la descente des matières... 3) la largeur (*) de l'ouvrage... Nous avons vu l'influence de la largeur de l'ouvrage sur la nature de la fonte... 4) le cube intérieur du fourneau a, comme effet, une production proportionnelle.» p.186. (*) = diamètre.

En 1885, il publie encore chez Baudry, Construction et conduite du H.F. et fabrication de diverses fontes. Il y donne p. 257 les dimensions du fourneau qu'il préconise : Diamètre de l'ouvrage = 1,80 m ; diamètre au ventre = 5,40 m ; diamètre au gueulard = 3,60 m ; hauteur totale = 18 m ; hauteur de la partie cylindrique du ventre = 1,30 m ; hauteur de l'ouvrage = 0,75 m ; distance du ventre à la sole = 6,20 m ; angle des étalages avec l'horizon 68° ; capacité (volume) = 237 m3.

IV-E. Emile. Chef de fabrication à Senelle.

Né à Wolrange, province du Luxembourg. Belgique, il est embauché à 18 ans comme manoeuvre aux H.Fx de ce qui était alors Senelle-Maubeuge. Il est employé ensuite à la préparation des salaires au bureau du service des H.Fx. Après le service militaire, à 22 ans il est affecté à l'épuration du gaz ; ce secteur est alors très important parce que les rejets de poussières étaient très élevés et qu'il était entièrement géré par le service des H.Fx (pots à poussières, laveurs, épuration secondaire, décanteurs des boues de lavage et réseau des gaz des appareils à vent chaud), qui, plus tard, ne conserva que l'épuration primaire (pots et laveurs). A 32 ans il est nommé contremaître, prend en charge l'équipe de cour (travaux divers) et est chargé épisodiquement de la marche des H.Fx. Survient alors la guerre, l'arrêt des H.Fx le 1er mai 1940, la paralysie quasi totale de la batterie (pendant l'Occupation, seul le H.F4 marchera en tout pendant 5 mois). C'est en tant que Chef Contremaître qu'il remet en route les H.Fx (H.F.4 en avril 1945 ; marche à 2 H.Fx en 1946, à 3 H.Fx en 1948). En 1961, à 57 ans Emile E. est nommé Chef de Fabrication. En 1964 on célèbre son départ en retraite après 42 ans et 7 mois d'activité à Senelle.

Emile E. 001 bis Photo Lorraine-Escaut

«Par cette longue vie de travail dans le service, vous en êtes la mémoire vivante... Vous avez vu les creusets enterrés puis les creusets de carbone, les H.Fx sans blindage, puis les H.Fx blindés. Vous avez vécu de graves accidents, tels l'effondrement du collecteur de gaz en 1929 ou la panne d'eau générale en 1952.... Vous avez vu 33 mises à feu et vu couler 15.005.200 t de fonte... Votre connaissance des hommes, votre sens de l'organisation et votre courage vous ont permis de vous imposer comme un chef... Votre humanité profonde vous a donné le sens de la sécurité et l'on ne dira jamais assez quelle a été votre action dans ce domaine. Votre connaissance des installations, votre connaissance du travail des H.Fx et votre bon sens vous ont imposé comme le plus apte à résoudre les petits problèmes quotidiens et à diriger les grandes manœuvres : grands nettoyages d'autrefois, arrêts généraux, arrêts délicats et remises en route difficiles... En un mot vous avez été le chef d'orchestre -sans la baguette mais avec le sifflet- qui conduit les hommes et les instruments pour que tout se joue selon les prévisions.» Extraits du discours de l'auteur lors du départ en retraite d'Emile E.

21a)-MÉLANGES.

mise à jour du chapitre : 18/05/2015

I-A PROPOS DE LA FONTE MOULÉE (L).

Le 19ème s. a été en partie l'âge de la fonte moulée [L]; les causes en sont : 1) la production croissante des H.Fx, ce qui induisait des prix relativement bas, 2) la facilité de reproduire un modèle, même compliqué, 3) la précision que l'on pouvait obtenir lors des moulages, ce qui permettait la reproduction d'oeuvres d'artistes, mais aussi de pièces mécaniques comme les engrenages. De nombreux objets en fonte moulée sont cités dans le Glossaire. Ici, on trouvera un échantillon hétéroclite, qui montre surtout la diversité des productions d'objets en fonte, et la concurrence avec le fer malléable et l'acier.

En Grande-Bretagne, la fonte moulée s'appelle Cast iron; cette exp. a été employée en France dans le commerce : «La valeur du cast-iron varie toujours beaucoup, selon en seconde fusion ou non (ou en première fusion), et d'après la grandeur et la difficulté du moulage.» [5137] t.XXIV 1818 p.56

DANS LA CONSTRUCTION : "Des églises en fonte, de 21, 35 m de longueur, 12,20 m de large et 6,1 m de haut, pouvant accueillir 700 personnes et coûtant 5000 $, ont été érigées récemment dans les environs de Londres; les parois sont garnies de bois et couvertes de papier." [5355], 11/07/1857. p.345. “Le Ministère britannique de la Santé a donné récemment son approbation pour (la construction) de maisons dont les murs extérieurs sont faits de plaques de fonte moulée standard et érigés selon le système construit par une société de Sheffield. Ces maisons en fonte... sont éligibles à l'aide de l'Etat prévue par les Housing Acts de 1923 et 1924.” [5266] novembre 1925. p.441.Dans le phare de Saint-Quay-Portrieux, 22410, “l'intérieur de la tourelle contient un vide cylindrique occupé par un escalier circulaire à noyau plein en fonte permettant d'accéder directement à la lanterne.” [5145]. A Breskens. Au H.F. de Brazey, “pour les solives en fonte qui soutiennent la maçonnerie (au niveau du bas de la cuve), il y en a 12 qui sont terminées par un crochet à chaque extrémité, de sorte que lorsqu'elles sont en place appuyées les unes sur les autres, elles s’opposent énergiquement à leur écartement réciproque.” [138] série 3. t.XVIII. 1840. p.435. “Le phare est le plus vieux phare en fonte aux Pays-Bas. Construit en 1867, il est devenu un monument en 1982.” [2643] WIKIPEDIA à Breskens. A Glasgow. "Un petit phare en fonte moulée a été érigé dans la ville de Glasgow par C. GIRWOOD." [5355], 28/06/1851. p.325.«Ce pont (construit par Emile MARTIN à Saint-André de Cubzac, 33240) est surtout remarquable par les piles de 30 m de hauteur,en fonte creuse, sur lesquelles sont tendus les câbles de suspension. » [5500] p.125.A Tarascon :“Ce viaduc, long de 600 m, se compose de deux culées et de six piles colossales en rivière, supportant 7arches en fonte, de forme circulaire et de 62 m d'ouverture... L'arcature de chacune des arches, composée de voûtes cintrées en fonte, avec 5 m de flèche, est formée seulement de trois pièces, pesant chacune 7 t... Les parapets, les corniches, sont comme les arches, entièrement en fonte, d'une forme simple, mais élégante.” [5029] chapitre VII. Pour la production de plomb de chasse.,"une haute tour en fonte vient juste d'être érigée dans Centre Street, à New-York, et c'est la seule de son genre au monde. Elle a 11 étages, ce qui, avec la corniche supérieure donne une hauteur au sol de 53 m, prolongée vers le bas par un puits, d'où la hauteur de chute totale du métal liquide de 58,5 m, ce qui suffisant pour la production des plombs de la plus grande taille." [5355] 17/10/1855. p.77.

HPIM0984 cathédrale Photo de l'auteur

Clocher en fonte moulée de la cathédrale de Rouen.

.POUR DES OBJETS DIVERS : “La sorte de fonte employée est semblable à celle utilisée pour les moulages pour fonte malléable; pour la coutellerie, on coule en coquille. La fracture présente une cristallisation semblable à celle de l'acier dur moulé, et à part le manque d'élasticité, la fonte est employée de la même façon.” [5391]. Anciennement la pile de fonte“est la boîte du poids de marc remplie de ses poids détaillans.” [1897] t1. p.185 à balancier. “A Liège, on s’est depuis 3 ans (on est en 1838) livré avec ardeur à la quincaillerie en fonte polie... Des garnitures de fusil, des mouchettes, des éperons, des étriers, etc. sont maintenant offerts à des prix réduits... Ils sont en fonte douce, nullement cassante.” [5000] p.264. "Les pieux sont fournis avec un sabot en métal, souvent du côté le plus large du pieu, de façon à réduire le frottement (à l'enfoncement) dans le sol. Le meilleur sabot est en fonte; on le trouve supérieur au fer malléable et beaucoup moins cher." [5355], 27/12/1851. p.120.

pots Cast Iron FEARN p.5.

Chaudrons ventrus typiques des premières productions de la Coalbrookdale Company.

UNE STATUE EN FONTE. Au Puy-en-Velay, ”le Rocher Corneille d'origine volcanique qui culmine à 757 m d'altitude et à 132 m au-dessus de la ville, est couronné par la statue de Notre-Dame de France. Le 08/09/1855, jour de la fête de la nativité de la Vierge, le général PÉLISSIER est vainqueur durant la guerre de Crimée au siège de Sébastopol. En signe de gratitude, il conseille à l'évêque, Mgr de MORLHON, de solliciter auprès de l'empereur Napoléon III quelques-uns des canons pris à l'ennemi pour construire la statue que le diocèse du Puy souhaite dédier à Notre-Dame de France. Sculptée par Jean-Marie BONNASSIEUX, la statue réalisée en fonte de fer (*) à partir des 213 canons de Sébastopol est inaugurée le 12/09/1860. Elle mesure 16 mètres (22,70 m avec le piédestal) pour un poids total de 835 t -110 tonnes pour la statue, 680 le piédestal en pierre et 45 son revêtement en fer-.” [2643] yves.c.free.fr/prenat.(*) Au 18ème s. et parfois au-delà, l'exp. “en fonte” sans autre précision qualifiait un objet en bronze; d'où l'exp. fonte de fer.

statue_1 bis achetezaupuycom.

II-LA FATIGUE DU PERSONNEL OUVRIER À LA FIN DU 19ÈME S.

“Pour mesurer l'excessive fatigue de certains ouvriers ruraux qui habitent à plusieurs km de la voie ferrée, citons l'exemple suivant relatif à un ouvrier luxembourgeois (du Luxembourg belge) travaillant aux H.Fx d'Athus ; X résident à Habay-la-Neuve doit faire 3 km pour prendre le train à 3h33 du matin et doit par conséquent se lever avant 3 heures. Arrivée à Athus -30 km- à 4h42. Puis 12 heures de travail de 6 h du matin à 6 h du soir. Obligé d'attendre en gare d'Athus ou dans les assommoirs (voir ZOLA !) d'alentour, le train de 7h34; arrivée à Habay à 8h30, retour à la maison à 9 h. Soit 19 heures de travail ou de trajet, et 5 heures pour le repos et la vie de famille !” [LXR] p.150 et 151. On cumulait alors la longueur de la journée de travail et l'inadaptation des transports aux besoins des ouvriers. A Senelle nous connaissions bien ce problème avec le personnel frontalier belge, dont certains habitaient d'ailleurs à Habay-la-Neuve ! Heureusement pour cette époque, le poste de travail était de 8 heures, et non plus de 12, et la société assurait le transport par cars, ce qui, au moins, évitait les pertes de temps, mais pour les destinations éloignées comme Habay la durée du transport était tout de même supérieure à une heure.

Photo de Steel Industry Forum

III-LA SIDÉRURGIE MANQUE DE COKE.

Pour les H.F.x, cette situation, qui provoque toujours des difficultés, peut conduire à l'arrêt «Nous sommes ramenés à un problème connu : la sidérurgie française manque de coke.» Déclaration d'un directeur dans les années 1960. En France, à cause du peu de ressources en charbon à coke [L], on a eu tendance à construire trop peu de cokeries [L] et à se fournir pour une part importante en coke étranger ; par exemple dès la construction de la cokerie de Sluiskill, près de Gand, Senelle-Maubeuge a pris une participation qui s'est transmise lors des fusions à Lorraine-Escaut, USINOR, ARCELOR et ARCELOR-MITTAL. Une situation habituelle. « Il y aurait 10 H.Fx de plus dans cette région (l'Est de la France), que leur production serait enlevée du jour au lendemain. Pourquoi de les construit-on pas ? C'est qu'il y la question du coke. C'est là le seul point noir, sans jeu de mots, qui trouble le sommeil de nos métallurgistes. » [5439] 01/08/1907. p.840.

cokerie 001 bis Gouache de Pol WACHS dans Maîtrise Lorraine-Escaut. 1960.

En cas de tensions politiques ou d'augmentation forte de la production d'acier, cette situation est inconfortable car la sidérurgie peut avoir des difficultés à maîtriser son approvisionnement en coke. Premier exemple : la Ruhr, très riche en charbon à coke, a toujours été un fournisseur important de charbon, mais aussi de coke. Après la Ière Guerre mondiale, suite à l'occupation de la Ruhr par l'Armée française, les livraisons de coke allemand sont réduites; résultat : «Le total des H.Fx bouchés (arrêtés) par suite du manque de coke est toujours de 35 à 39.» [5439] 20/05/1923 p.226. Deuxième exemple : En 1974, la conjoncture est très bonne (cela ne durera pas, nous au commencement du 1er Choc pétrolier ; c'est une autre histoire!), les H.Fx marchent à plein et le coke est rare. Pour compléter, on achète deçà-delà du coke de stock. D'une part, il arrive parfois qu'ait été stocké du coke considéré comme médiocre, mais surtout on sait que le coke se dégrade pendant le stockage (dégradation de la structure, salissure par des poussières, voire de la mousse, etc.) et les résultats du H.F. qui le consomme en pâtissent : Extraits du rapport annuel 1974 des H.Fx de Senelle «Le pourcentage de poussier (récupéré lors du criblage) augmente de 0,5 point à cause de la consommation importante de coke de stock et de la dégradation de la résistance du coke. » p.2. « Les cokes de stock ont constitué un pourcentage important de la consommation à l'automne (21 à 23 % selon les mois) p.3. « H.F.2 : La raison principale du blocage de creuset (du 9 au 14/10) n'en est pas moins la mauvaise qualité du coke.» p.7. Et pourtant cette année là, j'avais refusé un train de petit coke (20/40 mm) de stock venant de la Ruhr ; j'ai appris par la suite que c'est le H.F.4 de Dunkerque qui en avait hérité « parce qu'il était équipé pour consommer du petit coke ».

Il n'y a pas qu'en France. En Allemagne, « pendant l'hiver 1898, il y a eu pénurie dans la production de coke, de sorte que les H.F.x ont été forcés d'acheter le coke coûteux des fonderies (*) pour ne pas diminuer ler production. » [MIC] p.76. (*) Le coke de fonderie doit avoir une grande dureté, avec très peu de porosité (donc peu réactif) et être formé de gros fragments (deux fois la grosseur du poing) d'après [2238] t.I p.197 : ce n'est pas un bon coke pour le H.F.

cokerie La Nature 03/12/1921. couverture.

Le coke vient d'être défourné des fours situés à droite. Au fond on arrose le coke pour le refroidir. Au premier plan des gamins chargent le coke dans le chariot.

IV-OÙ H.G. WELLS IMAGINE UN CRIME AU HAUT FOURNEAU.

HORROCKS vient de découvrir que sa femme le trompe avec RAUT; de nuit, il emmène celui-ci visiter l'usine. Ils arrivent au gueulard d'un H.F. “C'est le cône (*) dont je vous ai parlé... R. s'agrippa fermement au garde-corps et fixa le cône.. Soudain , d'une secousse violente, H. l'arracha du garde-corps. R. chercha à saisir H. et le manqua, son pied recula dans le vide, il pivota, et alors sa joue, son épaule et son genou vinrent ensemble frapper le cône. Il s'agrippa à la chaîne qui supportait le cône... Un cercle de chaleur rouge l'enveloppa et une langue de flamme venue du dessous trembla autour de lui... Il se mit sur pied et chercha à grimper le long de la chaîne... Il vit H. qui se tenait au-dessus de lui près d'un wagonnet de coke... et qui criait 'Brûle idiot ! Brûle chasseur de femmes !'... Soudain H. prit une poignée de coke et le lança délibérément à R morceau par morceau... Les vêtements de R. charbonnaient, rougissaient, et alors qu'il luttait, le cône descendit; une ruée de gaz suffocants s'échappa en sifflant et brûla autour de R. en une flamme rapide. Son apparence humaine disparut... Que Dieu me pardonne cria H. ! Dieu, qu'ai-je fait !” [5466] (*) C'est la cloche qui ferme le gueulard

V-OÙ SCHILLER S'INSPIRE DU HAUT FOURNEAU.

“Le comte, alors dans son ardent courroux, poussa son cheval jusqu'à la forêt prochaine, où, dans les flammes de ses H.Fx, fondait le fer de ses mines. Là, soir et matin, de leurs mains actives, les serviteurs nourrissent la fournaise, l'étincelle jaillit, les soufflets soufflent, comme s'il s'agissait de vitrifier des rocs.

Le comte fait signe à deux serviteurs, commande et dit : le premier que j'enverrai ici et qui vous demandera 'Avez-vous exécuté l'ordre de monseigneur ?' jetez-le moi dans l'enfer que voici; qu'aussitôt il soit réduit en cendres, et que mon oeil jamais ne le revois...

Et quand il voit fumer le fourneau, qu'il voit debout les serviteurs, il leur crie 'L'ordre de Monseigneur est-il exécuté ?' Et ricanant, ils tordent la bouche et montrant la gueule de la fournaise : 'Il est à son affaire, il est en lieu sûr'...” Extraits de Le message à la forge. [MPS] p.227 à 229.

VI-POÈME DU HAUT FOURNEAU.

A buggy of lime and a buggy of ore Un wagonnet de castine et un de minerai

And a buggy of rich good coke. Et un wagonnet de bon coke

The skips keeps skipping, the bell keeps tripping

Les skips vont basculant, les cloches vont déversant

Amidst the sulfurous smoke Parmi les fumées de soufre

Then give her blast, till she’s ready to cast Donne lui le vent, jusqu'à sa coulée prête

Then away with rush and a roar Alors dans une ruée, avec un rugissement

Comes the metal white, with its liquid light Vient le métal liquide, avec sa lumière blanche

To fill up the mold pitted floor Pour remplir le plancher creusé de moules

The heat and smell’s, like a mimic hel l La chaleur et l'odeur comme une imitation de l'enfer

When hissing stream hits the earth Quand le flot sifflant frappe le sol

And noise -and well- you must see to tell Et le bruit. Il faut le voir pour dire

How pig iron gets its birth. Comment vient de naître la gueuse

Extrait de Would steel be King ? L’Acier serait-il Roi ? Poème John RENO dans [5266] janvier 1930. p.196. Traduction Maurice BURTEAUX

VII-SOLDATS DE PLOMB EN FONTE.

Voici l’histoire, belge, d’un groupe de ces soldats : “En 1827, le Gouverneur de la place de Liège, général très amoureux de panache, réclamait depuis longtemps, mais en vain, à Guillaume d'ORANGE-NASSAU, roi de Hollande -car à l'époque, nous étions (en Belgique) sujets hollandais- une garde d'honneur pour sa propriété. Le fils du roi, le prince d'ORANGE, jeune homme que le Protocole ennuyait beaucoup, pour se distraire, adorait faire des blagues. Il eut vent de la chose, et avec quelques amis, fit fondre chez un artisan de la région, une dizaine de ces imposants soldats de plomb (voir plus loin), que l'on peignit ensuite en uniforme de la garde impériale. Ils furent ensuite acheminés la nuit, devant l'entrée du palais du gouverneur. Le matin, dans l'hilarité générale des badauds, la supercherie fut découverte et le gouverneur entra dans une violente colère. La suite connut bien des remous qui seraient trop longs à raconter, mais toujours est-il que les pauvres grenadiers finirent ‘aux puces’... Au fil du temps, ils ont disparu de la circulation et on ne sait pas ce qu'ils sont devenus, à l'exception des deux de la propriété Van den BURCH de Barisart, qui reposent depuis plusieurs décennies dans les caves du Musée de la Ville d'Eaux... Une première mise au point s'impose : les ’soldats de plomb’ sont bien évidemment en fonte... et de toute évidence, on en a exécuté des reproductions... M. PIRONET signale que tous ces soldats ont probablement été coulés dans des moules préparés à découvert dans le sable du plancher de coulée, d'une de nos fonderies wallonnes... M.Georges BARZIN est même plus précis et dit que d'après la société d'Archéologie de Verviers, tous les soldats ont été fabriqués dans les forges de Theux, ville qui possédait deux autres grenadiers... A la Maison de la Métallurgie, (à Liège, se trouvent -en 1995-) deux (soldats) à la porte d'entrée, avec la légende suivante ‘Reproductions des 2 grenadiers de la propriété de Limbourg à Theux, appelés ‘Kaiserliks’ ! et 5 autres, disséminés dans le jardin.” A propos des grenadiers de Barisart; texte de M.CARO-HARION. Mars 1995; dans www.sparealites.be.

grenadier2 muséede la vie wallonneà liège hauteur environ 2 m. Exemplaire du Musée de la vie wallonne à Liège.

VIII-UN CRIME AU HAUT FOURNEAU.

L''abbaye de la Grâce-Dieu à Chaux-lès-Passavant, 25530, est devenue une usine sidérurgique après la Révolution; un H.F. y est installé; c'est là qu'a eu lieu un crime.. "Un évenement affreux s'accomplit au fourneau de la Grâce Dieu du 10 au 25/1832, Une femme avait été assassinée dans un village voisin par des héritiers cupides ou empressés de faire cesser les soins qu'ils donnaient à une parente âgée. Le mari et son épouse coupables de ce crime, à ce qu'il paraît, cachèrent le cadavre de la défunte et vers la fin de ce mois le firent transporter de nuit par un voiturier, à la Grâce-Dieu, et le jetèrent dans le brasier du fourneau, où il fut consumé en un instant.” [5472] p.142.

IX-UN FONDEUR ARISTOCRATE.

Dans les années 1760/1770, le fourneau Elizabeth (on donnait souvent aux H.Fx américains au charbon de bois un prénom féminin, le H.F. étant féminin dans le monde anglo-saxon), près de Bricksville, Pennsylvanie, était spécialisé dans la fabrication de poêles en fonte pour le chauffage; le maître de forges était allemand et l’on disait : “Baron SIEGEL ist der Mann, Der die Öfen machen kann.” [4913] p.17. C.-à-d. : Le baron SIEGEL est l’homme qui peut faire les poêles

benstove Tiré de Wikipedia

Foyer inventé par Benjamin FRANKLIN et que les américains appelaient Benstove (Ben pour Benjamin et stove pour poêle); il eut beaucoup de succès à cause de l'amélioration qu'il apportait dans le chauffage.

X-UN BEL EXEMPLE D'EMPIRISME : L'EXAMEN DE LA FONTE EN VUE D'UN MOULAGE EN PREMIÈRE FUSION :

«On creuse à la main dans la salle du foyer (*) se trouvant en avant du H.F., un moule affectant la forme d'un trou cylindrique de 20 cm de diamètre et de 7 à 8 cm de profondeur ; la fonte est coulée (prélevée dans l'avant-creuset) au moyen d'une poche de fondeur... La couleur seule de la fonte contenue dans la poche permet de se rendre compte d'une manière sommaire de la qualité du fer fondu. Si cette couleur est blanche et si la surface du métal est recouverte d'une couche de gaz brûlant avec une flamme très incolore, la fonte est considérée comme de bonne venue. Si le métal présente un aspect rougeâtre, et s'il donne lieu à la formation d'étincelles crépitantes, les fondeurs n'en sont pas très satisfaits. Ensuite on verse la fonte dans le moule de sable. Alors commence l'agitation de la fonte. Si la fonte est riche en silicium et en carbone, le fer étant 'brûlé' (trop carburé à cause d'une température trop élevée dans le creuset du H.F.), la surface du bain se recouvre aussitôt d'une croûte de formation oxydante et donnant une lumière pâle ; cette croûte est déchirée de temps en temps par soulèvement du métal ; on dit que l'agitation est 'pâle' (?). Un pareil fer contient beaucoup de graphite et les fondeurs ne l'apprécient pas beaucoup. Le fer qui est le plus propre à être fondu même dans des moules étroits, et qui ne donne pas lieu à formation d'écume de fer, présente aussitôt après la coulée une mobilité très grande et d'une certaine durée. Mais lorsque l'agitation est très courte et s'il se forme à la surface des taches brunâtres accompagnées d'étincelles crépitantes en grande quantité, le métal est pauvre en silicium, il est dur, devient facilement blanc et n'est propre que pour la fonte des grosses pièces.» [5517] p.493 et 494. (*) la halle de coulée.

XI-LE HAUT FOURNEAU ET LE VOLCAN.

On a souvent rapproché le H.F. et le volcan ; le texte suivant fait à ce sujet une comparaison un peu naïve : «Les fourneaux qu'on emploie dans la fusion des métaux ressemblent assez par leur construction aux volcans. Ils sont plus larges par le bas que par le haut, et c'est ce que nous remarquons dans les volcans. Le vent souffle de la partie inférieure et se porte dans le fourneau par l'endroit où il est le plus large; c'est la même chose dans les volcans. S'il arrive dans les fourneaux que le vent des soufflets soit trop violent, le minerai qui est réduit en poudre déliée et celui qui est en masses plus grossières sont également dispersés et chassés avec violence par la partie supérieure de la cheminée du fourneau. Or combien ne sera-t-il pas plus facile encore au vent souterrain de soulever et de lancer par la bouche d'un volcan de l'abeste brûlé sous la forme de pierre ponce ?... Dans les fourneaux, lorsque le vent des soufflets est mal dirigé, souvent ils sont fondus, calcinés et détruits; il en arrive autant aux volcans; ils crèvent et s'entrouvrent, tantôt à la base, tantôt au milieu, et il en sort ces torrents de matière liquide que les Italiens nomment lave.» [5555] t.I. p.320 et 321.

Quand le H.F. est assimilé au volcan : Volcan fait de main d'homme : “Là, les H.Fx, volcans faits de main d'homme, vomissent dans ces canaux une lave brûlante qui va se figer sous mille formes.” [2303] p.341. La lave participe aussi à cette assimilation comme par exemples dans les deux exp. suivantes.Lave de fonte : “Une lave de fonte coule par torrents des H.Fx , se condensant, ici, en boulets, en obus, en bombes, là, en canons, en mortiers.” [5515] p.104.Lave enflammée : «Le minerai de fer fondu dans les H.Fx en jaillit lorsque le fondeur lui ouvre une issue; et il forme une lave enflammée.» [HLC] p.284. Beaucoup plus rarement c'est le volcan qui est comparé au H.F. « Le feu n'a pas seulement passé là, il y a résidé, il y a opéré en grand. La fonctionnaient des H.Fx qui ont soulevé ces masses de grès, qui ont projeté dans la Péninsule ces gigantesques piles de granit.» [GJV] p.44.

Quand le volcan est comparé au H.F. : “La lave est un composé de terres et de minéraux liquéfiés par le feu, qui couvrent le fond inégal des fournaises volcaniques, et qui doit être, par le fait, d'une très haute température. Cette matière fondue et en ébullition se comporte, en tout point, comme les matières en fusion dans nos H.Fx.” Notice sur les volcans et sur les produits volcaniques. 1837. En effet quand je vois la lave s'écouler le long du flanc d'un volcan, je revois le laitier s'écouler dans la rigole, avec les mêmes phénomènes, et en particulier quand la lave est visiblement trop froide ou trop viqueuse à cause de son analyse, le débordement et l'étalement désordonné, tout comme ce que l'on voit parfois sur le plancher de coulée.

Dans les nombreuses controverses sur la présence de fer natif sur la Terre, le volcan a été souvent cité comme pouvant être à l'origine de la présence de ce fer natif. «M. ROUELLE a reçu une masse de fer natif, prise au Sénégal, où il y en a des roches entières... On conjecture que ce fer est redevable de sa formation à quelque volcan qui aura pu faire la fonction du fourneau de forge (ici le H.F.)» [5555] t.I. p.112, note.

XII-LE PLUS PETIT HAUT FOURNEAU DE ANDREW CARNEGIE.

Les membres du laboratoire CARNEGIE de l'Institut technologique de Hoboken, New Jersey, offrirent un banquet à Andrew CARNEGIE. Sur la table se trouvait une maquette de H.F. et à la fin du repas, "par l'ouverture d'où s'écoule la fonte s'échappa un flot de punch bouillant, au grand amusement de tous les convives".

hf carnégie Texte et photo tirés de Lectures pour tous, n° ? 1905.

La maquette représente le H.F. américain typique, alimenté par skips, supporté par des colonnes et sans tour carrée. A gauche le pot à poussières qui reçoit la descente de gaz. La circulaire à vent chaud est alimentée par une conduite sortant du sol, ancienne disposition qui n'est plus employée à l'époque.

XIII-LE HAUT FOURNEAU DOIT-IL ÊTRE COUCHÉ OU DEBOUT ?

L'écho suivant laisse entendre qu'il vaudrait mieux qu'un H.F. soit couché, comme un vulgaire four à ciment ou comme l'ancien four SMIDTH pour l'agglomération du minerai de fer. "Plusieurs associations se battent depuis 20 ans pour que ce vestige sidérurgique (les restes du H.F.4 de Senelle) désormais appelé H.F. couché soit mis en valeur ou dans le pire des cas, remis debout." Républicain Lorrain par internet. 20/07/2011.

Haut fourneau couché bis gilleslaporte.blogspot.com.

T = ceinture des tuyères, on distingue les ouvertures dans le blindage; C = conduite circulaire en forme de tore; B= zone basse de la cuve refroidie par des boîtes de refroidissement que l'on distingue; D = blindage de la cuve; E = partie liée à la tôlerie du gueulard, entre E et le blindage se trouve un "joint Louvroil", constitué par une tôle déformable.

21b)-AUTRES MÉLANGES.

mise à jour du chapitre : 15/06/2015

I-REPRÉSENTATIONS DE HAUT FOURNEAU.

a-UNE MÉDAILLE en fonte moulée.

Fabriquée à l'usine d'Horovice (Bohème centrale) dans les années 1820. Diamètre 18 cm.

hf médaille 001 bis H.F. massif en maçonnerie; gueulard ouvert; soufflante à piston en bas à gauche. En haut deux chargeurs, un pour le charbon de bois, un pour le minerai. En bas de gauche à droite : un porteur (de ?) , un ouvrier avec une brouette, deux ouvriers manipulant avec une grue : il s'agit d'objets en rapport avec la fonderie, l'usine étant spécialisée dans ce domaine. D'après Decorative cast iron works. Prague.1980. p.32 et fig.71 p.114.

b-LE HAUT FOURNEAU DES INTELLECTUELS A LA FIN DES ANNÉES 1970.

« La sidérurgie s'essouffle et l'image d'ouvriers au torse nu sortant des lingots rouges du gueulard du H.F. est toujours d'actualité. » Culture technique. Éléments pour l'histoire d'une décennie singulière (*). 1975-1985. par Jacques PERRIAULT. Dans www.mediologie.org/cahiers-de-mediologie/.../perriault.pdf. (*) Au vu du texte ci-dessus, la décennie paraît en effet TRÈS singulière.

schéma bizarre sup 001 bis Que l'on pardonne à l'auteur d'avoir tenté l'impossible ! !

c- LE PLUS PETIT HAUT FOURNEAU OU LE PLUS DRÔLE ?

Early_Blast_Furnace Ce H.F. se trouve sur le site Old mining of Meliden, dans le Denbighshire, Pays de Galles. On retrouve, comme pour le H.F. du 15ème s. dans 2-Une vie de haut fourneau, les 3 fonctions principales : chargement, soufflage et coulée. On remarque l'activité et la productivité du fondeur qui arrive, à lui seul, à souffler et à couler la fonte. Le H.F. a été installé, classiquement, près d'un escarpement, ce qui permet de l'alimenter de niveau grâce un pont de chargement.

d-UNE TAQUE DE CHEMINÉE.

Alte-Ofenplatte-Ora-et-Labora bis de.picclick.com.

Reproduction d'une taque de cheminée fabriquée en fonte moulée en 1700 à Freusburg dans le Siegerland. Ch = fabrication du charbon de bois. T= transport du charbon de bois ou du minerai. F = forge d'affinerie. H.F. Au gueulard le chargeur enfourne une charge; en bas le fondeur et son aide s'affairent à la coulée.

e-UNE REPRÉSENTATION POUR ENFANTS.

Ci-dessous, dessin extrait d'un opuscule édité par Kawasaki Steel destiné aux enfants ou aux accompagnateurs lors des visites de l'usine. Volume du H.F. 5123 m3.

Chiba HF6 bis

II-LES 10 COMMANDEMENTS DES HAUT-FOURNISTES.

De tes outils, soin tu prendras, Pour éviter les accidents.

Chaussures de sécurité, tu porteras, Pour éviter tout écrasement.

Fonte et laitier, tu couleras, Visage, mains, pieds, garantis sûrement.

Ton chantier, propre, tu le tiendras, Par sécurité et bon rendement.

Dans le gaz, accompagné, tu te rendras, Avec un masque, absolument.

Tous les nouveaux embauchés, éduqueras, Pour pallier les désagréments.

Sur le chantier et dans les halles, tu travailleras, Avec un casque, évidemment.

Toutes les machines, tu nettoieras, Après les avoir arrêtées, totalement.

Les rigoles, tu franchiras, Sur les passerelles, uniquement.

Tous endroits dangereux, tu signaleras, À ton contremaître, premièrement.

Louis SAUVEY, Chef Chargeur aux H.Fx de LA CHIERS à Longwy-bas, vers 1960.

Remarques : 1) Il existe d'autres formules dans le Glossaire du haut fourneau, voir à Commandement. 2) Le haut de haut-fournistes n'est pas au pluriel parce qu'il ne qualifie pas la personne considérée, il est là parce que l'exp. haut-fourniste est dérivée de haut(-)fourneau.

interdiction HF Photo tchorski.morkitu.org.

III-DU VILLAGE DU FER À LA VILLE DE L'ACIER.

Pour l'essentiel, texte écrit en 2102 pour le Glosssaire du haut fourneau

Le village du fer, mêlant habitat et production, est né de l’installation des forges dans des endroits reculés; il fallait offrir au personnel des logements à proximité du lieu de travail, et en même temps le retenir dans des régions souvent peu accueillantes. La vie devait donc s’organiser sur place, d’où un certain équipement collectif (école, église ou chapelle, magasin de première nécessité). Le maître de forges habitait généralement dans le village, souvent près des ateliers sur lesquels il voulait garder un oeil. Cette organisation était très générale au 18ème s., en Suède c’est le Jarnbruk (jarn = fer; bruk en abrégé), et que l’on le trouve aussi en Finlande, comme à Fiskars.

brattfors-bruk filipstad- bis photo alamy.com

HF = le fourneau installé dans un bâtiment à cause des grands froids. FG = le four à griller le minerai généralement chauffé par le gaz du H.F.

En France, le site des SALLES de Rohan en Bretagne est un exemple bien conservé d’un "village du fer".

les salles 2 bis Photo Tourisme en Bretagne.

A gauche, la passerelle avec rambardes conduit au bâtiment du H.F. C'était "le pont du gueulard" qui permettait d'amener des chariots de minerai et de charbon de bois jusqu'au H.F.

On trouvait de telles structures aux États-Unis, où on les appelait plantations, par analogie avec les plantations de coton. Au sud des États-Unis, dans certaines de ces plantations du fer, on employait des esclaves, c.-à-d. des personnes attachées à une autre.

Pine Grove PA bis Photo ExplorePAhistory;

PA = Pennsylvanie. Typique H.F. américain au charbon de bois = tronc de pyramide à base carrée en grosse maçonnerie et percé d'embrasures pour la coulée et les soufflets. On distingue quelques bâtiments de l'ancienne "plantation".

En Russie, les forges étaient installées sur d’immenses propriétés appartenant à des nobles ou des maîtres de forges puissants, comme DEMIDOV (à Nijni Tagil, Néviansk et autres lieux de l'Oural), et sur lesquelles on a pratiqué (jusqu’en 1861) le servage, c.-à-d. l’attachement de la personne à la terre.

Neviansk bis photo cndp.fr

Vue perspective du 18ème s. Neviansk était la "capitale" de l'empire DEMIDOV. R = la rivière avec en E la chaussée où deux écluses donnent l'eau sur les roues hydrauliques qui actionnent les soufflets des H.Fx. A droite du h, 2 H.Fx, il y en aurait eu jusque 4. L'usine, la maison du maître de forge (m), l'église (e) et quelques autres bâtiments sont dans une enceinte close par des murs (OOOOO) et équipée de tours. Les habitations des ouvriers sont alignées, comme les corons du 19ème s. en France, à l'extérieur de cette enceinte.

Au début du 19ème s., aux États-Unis, la plantation va évoluer vers la company town (la ville de compagnie), plus importante, et où le company store (magasin de la compagnie) devient souvent un moyen supplémentaire pour retenir le personnel payé en monnaie locale. L’argent ne peut être dépensé qu’au magasin de la compagnie; d’où trop d’abus dus au monopole de ce magasin (voir Sixteen tons, la complainte des mineurs de charbon, dans laquelle on chante: « Je ne peux pas partir, je dois mon âme au magasin de la compagnie »).

fiveDollarBill bis Billet de 5 dollars émis probablement par Aimes Iron Works, Falls Village, Salisbury, Connecticut.

A partir de la moitié du 19ème s., un peu partout, la forge disparaît au profit de l'usine intégrée quise crée généralement à proximité d’une agglomération existante, mais dont l’importance du personnel demande que l’on construise beaucoup d'habitations. L’agglomération originelle se développe considérablement, et la sociétété sidérurgique se doit d’équiper ces nouveaux quartiers (écoles, église, salle de sport, dispensaire, voire mairie, etc.). On attribuera alors cela au paternalisme, souhaité par les uns, à cause du confort qu’il apporte, décrié par les autres, à cause de l’attachement à la société qu’il implique. Le cas extrême sera le Familistère, ensemble complètement fermé, créé par GODIN à Guise, 02120.

Cette augmentation de population amène parfois le développement d’une ville nouvelle proche de l’ancienne, comme Duquesne en Pennsylvanie, la ‘ville CARNEGIE’, mais aussi, à cause de l'évolution des techniques, la ville de l'acier.

duquesne 1889 bis C.P.

Entre chaque paire de H.Fx, 8 appareils à vent chaud type KENNEDY avec cheminée individuelle.

Les derniers exemples, très importants, se trouveront dans l’U.R.S.S. de STALINE, où, à partir des années 1930, on construit en site vierge d’immenses usines, dont le type est MAGNITOGORSK dans l’Oural, et où l’on est amené à bâtir une grande ville en même temps, le tout d’ailleurs dans des conditions extrêmement difficiles pour le personnel (logements provisoires misérables, restrictions de nourriture, prise de risques inconsidérés, surveillance politique très étroite), mais aussi du point de vue technique et économique (manque d’outillage, matériel de mauvaise qualité, réalisations médiocres, exploitants incompétents)

«L'arrivée des kulaks (paysans qui refusaient la collectivisation des terres) à Magnitogorsk. Quand ils arrivaient, ils étaient regroupés sous surveillance à l'extérieur de la ville. On leur donnait des tentes et il devaient construire eux-mêmes leur maison. Puisqu'il n'y avait pas de bois ni aucun autre matériau pour bâtir de meilleurs abris, ils vivaient sous la tente, comme pendant l'hiver 1932-1933. Vers la fin de 1933 cette colonie comptait environ 35.000 personnes. Dix pour cent ou plus de cette colonie mourut de froid et de malnutrition pendant cet hiver. La température était souvent à moins 40° en dessous de zéro.» Behind the Urals. An american worker in Russia's city of steel (Au-delà de l'Oural. Un ouvrier américain dans la ville de l'acier de Russie). John SCOTT. p.281 et 282.

IV-LA CASQUETTE ET LE HAUT FOURNEAU.

Certains disent que J., notoire porteur de casquette, n'en a changé qu'une fois suite à un malheureux accident, qui eut d'ailleurs des conséquences insoupçonnables. Il était monté tout en haut du P6 pour vérifier si la goulotte du gueulard Paul WURTH tournait dans le bon sens. Un coup de vent enleva la casquette qui, malheureux hasard, tomba dans un skip de coke qui arrivait au gueulard. La casquette disparut, avalée par le H.F. Le lendemain un comptable anormalement méticuleux, découvrit que la veille, la mise au mille de coke du P6 avait diminué de 1 % . On fit rapidement la relation entre la casquette consommée par le H.F. et l'économie de coke. R., ancien élève de l'École Centrale et ingénieur à l'IRSID, prit l'affaire en mains ; après des essais divers (qui coûtèrent une douzaine de casquettes à la société de W.) et de nombreux calculs, R. démontra que le poids des idées qui avaient circulé sous la casquette, avait augmenté considérablement le pouvoir calorifique de celle-ci. Immédiatement on comprit que tous les modèles mathématiques employés de par le monde pour la compréhension de la marche du H.F., étaient devenus obsolètes. Nombre d'usines comme Yawata (Japon), Magnitogorsk (Russie), Burns Harbour (États-Unis), Volta Redonda (Brésil), Vanderbilj Park (Afrique du Sud) ou Jamshedpur (Inde), durent modifier leurs modèles à grands frais. A l'Assemblée nationale française,lors d'une séance houleuse, on débattit de la nécessité de créer des normes pour la casquette du hautfourniste ; le ministre des finances prétendit qu'il y avait là une niche pour ½ point de PIB en plus, néanmoins il n'y eu pas de suite. Linus PAULING, prix NOBEL de chimie, eut le dernier mot en déclarant que les hautfournistes avaient VRAIMENT des idées bizarres ; ce dont personne ne doute !

D'autres disent que cette histoire, complètement apocryphe, a été écrite par un spécialiste des H.Fx à l'imagination débordante.

Qui croire ?

HFx Patural 001 bis Photo de l'auteur

La batterie de H.Fx où se trouve le P6.

V-LE HAUT FOURNEAU ET LE PAYSAGE.

a-Voir dans le chapitre Plus sur les hauts fourneaux : III Quand le gueulard du H.F. était ouvert.

b-Longwy.

« Allez à Longwy haut le soir, vous aurez la sensation de l'enfer de DANTE à l'heure des coulées mystérieuses. Vous y verrez une vallée d'incendies qui vous rappellera la Rome incendiée par NÉRON, lorsque 15 H.Fx crachent leur fonte en fusion et que les trains de laitier vont verser leurs torrents de laitier sur les crassiers. » Le Pays lorrain. A3, 1906 p.61.

Longwy la nuit 001 bis CP Pierron Sarreguemines. Cliché Lorraine photo Longwy.

Je dois à la vérité de dire que l'aciérie avec ses convertisseurs crachant vers les nuages était partie prenante au spectacle avec les H.Fx.

c-Neuves-Maisons.

« En ce nœud de bas plateaux et de vallée, de voies ferrées, et de chemins d'eau, comme un enchantement, l'usine a poussé sa futaie de fourneaux trapus qui vomissent la flamme, de hautes cheminées dont les panachent déroulent dans le ciel leurs orbes de neige ou d'ébène, et dont les rouges cylindres se reflètent dans la transparence des flots... Quelle féerie doit s'offir le soir, quand, dans l'épaisseur des ténèbres, les halls s'embrasent du reflet de la coulée...» Le Pays lorrain, A1, 1904. p.256.

Neuves maisons 001 bis Extrait d'une CP cliché Nicolle Chaligny.

On remarque surtout les bâtiments des monte-charges plus hauts que les 5 H.Fx que l'on distingue à peine entre ces bâtiments.

d-Pittsburgh.

«A ce Manchester américain, à cette double ville dont les H.Fx se pressent sur les rives de la double rivière (Alleghany et Monongahela), on a donné le nom de 'cité du fer, du charbon, du feu' ; c'est de la fumée surtout qui l'enveloppe d'un large crêpe noir. 'C'est la ville la plus noire que j'aie jamais vue' écrivait TROLLOPE, et Henri CAPITAINE ajoutait 'le soir Pittsburgh vu de haut, semble une bouche de l'enfer'. De ses innombrables cheminées sortent en mugissant des torrents de flammes que recouvre un dôme épais de fumée noire, dont les lourds flocons s'abattent par instant sur les maisons, les enveloppant d'un brouillard nauséabond, revêtant ainsi hommes et choses d'une couche de suie indélébile.» de VARIGNY C. Nouvelle géographie moderne des cinq parties du Monde. Girard et Boite. Paris. t.IV. Amérique. p.86.

SMOKE_FROM_INDUSTRY Pittsburgh 1970 Photo John ALEXANDROWICZ.

« La fumée de l'industrie crée un brouillard qui traîne au-dessus dela ville de Pittsburgh. » Au premier plan, de chaque côté de la rivière Monogahela, des usines de la Jones et Laughlin Steel Co. Plus loin, le « hot metal bridge -pont du métal chaud (liquide) » où passe la fonte destinée à l'aciérie. D'après dans Commons.wikimedia.org.

e-Un haut fourneau a-t-il « de la gueule » ?

« Si le bourgmestre (de Seraing) a admis 'qu'un H.F. avait de la gueule', il n'en est pas moins dubitatif sur l'aspect culturel qu'un tel objet peut présenter. » La Libre Belgique. 24/02/2015.

Un exemple d'adaptation :

Bild-Ruhrnachrichten (1) bis D'après RuhrNachrichten.de 21/02/2014.

Désaffecté en 1998, le H.F. a été équipé d'un système d'éclairage élaboré, avec des lumières fonctionnelles et belles. Éclairé ainsi, le H.F. semblait être encore en activité.

Dans le même esprit, J.L. TORNATORE a écrit un essai intitulé Beau comme un H.F. Sur le traitement en monument des restes industriels. Édition EHSS. 2004.

VI-CITATIONS HAUT-FOURNISTIQUES.

Ah celui-là il est gothique ! (Hayange). Dit pendant un exposé sur les appareils à vent chaud pendant que le conférencier montrait un appareil au dôme très surélevé.

Aussi longtemps que les cheminées fumeront et que la fonte des H.Fx éblouira dans le district de la minette, le nom de A sera gravé en lettres d'or sur le livre de l'industrie du fer. Cité par l'Echo des Mines et de la Métallurgie le 04/06/1908 p.608. Bel hommage, à la mode de l'époque.

C'était du FLAUBERT, c'est maintenant du ZOLA .Dit par un membre de la direction générale d'USINOR pendant que j'exposais (avec talent peut-être?) les déboires du H.F.4 de Dunkerque.

Ce sont des billets de banque qui s'échappent là-bas ! Dit par le directeur adjoint de l'usine de Longwy lors d'un passage aux H.Fx de Senelle et alors que la pipe de purge d'un H.F. laissait fuir du gaz (*)

Dire l'origine du H.F., c'est décrire l'origine de la fonte. S. BRULL. La sidérurgie à la portée de tout le monde.1933. p.19. Citation qui rejoint la définition que j'ai donnée au chapitre Définitions : Le H.F. est un producteur de fonte.

Faut-il arrêter les agglomérations pour faire marcher les H.Fx, ou arrêter les H.Fx pour faire marcher les agglomérations .(Knutange). Remarque qui s'explique par les difficultés qui se sont présentées dans la marche des H.Fx lorrains quand on a progressivement augmenté le pourcentage d'aggloméré dans la charge. Ce problème a été évoqué au chapitre La circulation du gaz et le mouvement des matières/Fluidisation.

I built it, you run it, en français courant : Je l'ai construit, débrouillez vous avec. Remarque d'un ingénieur d'Inland Steel venu visiter Dunkerque et auquel j'avais parlé des difficultés qu'il y avait à associer le haut-fourniste à la conception de l'appareil qu'il conduira plus tard..

La vie des H.Fx s'entretient par le gaz qu'ils produisent. Citation de l'auteur lors du départ en retraite du chef de fabrication. A l'époque le gaz servait non seulement, comme maintenant, à chauffer les appareils à vent chaud, mais également à actionner les soufflantes à gaz. Cette situation nécessitait, dans les usines isolées, d'installer une soufflante électrique pour redémarrer, après un arrêt total, un premier H.F. qui produisait alors du gaz pour mettre le reste en branle.

Le four à cuve (c.-à-d. le H.F.) s'impose pour une fusion réductrice. LODIN Cours de métallurgie 1886.p.194. C'est encore vrai globalement.

Le H.F. ne fabrique de la fonte que si l'on souffle du vent. R. SWEETSER dans Blast furnace practice 1938..

Le mieux est l'ennemi du bien. Remarque faite par moi à un adjoint, en relation avec certains dispositifs très sophistiqués mis en œuvre au H.F.4 de Dunkerque, et qui nous causaient des problèmes.

Les H.Fx ne repoussent pas; Tire d'un livre d'André FABER. Editions François Bourin. 2014.

Les H.Fx pissaient de l'or. Dit par un membre de la direction générale d'USINOR et rapporté par un historien dans un séminaire de D. WORONOFF. Malheureusement cela n'est pas toujours le cas !

Le vent chaud est du coke sans soufre et sans cendres. (La Providence). Dit lors d'une réunion ATS. Évidence.

Où sont les flammes du gueulard ? Remarque d'un journaliste visitant Dunkerque et peu au courant de l'histoire du H.F. ; les gueulards étant tous fermés et le gaz récupéré depuis la fin du 19ème s..

Petites annonces : à vendre, couvertures en fonte pour personnes ayant le sommeil léger. Pierre DAC dans l'Os à moelle.

Pour qu'un haut fourneau fonctionne bien, il doit avoir les pieds chauds, le ventre libre et la tête froide. Ancien dicton qui exprime que 1° le creuset (les pieds !) doit être chaud pour avoir une bonne fluidité de la fonte et du laitier; 2° la descente des charges doit être facile, sans accrochage, tout cela représenté par un ventre libre; 3) et que le gueulard (la tête) doit être froid (enfin pas trop quand même ! il faut évacuer l'humidité) car cela exprime que la chaleur sensible du gaz a été employée au mieux.

Quand on mélange du beurre et de la merde cela sent toujours la merde. Dit par un aciériste au sujet du mélange dans le mélangeur, des bonnes et mauvaises fontes.(*)

S'il existe une machine symbolique de l'industrie lourde, c'est bien le haut fourneau. Science et Avenir. 31/12/2013.

Un haut fourneau c'est pas sorcier. Le Républicain lorrain du 18/01/2015 et dans https://jeremienade.wordpress.com/. Au premier abord, vision simpliste de l'appareil, mais on peut aussi comprendre qu'il n'y a pas de magie dans son fonctionnement !

Remarques. Entre parenthèses l'usine dont était originaire l'auteur de la citation.

(*) Déjà cité dans le chapitre Senelle

VII-UN HAUT FOURNEAU BREVETÉ, LE H.F. DE BOTTEFIELD.

Renseignements et croquis tirés de Hot blast iron smelting in the early 19th century. Fusion du (minerai de) fer au vent chaud au début du 19ème s. Par Paul BELFORD, dans Historical Metallurgy. 2012.

Au début du 19ème s.William et Thomas BOTTFIELD gèrent les usines de Old Park et de Stirchley dans le Shropshire, Angleterre. Le 02/01/18128, Thomas BOTTFIELD dépose un brevet n°5596.

P. BELFORD écrit : « Au cœur de ce brevet verbeux et couvrant un grand domaine, était l'emploi d'une cheminée pour accroître le tirage (du H.F.), mais il est clair que procédé impliquait l'emploi du vent chaud ; le réemploi des gaz usés était aussi évoqué. » p.38. Il cite ensuite le brevet : « Le principe est de provoquer ou d'obtenir un souffle d'air atmosphérique suffisant pour fondre, liquéfier, couler ou faire de la gueuse, de la fonte moulée ou brute à partir de pierre de fer ou de minerai. Le vent est à produire par les moyens d'air raréfié, de la flamme du gaz ou de l'air chauffé, et est à mettre en œuvre dans un H.F., un cubilot ou un fourneau à air. » p.38. .REMARQUE : J'ai traduit le texte anglais aussi littéralement que possible, de façon à rendre au mieux la rédaction si particulière employée pour les brevets (par exemple fondre et liquéfier) et à en souligner les ambiguités (l'air raréfié!

Bottfield hot blast bis Schéma établi d'après le texte du brevet.

AV = arrivée du vent froid; F = four; P = porte du four; T= tuyère; V1 = vanne qui ferme la conduite C1; V2 = vanne qui ferme la conduite C2; Ch = cheminée; G = fermeture du gueulard.

Comment comprendre le fonctionnement

En bas à droite, la juxtaposition de l'arrivée de vent AV et d'un four F fait clairement référence au chauffage du vent par un foyer annexe, comme dans le brevet de NEILSON, qui est considéré comme l'inventeur du vent chaud.

Pour le reste :

1er cas : Les vannes V1 et V2 sont fermées, à condition que le gueulard G soit ouvert comme exutoire au gaz, on est alors dans le cas normal de l'époque.

2ème cas : La vanne V1 est ouverte, la vanne V2 est fermée, G est ouvert uniquement pour charger. Ce cas est absoulument aberrant car on envoie à la cheminée le gaz riche produit à la tuyère ; on peut même dire que la marche est impossible car très peu de gaz irrigue la cuve.

3ème cas : La vanne V1 est fermée, la vanne V2 est ouverte, G est ouvert uniquement pour charger. La cheminée ajoute du tirage dans le H.F. et donc permet d'augmenter l'activité, avec en contre-partie, le rejet d'un gaz plus riche. Par ailleurs , au moment du chargement, il est souhaitable de fermer V2, sinon on risque une aspiration d'air par G et la formation d'un mélange explosif.

4ème cas : Les vannes V1 et V2 sont ouvertes, G est ouvert uniquement pour charger. On peut imaginer un moyen de régler le fonctionnement en jouant sur l'ouverture de V1 et de V2 pour faire passer plus ou moins de gaz dans la cuve ; moyen très coûteux puisqu'il consiste à gaspiller du gaz riche.

En conclusion la conduite C1 et la vanne V1 sont inutiles. S'agit-il d'une mauvaise interprétation moderne ?

Que reste-t-il de ce brevet ?

P. BELFORD n'a pas trouvé de traces d'utilisation de ce procédé, alors que dès sa révélation le brevet de NEILSON a été utilisé très vite. Il faut encore remarquer que le brevet de NEILSON (n°5701) date d'octobre 1828, c.-à-d. 9 mois après celui de BOTTEFIELD ; NEILSON a-t-il eu connaissance de ce dernier ?

22-DES APPARENTÉS AU HAUT FOURNEAU.

mise à jour du chapitre : 06/05/2015.

I-LE HAUT FOURNEAU ÉLECTRIQUE.

Dès la moitié du 19ème s., on pensa à produire de la fonte à partir du minerai avec l'aide de l'électricité et les premières tentatives eurent lieu vers la fin du siècle. C'est un italien, STASSANO qui conçut le premier «haut fourneau» électrique. L'appareil avait le profil du H.F. et les tuyères y étaient remplacées par des électrodes. La tentative échoua parce que semble-t-il, le creuset n'était pas assez volumineux. Il semble logique de placer les électrodes à la place des tuyères parce que, dans un H.F. électrique c'est le courant qui apporte la chaleur au moyen des électrodes, et que dans le H.F. classique c'est la combustion du coke au nez des tuyères qui développe la chaleur nécessaire. Le problème du creuset fut résolu en Suède par GRÖNWALL.

Le H.F. du Jernkontoret (voir la figure) a la même allure générale. La figure représente le profil de l'appareil et l'on constate qu'il comprend les mêmes parties qu'un H..F. soufflé, avec une répartition entre la cuve et le gueulard qui paraît anormale, mais qui a été utilisé par des H.Fx comme celui de Hammerby (Suède 1862). La paroi était garnie d'une maçonnerie en briques de chamotte de 36 à 45 cm d'épaisseur, et un blindage en tôle de 10 à 15 mm d'épaisseur consolidait l'ensemble. Une structure supportait l'ensemble étalages/ventre/cuve/gueulard de façon qu'il ne repose pas sur le creuset. 4 électrodes refroidies par circulation d'eau amenaient le courant biphasé sous un voltage réglable de 50 à 90 V, avec possibilité d'aller jusqu'à 180 V. La puissance disponible était de 2200 kVA. Le creuset était équipé d'un trou de coulée pour la fonte et d'une tuyère à laitier. Une particularité : Une partie du gaz de gueulard était insufflée dans le creuset pour 1) transporter dans la cuve de la chaleur enlevée au creuset, et 2) refroidir la voûte du creuset.

Dimensions : Øcreuset= 4 m ; Øbas des étalages (ou « col ») = 1,2 m ; Øventre = 2,2 m ;Øgueulard = 1,5 m. Hauteur maxi creuset = 2,5 m ; hauteur étalages = 1,5 m ; hauteur ventre = 3,1 m ; hauteur cuve = 3,6 m. Volume "utile" (hors creuset) = 25,1 m3.

Résultats de marche de la première période d'essai. Production : fonte = 13 t/jour ; laitier = 190 kg/t de fonte ; 588 m3 de gaz/tf (gaz riche : CO = 80 %, CH4 = 10 %). Consommation : minerai = 1525 kg/tf ; castine = 85 kg/tf ; charbon de bois (416 kg) + carbone des électrodes = 423 kg/tf ; électricté 2296 kWh (dont 1454 pour la fourniture de chaleur au H.F). Le charbon de bois apporte le carbone nécessaire à la réduction du minerai de fer et à la carburation de la fonte. Comme difficultés on signale 1) des montées de pression du gaz dans la cuve (appelées surpression, voire contre-pression) dues à un manque de perméabilité, et 2) l'instabilité thermique du creuset probablement à cause de l'arrivée de matières ferrifères à des températures et dans des conditions de réduction variables.

HF électrique 001 ter

g = gueulard; c = cuve; v = ventre; e = étalages, a et a = électrodes; CO = le col par où le minerai de fer et le coke entrent dans le creuset; CR = le creuset.

« La fusion au H.F. électrique n'emploie pas de charbon pour le chauffage et n'a donc pas besoin d'air soufflé. La quantité de gaz qui prend naissance dans le four et s'en dégage, est de ce fait bien plus faible, 1/5ème seulement de celle du H.F. La chaleur sensible entraînée par le courant ascendant est réduite dans les mêmes proportions (*) et est plus rapidement cédée au lit de fusion descendant, de sorte la charge n'a plus besoin d'avoir qu'une faible hauteur (**). Cette constatation, apparemment évidente, ne s'est imposée qu'après de longues années d'expériences industrielles. » [548] p.84. (*) D'où, comme on l'a vu, la nécessité d'augmenter le volume de gaz par recyclage du gaz de gueulard. (**) Ce qui a conduit au bas fourneau électrique : voir Les lieux de haut fourneau/La Suisse.

RÉPARTITION DES CHARGES À LA SUÉDOISE.

Le H.F. de Trollhätten était équipé d'un appareil de chargement permettant une répartition de la charge entre le centre et la paroi du H.F.

gueulard suédois ter 001 bis

L'ensemble est de révolution autour de l'axe vertical. a (orange) = coupe ; b (bleu) = cône manoeuvré par la tige t ; c = tôle fixe ; d (noir) = bavette circulaire fixée sous la coupe ; e (vert) = goulotte annulaire ; f (violet) = goulotte cylindrique. Dans un 1er temps le cône a été abaissé et les matières contenues sur la coupe ont été versées dans le gueulard par la goulotte f, et sont tombées au centre du H.F. Dans un 2ème temps on a relevé le cône jusqu'à la position représentée sur la figure. Dans un 3ème temps on va continuer à lever le cône, celui-ci, lié à la coupe par les chaînes, va provoquer la montée de la coupe a et donc de la bavette d : les matières retenues par cette bavette vont tomber dans le gueulard par la goulotte e vers la paroi du H.F.

Toutes les informations sur le H.F. de Trollhätten et le gueulard Tholander proviennent de Le haut fourneau électrique par P. NICOU. Dunod. 1913..

II-LE HAUT FOURNEAU BERGAMASQUE.

On trouve aussi fourneau bergamasque et haut fourneau à la bergamasque. Le haut fourneau bergamasque a été utiisé au 17ème , 18ème et début su 19ème s. dans les Alpes italiennes et françaises. Son trait caractéristique est le profil intérieur : c'est un H.F. avec pour section droite un hexagone, H.F. que l'on a coupé en deux parties égales par le plan vertical qui définit la symétrie, et dont on n'a gardé qu'une moitié. On trouve donc une face plane verticale là où se trouve la section du H.F. originel. Tout le travail se fait sur cette face où il y a, la tuyère, le trou de coulée de la fonte et parfois un trou de coulée pour le laitier. Cette formule semble provenir de l'idée que le gaz produit par une seule tuyère (cas de la quasi totalité des H.Fx de l'époque) ne peut irriguer la partie du volume du H.F. qui se trouve au-dessus de cette tuyère. Le corollaire étant que le gaz de la tuyère unique irrigue particulièrement bien le semi-H.F. qu'est le fourneau bergamasque. L'inconvénient est la dissymétrie complète de la section de la cuve, qui ne peut que conduire à une descente des charges désordonnée ; toutefois étant donné la faible vitesse du mouvement des charges vers le bas, cet inconvénient était peut-être mineur.

HF bergamasque 1 bis schéma de l'auteur

1 = vue en plan, coupe au niveau du ventre. 2 = même vue grossie 2,5 fois. 3 = coupe verticale selon l'axe du H.F. 4 = vue de face, profil du H.F. Chiffre en italique : longueur en cm du segment sur lequel il se trouve. On a de bas en haut : f = coulée de la fonte; l = coulée du laitier; t = tuyère.

C'est un H.F. de petite taille (6,72 m de hauteur totale sur le schéma ; 7,95 m à Tamié, commune de Plancherine en 1826). Il se présente sous la forme d'un parallélépipède massif dont l'arrière est proche ou adossé à un talus pour favoriser le chargement. Il a été très critiqué par GRIGNON, à cause de sa forme et de la faible épaisseur de la paroi (côté travail)

Fourneau_bergamasque bis moulinafer.free.fr.

E1, E2, E3 = amenée d'eau sur les trompes. TR = 3 trompes pour fournir le vent au H.F. T1, T2 = conduite amenant le vent à la tuyère. g = gueulard, a = charpente d'un abri pour le devant du H.F. tc = trou de coulée.

LA TROMPE DAUPHINOISE.

Le H.F. bergamasque était soufflé au moyen de trompes ; à part ce cas, ce système a été très peu utilisé au H.F. Le principe de la trompe est de faire couler de l'eau dans un conduit vertical ; la chute de l'eau provoque une dépression qui aspire de l'air ; cet air est entraîné vers le bas avec l'eau ; en bas de la trompe, dans un bassin qui ne communique pas avec l'atmosphère, l'eau et l'air se séparent et ce dernier est conduit vers la tuyère.

trompe bis Encyclopédie de d'ALEMBERT

E = arrivée de l'eau. TR1, TR2, TR = les 3 trompes. c = les cuves où l'air (le "vent") se sépare de l'eau. T = le conduit du vent vers la tuyère. F = l'eau sort des cuves.

Le système de la trompe a été également utilisé à la forge catalane (*), qui était un procédé direct d'obtention du fer à partir du minerai. La forge catalane était employée dans les Pyrénées et les trompes utilisées étaient appelées "trompes du pays de Foix". La différence la plus visible était que la trompe de Foix avait un conduit carré alors qu'il est cylindrique au H.F. bergamasque.(*) Voir des informations sur cette forge dans le chapitre Les hommes des hauts fourneaux/III Les anciens de l'École centrale.

III-LE (HAUT) FOURNEAU RASCHETTE.

Appelé tantôt fourneau RASCHETTE, tantôt H.F. RASCHETTE, c'est un appareil dont la section droite est un rectangle allongé (qualifié parfois -à tort- d'elliptique). «Les H.Fx élliptiques... ont été repris et modifiés ces dernières années, par le général major RASCHETTE, directeur des usines du prince DEMIDOV, dans l'Oural. Dès 1859, le général RASCHETTE faisait construire, dans le district de Nischne-Tagilsk (Nijni Tagil), 3 H.Fx de son système; de nouvelles forges étaient élevées avec le même type de fourneau, en 1862, à Wirschisetskt et à Nischne-Turinsk, dans l'Oural.» [2224] t.III p.578.

“Les principaux avantages revendiqués pour cette forme de fourneau sont, 1) sa petite hauteur et sa construction relativement légère, qui le rend beaucoup moins coûteux que les fourneaux plus massifs; 2) le courant de gaz perd de sa vitesse à la partie supérieure, et ainsi réduit plus efficacement le minerai que dans le fourneau dont la cuve se rétrécit vers le haut, d’où une production par m3 plus élevée; 3) lors de sa première mise à feu on peut admettre le vent beaucoup plus tôt que dans un fourneau ordinaire.” [5295] Vol. 13. Iron.

Raschette 1 001 bis Manuel de la métallurgie du fer. LEDEBUR. p.391.

1 = vue du grand côté, 4,45 m de large dans la cuve, 2 = vue du petit côté, 2,77 m de large dans la cuve; 3 = vue en plan. tu = 4 tuyères en bas de chaque grand côté; tc = un trou de coulée en bas de chaque petit côté.

LEDEBUR précise pour les H.Fx RASCHETTE de DEMIDOV : “La hauteur totale est de 15,24 m. Ce fourneau alimenté avec du charbon de bois et des minerais magnétiques (*) de la contrée, produit par 24 heures, 20 à 25 t de fonte BESSEMER (*).” p.391. (*) Ces minerais sont très riches et très purs, d'où la production de fonte dite BESSEMER qui devait être exempte de phosphore et de soufre.

IV-COREX.

Le COREX se présente comme un moyen de produire de la fonte en utilisant des charbons habituellement inutilisables pour faire du coke ; du fait que l'on n'utilise pas de cokerie, le COREX une une solution à la réduction de la pollution qu'elle engendre et au problème du remplacement des anciennes cokeries. L'idée est de fabriquer du gaz riche très réducteur (45 % de CO et 16 % de H2, d'après le journal de VAI , septembre 1991)) en brûlant du charbon à l'aide d'oxygène dans un gazéificateur. De plus on a cherché à se soustraire au problème que pose dans le H.F., la présence de la zone de fusion au milieu de l'écoulement de la charge. On réduit donc le minerai de fer dans une enceinte indépendante (le four de réduction) à l'aide du gaz fourni par le gazéificateur, et qui est située auè-dessus de ce dernier. Le minerai réduit sous forme d'éponge de fer est admis dans le gazéificateur où la température est suffisante pour la fusion. On a donc la même fonction (réduction suivie d'une fusion) que dans le H.F. Au bas du gazéificateur on coule de la fonte et du laitier de même nature que les produits du H.F. Le gaz qui sort in fine du four de réduction peut être recyclé ou exporté pour d'autres usages.

corex 1 001 bis [Plaquette VAI]

Ch = alimentation en charbon. M = alimentation en minerai.R = le four de réduction. GF = le gazéificateur où se produit aussi la fusion. OX = arrivée d'oxygène. F+L = coulée de fonte et de laitier. G1 = gaz réducteur produit par le gazéificateur. G2 = gaz final sortant de l'enceinte de réduction. G3 = gaz réducteur admis dans le four de réduction après passage par un cyclone dépousiéreur t3. G4 = gaz refroidi. G5 = gaz exporté. t1 et 2 = refroidisseurs pour le gaz.

La famille des COREX comprend 4 types : C1000= production 0,3 à 0,4 Mt fonte/an. C2000 = 0,6 à 1 Mt/an. C3000 = 1,2 à 1,5 Mt/an. C4000 (projet) = 2 Mt/an. (1ère valeur : alimentation en minerai cru; 2ème valeur : alimentation en pellets).

Sont en service : 1 C1000, 4 C2000 et 2 C3000. Renseignement 2015 d'après www.industry.siemens.com. (VAI qui construit COREX est une filiaile de SIEMENS)

corex 2 001 bis [Plaquette VAI].

C'est le premier COREX industriel; il a été mis en service en novembre 1989 chez ISCOR (maintenant ARCELOR-MITTAL) à Pretoria en Afrique du Sud.

RÉSULTATS

Le COREX d'ISCOR, premiers mois..

D'après Résultats d'exploitation de l'unité COREX implantée chez ISCOR après deux années d'opération. M. LEMPERLE. ATS 1991.

corex 3 bis

M (marron) = minerai, Ch (bleu) = charbon, OX (vert = oxygène; FO (jaune (fondants).On note une grande quantité de fondant (probablement à cause de réglages à la mise en route), d'où la consommation de charbon assez élevée. A part le premier mois pas significatif, la production a été de l'ordre de 22.800 t par mois.

Autres informations.

Type de charbon utilisé : Pouvoir calorifique environ 5000 kcal/kg (de l'ordre de 8000 kcal); matières volatiles maximum 35 % (25,4 %); cendres maximum 20 % (7,6 %) ; humidité maximum 12 % (7 à 8%); soufre maximum 1,5 % (0,70 %). Entre parenthèses, en italique, valeurs courantes d'un charbon commercial, et pour le reste moyenne de 10 charbons à coke (CESSID 1990). Consommations à la t de fonte : Charbon 500 à 700 kg ; oxygène 550 Nm3.

Fonte : 1550°C (très élevée ? ; 1490 °C); carbone = 4,2 % ; soufre = 0,020 % (0,030 %) ; silicium = 0,5 à 2 % (réglable ; 0,167 %); phosphore = 0,02 % 0,078 %). Entre parenthèses commentaires et valeurs H.F.4 de Dunkerque en 1989.

Comme pour les figures, d'après une plaquette de VAI, 2002.

V-LE BAS FOURNEAU DE LIÈGE.

La quasi totalité des informations et les figures sont tirées de Comptes rendus de recherche. travaux du Comité international des recherches sur le bas fourneau. .Juillet 1959. Sous-titre : Le bas fourneau considéré comme un petit haut fourneau expérimental, par E. BONNAURE.

L'examen des deux vues ci-dessous montre qu'il s'agit d'un fourneau de section elliptique, « choisie pour assurer une bonne répartition du vent en supprimant les zones inactives dans l'ouvrage. » p.19. Il est curieux que la crainte de ne pas irriguer convenablement l'ouvrage par le gaz soit apparue pour un petit H.F. (la surface du creuset équivaut à une section ronde de 2,2 m de diamètre) ; c'est plutôt quand le diamètre du creuset a atteint 10 m ou plus que l'on a pu craindre une mauvaise irrigation du centre du creuset, voire comme l'ont pensé certains, que du minerai pratiquement cru pourrait y arriver. Cette section elliptique a conduit à charger le H.F. par deux ensembles voisins composés chacun d'un gueulard de type MacKEE. La coulée de la fonte se fait sur un petit côté, comme pour le fourneau RASCHETTE, par contre le laitier est coulé par un grand côté. Le fourneau est soufflé par 10 tuyères, et il est équipé pour une contrepression au gueulard de 2,5 bars, comme un très gros H.F.

L'appellation de « petit H.F. » se justifie à l'examen de la fonte produite, d'abord avec une alimentation en minerai lorrain : silicium = 0,56 % ; soufre = 0,043 % ; carbone = 3,62 % ; puis avec une alimentation à 100 % d'agglomérés : silicium = 0,61 % (avec des pointes à 1 %) ; soufre = 0,036 % ; C carbone = 3,52 %.

bf liège grand 001 bis

A = appareil à vent chaud, V= arrivée de vent chaud sur laquelle se trouve la snort-valve S; C = conduite circulaire; M = montée de gaz; D = descente de gaz vers le pot à poussières Pp; Pu = purge sur le gaz.

3,2 et 4, 4 m = longueur du grand axe de l'ellipse dans le creuset et dans la cuve. bf liège petit 001 bis

Petit axe de l'ellipse : 1,4 m dans le creuset et 1,7 m dans la cuve.

De nombreux essais ont été faits sur ce « petit H.F. » ; les plus intéressants sont ceux dont on a pu comparer les résultats avec la marche de « vrais H.Fx. » Ces comparaisons ont été faites avec des marches dites à 100 % d'agglomérés de minerai de façon à éliminer les variations dues à la présentation physique et à la nature chimique des minerais crus.

La consommation de coke par t. de fonte ou mise au mille. Le graphique infra montre que le point représentatif du bas fourneau se situe bien dans l'allure générale de la variation de mise au mille en fonction du lit de fusion traversant, c.-à-d. de la richesse du lit de fusion. La comparaison est frappante avec les H.Fx de Seraing et de Dilling qui, sur le graphique, sont proches du bas fourneau.

…........................ H.F.2 Dilling.....H.F.7 Seraing.......bas fourneau Liège

hauteur utile...........17,6.....................19,0...........................4,3 m

volume utile...........485..................... 497.......................... 22,5 m3

contrepression........# 0...................... # 0........................... 1,37 bar

La contrepression a deux effets : 1) elle ralentit le flux gazeux dans le fourneau et améliore la durée de contact entre le gaz réducteur et l'oxyde à réduire, d'où une amélioration relative de la consommation de combustible ; 2) la loi de LE CHATELIER nous dit qu'une augmentation de pression tend à favoriser la réaction qui provoque une diminution de volume, or si on considère la réaction réversible CO2 (un volume) + C ↔ 2 CO (2 volumes), on constate que l'augmentation de pression provoquée par la contrepression favorise la disparition du CO et donc améliore l'utilisation du gaz. Ces effets expliquent le bon résultat du bas fourneau malgré sa cuve de faible hauteur.

bf liège mise au mille 1 001 bis

bas fourneau = point carré noir avec la flèche; point rond rouge = H.F.7 de Seraing; points noirs 1 à 4 = H.F.2 de Dilling.

Le lit de fusion traversant en kg, est égal au poids d'agglomérés enfourné à la t. de fonte diminué du poids de poussières rejetées au gueulard par t. de fonte; il est d'autant plus élevé que minerai est plus pauvre.

La production. L'effet bénéfique de la contrepression se fait sentir également ici, et autorise des allures élevées sans la dégradation des résultats qui les accompagnent habituellement. Pour certains des H.Fx présents sur le graphique supra, on rapporte la production par m3 de volume utile et par jour : Domnarfvet (Suède) = 2 ; bas fourneau de Liège = 1,98 ; H.F.8 de Magnitogorsk (Russie) = 1,70 ; H.F.12 de Gary (États-Unis) = 1,30 ; H.F.2 de Dilling (Sarre) = 1,02 ; H.F. 7 de Seraing (Belgique) = 0,89..

Conclusion. Le texte en référence proposait de prolonger ces expériences par la conception d'un « gros » bas fourneau pouvant produire 2000 t/jour ou plus. On préconisait la section elliptique, ce qui compliquait l'enfournement avec l'installation au gueulard de 6 ensembles type MacKEE (*). La hauteur utile conseillée était de 12 à 15 m. Cet appareil aurait eu le gros avantage de pouvoir consommer des cokes relativement médiocres et donc moins chers, malgré cela personne n'a tenté l'expérience et les gros appareils sont simplement devenus des H.Fx de plus en plus gros. (*) Donc avec 6 petites et 6 grandes cloches. Un système de ce genre a été évoqué lors des études du H.F.4 de Dunkerque ; les Flamands plutôt blagueurs l'avait immédiatement surnommé « le carillon des Flandres », en référence aux carillons des beffrois

LES COUSINS.

D'autres bas fourneaux ont servi d'appareils d'essais dans des buts divers, par exemple, d'après Réduction des minerais de fer. R. DÜRRER. 1957 p. 108 à 116.:

Oberhausen Allemagne. Fourneau de section ciculaire, avec 5,10 m de hauteur utile, provenant de la transformation d'un H.F. normal de 4,5 m de diamètre au creuset. Objectif : fabrication de ferro-alliages avec fort enrichissement du vent en oxygène.

Trostberg. Allemagne. 1948. Fourneau de section circulaire, cylindrique avec une hauteur utile de 5 m. Essai de production de fonte et de ferro-alliage, avec enrichissement du vent en oxygène, jusqu'à 80 %.

Procédé DEMAG-HUMBOLT. Allemagne. Le procédé consiste à fabriquer des briquettes de minerai fin et de charbon. Le briquettes sont d'abord chargées dans un four de semi-cokéfaction et descendent ensuite directement dans un bas fourneau d'environ 6 m de hauteur utile, et construit comme le fourneau RASCHETTE (voir ci-dessus). L'objectif est de fabriquer de la fonte avec du charbon non cokéfiable et des fines de minerai qu'il vaut mieux ne pas enfourner en l'état au H.F. ; pas de suite connue.

procédé DH 001 bis Réduction des minerais de fer p.116.

1 = réception des briquettes; 2 = étage de semi-cokéfaction; 3 = étage de réduction-fusion.

23-LE FER. Fe. masse atomique = 56.

Mise à jour du chapitre : 11/06/2015

Dans ce chapitre on trouvera quelques points remarquables concernant cet élément, qui, par la nécessité d'avoir à l'extraire de ses minerais, est à l'origine de la naissance du H.F.

I-FER EN LANGUES DIVERSES.

dérivées du latin ferrum : français = fer (*); italien et portugais = ferro ; espagnol = hierro ; roumain et wallon = fier.

(*) variantes orthographiques et langues locales : fa, far, farru, fé, fèr, ferd, feir, fere, fère, féri, fern, ferr, ferre, fèrre, ferri, ferru, fert, fia, fier, fièr, fua.

dérivées des langues germaniques : allemand = Eisen ; anglais = iron ; néerlandais = ijzer ; scandinave = jern. Voir au Glossaire l'étymologie de iron.

langues slaves : russe, bulgare, tchèque = zelezo ; polonais = zelozo ; ukrainien = zelizo.

autres :arabe = hadid; chinois = tieh; grec = sideros; japonais = tetsu; thai = lêk; turc = demir;

pour la curiosité = shiqethi (prononcé [∫iqɛθi]), formé sur shiqeth = gris, en dothraki, langue de Game of the Thrones.

..Pour encore plus, voir au Glossaire Langues diverses.

II- DU FER EN CUBES.

cristallisation du fer Métallographie et traitements thermiques des métaux. LAKHTINE p.21.

La cristallisation du fer se fait soit en cubes à corps centré (CCC ou BCC en anglais = un atome se trouve au centre du cube), c'est le cas du fer alpha ou ferrite, soit en cubes à faces centrées (CFC ou FCC en anglais = un atome se trouve au centre de chaque face du cube), c'est la cas du fer gamma. On constate donc parfois la présence, de cubes de fer, qui peuvent atteindre environ un cm de côté. Dans la mine. “Il se trouve en Suède une Mine de fer en cubes qui est si abondante qu”on peut la regarder comme du fer natif, cependant ce n'en est point.” [5555] t.II. p.234. En Suisse, on trouve “de petits dés ou cubes de fer, ou, si l'on veut, des grains de Mine en cubes.” [5035] t.II p.506. Là, il ne s'agit pas à proprement parler de cubes de fer, mais de cubes d'un minéral ferrifère, probablement de la magnétite, Fe3O4, qui cristallise dans le système cubique et dont la Suède possède, encore de nos jours, d'importants gisements. Dans ce domaine, notons que deux autres minéraux ferrifères cristallisent aussi dans le système cubique : la chromite FeCrO4 et la pyrite FeS2. Dans le H.F. «En 1794, David MUSHET envoya à HAÜY des cubes de fer trouvés au fond d'un creuset d'un H.F. de Clyde Works.» [5421] p.274. “Parfois la fonte à moitié affinée d'un creuset de H.F. contient des cubes à clivage aussi parfait que ceux de la galène (sulfure de plomb, qui cristallise dans le système cubique).” [2855] p.19. Un cube de fer né par brûlure du métal. Dans les années 1960, au H.F.2 de Senelle, il a fallu remplacer le brûleur d'un appareil à vent chaud. Le métal, soumis depuis des années à une température élevée, n'avait plus aucune tenue car les grains avaient grossi et se présentaient sous la forme de cubes grossiers d'environ un cm de côté. Et aussi : “En cassant transversalement des barres de fer qui ont été exposées pendant longtemps à une chaleur rouge... on trouve assez souvent des parties saillantes de cristaux cubiques d’où on peut parfois faire sortir des cubes réguliers.” [4997] p.498.

III UNE PRODUCTION DE FER INATTENDUE:

«L'expérience de M. LEMERY, le jeune, faite avec le miel et le castoreum (*), dont il a tiré du fer, devient aisée à expliquer si l'on fait attention que dans le castoreum, indépendamment d'une grande quantité de matière inflammable, il y a beaucoup de terre grossière (?).» [5555] t.II p.220. Cette expérience montre que le castoreum contient du fer (la terre grossière est peut-être de l'oxyde de fer fer?) comme beaucoup de matières organiques ; cette matière et le miel servent de combustible et apportent l'élément réducteur. (*) «Matière animale secrétée par les glandes placées sous la peau de l'abdomen du castor.» [3020]

IV -LE FER S'ÉVAPORE-T-IL ?

On écrit en 1838 : «Quelques forgerons croient que le fer s'évapore ; c'est une grande erreur, car le fer n'est point volatil, ou du moins, il est absolument fixe aux températures qu'il est donné à l'homme de développer. » [2237] p.117. On écrit en 1967 : «Le point d'ébullition du fer n'a pu être déterminé que par extrapolation de la courbe de pression de vapeur.» [1618] p.146. La même source donne les températures d'ébullition suivantes : 2735 °C, 2833 °C, 3000 °C et 3070 °C, et remarque que la dispersion est due aux impuretés contenues dans l'échantillon de fer. Donc le fer peut bien devenir vapeur,et se comporte à ce sujet comme un élément normal, mais à des températures que RICHARD, en 1838, pensait être hors de la portée de l 'homme.

En résumé, à pression normale, le fer évolue ainsi avec la température : de 0 à 900 °C le fer est solide en cubes à corps centré (*) ; de 900 °C à 1490 °C, il est solide en cubes à faces centrées (*) ; de 1490 °C à 1535 °C, il est solide en cubes à corps centré ; de 1535 °C à 2735...3070°C le fer est liquide ; au delà de 2735...3070 +°C, il est sous forme de vapeur. A forte pression (***), l'évolution est différente. A 150 bars, de 0 °K à 4000 °K (**) = le fer solide cristallise dans le système hexagonal compact ; à partir de 4000°K, il est liquide. A 300 bars, de 4000 °K à environ 4500 °K, le fer est solide hexagonal ; d'environ 4500 °K à environ 6000 °K il est solide en cubes à corps centré ; au delà d'environ 6000 °K, il est liquide. (*) voir Fer en cubes ci-dessus. (**) °K = °C + 273. (***) Tiré de www.geologie.uhp-nancy.fr.

V -LE PROCÉDÉ DIRECT.

Le H.F. dont on parle abondamment ci-dessus est une étape du procédé indirect, dans lequel on produit une fonte assez fortement carburée, que l'on décarbure ensuite plus ou moins complètement. Ce travail d'affinage a d'abord été effectué à l'affinerie, puis au four à puddler, puis aux convertisseurs BESSEMER et THOMAS et au four MARTIN, et maintenant au convertisseur à oxygène. Dans le procédé direct, au contraire, on obtient le métal en une seule opération.

procédé indirect A travers l'industrie française. POIRÉ. 1891; p.33.

Production de fer au Fouta-Djalon à la fin du 19ème s. A la fin de l'opération on obtenait une loupe de fer solide. On remarque qu'il n'y a pas de soufflets. L'air est aspiré dans le fourneau par tirage naturel au travers de nombreuses tuyères (sur l'original on en voit clairement 5 fois 3 et on peut estimer qu'il y en a le double, soit 30; c'est le nombre de tuyères d'un très gros H.F. moderne !)..

VI-LE FER MALLÉABLE.

Dans les années 1870, c'est le fer courant qui provient de l'affinage de la fonte au four à puddler et, si l'on fait abstraction des polémiques sur les appellations fer et acier, du convertisseur BESSEMER. Le docteur ANDERSON de Manchester écrit au sujet du fer malléable : “Nous connaissons les lois naturelles qui (en) gouvernent l'élasticité, ainsi que les limites de son élasticité et sa résistance ultime. (Nous savons) qu'il peut être soudé; qu'il est ductile et peut être étiré en fil fin; qu'il est malléable et peut être étendu en une feuille, et en roulant la feuille devenir gobelet; qu'il peut être retravaillé. DE cette raçon , il sert n'importe quel objectif; mais quand nous pensons aux changements prodigieux subis par ses molécules pendant l'opération, nous sommes perdus dans le pays des merveilles. Pour beaucoup, la pièce de fer froid semble être un solide; sous la pression de la machine d'essais il se montre comme un semi-fluide. Quand le forgeron a la malchance de laisser trop longtemps une pièce au feu, elle s'évanouie (1)... En termes courants (le forgeron) parle de fer cassant à chaud (2) ou rompant à froid (3), sans penser qu'il est au seuil d'impénétrables secrets de la nature. Le fabricant d'acier peut prendre avantage des propriétés des molécules. Avec l'aide de la chaleur, il peut les séparer et infuser entre elles le carbone subtil (4), et le fer devient acier, avec la plupart de ses propriétés mécaniques grandement améliorées, et avec une augmentation de la résistance ainsi que de l'élasticité... Le chimiste qui cherche et le philosophe s'aventurent plus loin dans leurs investigations et leurs spéculations; ils essaient de pénétrer dans les ultimes atomes (5)... Il suffit de dire qu'un morceau de fer malléable commun, comme chaque masse de matière, est un mystère, et apporte à celui qui réfléchit des leçons d'humilité.” [5391] mars 1876 p.58. Ce texte est évidemment marqué par le niveau des connaissances de l'époque; quelques remarques éclairent le sujet : (1) Le fer brûle. (2) C'est un fer contenant trop de soufre. (3) C'est un fer contenant trop de phosphore. (4) Cette opération est une cémentation. (5) Dès la fin du 19ème s., la métallurgie fait de grands progrès, et la connaissance du métal est beaucoup améliorée, par, entre beaucoup d'autres, OSMOND (ingénieur ECP; structure de l'acier), LE CHATELIER (Polytechnique-Mines; thermocouple, dilatomètre), CHARPY (Polytechnique; essais des aciers), GUILLET (ECP), etc...

Fer de Suéde Micrographie tirée d'un album commercial de la Compagnie des Ateliers et Forges de la Loire.

Il s'agit d'un fer malléable, à très faible teneur en carbone, au grossissement 200, on distingue clairement les grains de ferrite qui constituent le métal.

VII-LA ROUILLE.

Etymologie (2 hypothèses) : «Berry, le rouil ; génev. le rouille provenç. roill, ruil, ruylha, et rozilh, ruzil ; catal. rovell ; espagn. robin ; ital. ruggine. L'espagnol et l'italien viennent du lat. robiginem, rouille ; cela est certain. Les autres formes romanes sont considérées par DIEZ comme des diminutifs de robiginem.» [3020]. « Du latin vulgaire robicula, diminutif du classique rubigo-inis, rouille. » [298].

En langues diverses : latin = rubigo ; espagnol = herrumbre ; portugais = ferrugem ; roumain = ruginà ; italien = ruggine. allemand = Rost ; anglais = rust ; finlande = ruost ; islandais = ryo ; néerlandais = roest ; norvégien = rust ; suédois = rost. croate = hrda ; ; polonais = rdza ; serbe = rda ; slovène = rje ; grec = skoria ; turc = pas.

Un inconvénient sérieux du «fer marchand»est la facilité avec laquelle il se corrode pour donner de la rouille; ce fer marchand» est attaqué par l'oxygène de l'air en présence d'humidité parce qu'il contient toujours d'autres éléments. Le fer techniquement pur, et en particulier certain fer produit jadis par la méthode directe et de ce fait pratiquement pur, résiste bien à la corrosion. Quand elle apparaît, la couche de rouille est poreuse, si bien que la corrosion peut continuer à se développer sous elle. La couleur caractéristique de la rouille est un signal facile à repérer; sa composition est généralement proche de Fe2O3.H2O, état auquel on arrive par une suite de réactions : a) le fer est oxydé en oxyde ferreux Fe++ par les ions hydrogène contenu dans l'eau; b) Fe++ est à son tour oxydé par l'oxygène de l'eau en oxyde ferrique Fe+++; c) l'hydrogène atomique est oxydé en H2O. L'ensemble peut être exprimé par la réaction 4Fe + 2H2O + 3O2 → 2(Fe2O3.H2O). Au point de vue électronique le passage du fer au fer ferrique correspond à la perte de 3 électrons par atome de fer et l'oxydation d'un atome d'hydrogène correspond à la perte d'un électron. Au total la réaction conduit à la perte de 4x3 + 2x2 = 16 électrons. Ces électrons sont recueillis par 8 atomes d'oxygène, qui en absorbent 2 chacun. Réactions d'après Chimie minérale B. Nekrassov p.465 et 466.

char us Char M4 Sherman du 741ème bataillon US coulé à Omaha Beach. Photo et informations tirés de la plaquette du Musée des Épaves Sous-marines du Débarquement.

Certaines rouilles, comme les rouilles marines, peuvent être considérées comme un mélange de différents constituants. Ainsi à partir de la première oxydation qui a conduit à Fe++ , on peut obtenir soit de la goethite, soit de la lépidocrocite (deux minéraux de formule Fe2O3.H2O) et même, après vieillissement, de la magnétite Fe3O4. D'après Nouveau traité de chimie minérale. P. PASCAL. t.XVII p.560.

Duquesne 1992 bis Tiré de ExplorePAhistory.com.

Cette usine se trouvait dans ce que les Américains ont appelé la Rust Belt, la région de la rouille,qui couvre toute la partie nord-est des États-Unis (Pennsylvanie, Michigan, Indiana, Illinois, Ohio....) où la sidérurgie et l'automobile étaient prépondérantes et où de nombreuses usines ont été abandonnées.

MOYENS DE PRÉSERVER LE FER DE LA ROUILLE.

Il y a eu et il y a de très nombreux moyens. Voici quelques méthodes anciennes :

En général, vers 1880. ”Le fer est préservé de l’oxydation par les alcalis, le borax, les huiles siccatives, par une couche d’étain -fer blanc, par le zinc -fer galvanisé- ou lorsqu’il se développe à la surface une légère couche d’oxyde magnétique; pour les usages domestiques on le recouvre d’un émail ou d’un vernis vitreux.” [4210] à fer, p.231.

Avec une sorte de vernis. ”Nouveau moyen de préserver de la rouille tous les ustensiles de fer et d’acier, par Arthur AIK’N. On fait fondre du caoutchouc dans un vase fermé; il se fond à peu près à la même température que le plomb. Lorsqu’il est fluide, on le remue avec un agitateur. On l’étend sur le fer et sur l’acier comme un vernis : après qu’on l’a laissé convenablement sécher, il est ferme et ne s’altère plus.” [138] Tome VIII. 1823 p.165.

Par la formation d'oxyde magnétique qui forme une couche adhésive continue. "Les armes de fer et d'acier sont bronzées... Le bronzage est un revêtement d'oxyde; il se forme en attaquant le canon par un acide faible, ou, ce qui est mieux, par un mélange de muriate (chlorure) de fer et de nitrate de cuivre." [5355], 25:09/1852. p.16. "L'année dernière (on est en 1890), plus 2 millions de bouilloires ont été traitées à Pittsburgh par le Procédé sans rouille. Après sa fabrication l'article est mis dans un four... Après être restée 2 heures dans le four, la bouilloire en fer a presque atteint le chaleur blanche (# 1400 °C)... On emplit le four de vapeur et il reste ainsi pendant 8 heures. .. Pendant le séjour des articles dans le four, il s'est formé de l'oxyde magnétique à la surface du fer; les bouilloires sont ensuite trempées dans un bain d'acide; ce qui est la fin du traitement." [UM] 08/08/1890 p.174. Au début du 20ème s., le Procédé BOWER-BARFF est un ”procédé pour produire, sur les objets en fer ou en acier, une couche adhérente d’oxyde de fer magnétique, qui ne se corrode pas.” [4595] à BOWER-BARFF process.

VIII-TATARA et Princesse MONONOKE.

Au Japon, Tatara est l'ancienne méthode directe de production du fer. Princesse MONONOKE est un film d’animation de Hayao MIYAZAKI. 1997. L’action se passe sous l’ère Muromachi 1333/1568. Le clan Tatara des forgerons dirigé par Dame EBOSHI est une communauté en marge de la société et en quête d'indépendance où la solidarité et l'intérêt commun prévalent. Les forges s'apparentent à une ville fortifiée. La communauté du Tatara Ba (village Tatara) est composée d'ex-prostituées, des lépreux et autres marginaux chassés de la société japonaise et forcés de vivre dans des endroits reculés. Même si le travail est dur, ils ont trouvé aux forges et auprès d'EBOSHI, une vie plus acceptable qu'à l'extérieur. Les femmes recueillies dans les villes par EBOSHI, occupent une place importante dans cette société résolument féministe. Dans les forges, elles travaillent en actionnant des soufflets géants (*) qui entretiennent la fonderie qui permet de produire le fer. EBOSHI leur donne aussi un rôle militaire de premier ordre: ayant appris à utiliser les arquebuses, elles participent aux batailles et, en l'absence des hommes, protègent la ville... Les lépreux sont les véritables forgerons car ce sont eux qui utilisent le fer fabriqué pour la fabrication d'armes notamment. Les forgerons travaillent dans un atelier à l'écart. D’après [2643], diverses sources dont Blog-City.

tatarafb (*) Il s’agit de soufflets à bascule actionnés avec les pieds. Le four Tatara rougeoit derrière le mur. (voir au chapitre Une vie de H.F. Jeunesse, une image du four Tatara). Les femmes chantent pour s’entraîner :

Le premier et le second (coups de soufflet) Même un enfant pourraient les faire

Mais le troisième et le quatrième Feraient pleurer un démon

Que la dignité Des femmes du Tatara

L'emporte à jamais Devenant telles des lames.

Traduction M. BURTEAUX d'après le texte anglais.

IX-UNE BOMBARDE EN FER OU EN FONTE ?

Elle se trouve dans la cour de l'évêché de Meaux. De forme tronconique, elle a 1,20 m de long, 40 cm de diamètre du côté plein et 52 cm de diamètre du côté bouche. Le calibre à la bouche est de 22 cm, et l'épaisseur de métal au même endroit est de 15 cm. Une estimation grossière donne un poids de l'ordre de 1,2 t. Contrairement aux autres bombardes en fer forgé, elle ne comporte pas de cercles répartis sur la longueur pour maintenir les barres de fer longitudinales et parallèles qui constituaient le canon. Des lignes de corrosion, sensiblement parallèles à l'axe, semblent indiquer qu'elle a pourtant été construite de la même façon. A l'intérieur de l'âme, près de la bouche, on distingue des cercles réguliers et jointifs, d'environ 3 cm de large. Il semble donc que la bombarde a été fabriquée à partir d'un tube formé de bandes accolées, sur lequel on a soudé des barres de fer longitudinales par soudage à chaud.

bombarde 1 bis Photos et mesures par l'auteur .

J'avais écrit ces réflexions après avoir vu la bombarde en 2006. Le fait d'avoir relu ce texte et revu les photos me fait penser maintenant que cette hypothèse n'est pas très vraisemblable pour deux raisons; 1) Il paraît difficile d'avoir pû réunir, en un même lieu, un tel poids de fer malléable, compte tenu de la faible quantité produite en une opération soit par un procédé direct, soit par affinage de la fonte au petit foyer, seuls procédés utilisés jusqu'à la fin du 18ème s. 2) Par ailleurs, le martelage manuel à chaud d'une telle masse semble difficile, ne serait-ce qu'à cause de la nécessité de la maintenir en température.

Une autre hypothèse est donc que cette bombarde est essentiellement en fonte. Le tube formé de bandes pourrait avoir été la base autour de laquelle on aurait coulé de la fonte provenant d'un H.F. On fait ainsi table rase des deux difficultés signalées ci-dessus. De plus l'hypothèse de la fonte explique que la partie arrière de la bombarde soit particulièrement lisse.

bombarde 3 On distingue les lignes sensiblement dans l'axe qui m'avait penser à l'assemblage de barres de fer, et à l'arrière une partie lisse qui rappelle un objet moulé.

X-UN MÉTAL MYSTÉRIEUX ?.

On lit dans un texte de 1636 : “Le fer semble être un métal simple, mais dans sa nature il y a beaucoup de mystères, et les hommes qui y réfléchissent, dans l’avenir, en tireront un grand profit pour eux et pour l’humanité.” [4772] p.1.

coeur d'oxydes bis O. DEQUINCEY et N. LIEWIG dans planet-terre.ens-lyon.fr. 2007

Coeur d'oxydes de fer dans sa matrice de kaolinite.

COMPLÉMENTS AU GLOSSAIRE

La présentation en est la plus proche possible. Les termes ou exp. qui s'y trouvent seront éventuellement intégrés au Glossaire; les exp. Nouvelle acception ou Ajout font référence au Glossaire. Les entrées sont suivies d'une liste de Références bibliographiques. Les nouvelles références sont de la forme [ABC].

mise à jour du dossier 02/06/2015

AFFOUAGER (S') : C'était d'abord se fournir en bois pour la fabrication du charbon de bois, ensuite le terme a été étendu à la fourniture de n'importe quel combustible sidérurgique. «Les forges de Monbarre (Montbard, 21500), celles du Dauphiné et du Lyonnais, du Forêt (Forez), ne s'affouagent qu'avec du charbon de terre ou de la houille. » [5464] p.148.

ALLURE CHARBON DE BOIS : Au H.F, consommation de charbon de bois rapportée à la dimension du ventre du H.F. “Une donnée d'expérience permet de considérer que 90 kg de charbon se brûlent par heure par m2 de section au ventre.” [5423] t.2 p.10.

ALLURE DE DÉRANGEMENT : Au H.F., anomalie dans la marche, due par ex. à une surcharge de minerai ou un refroidissement. Voir à allure régulière et constante la cit. [1421].

ALLURE RÉGULIÈRE ET CONSTANTE : Au H.F., bonne marche. «Dans un roulement de fonte blanche au coke, il faut distinguer l'allure régulière et constante de celle qu'on appelle allure de dérangement.» [1421] t.9 I-1863. p.84.

AMANDE : Repère de forme et de dimension pour le haut-fourniste du 19ème s. «En bonne allure, la fonte enveloppée de laitier passe devant la tuyère sous la forme et le volume d'une amande régulièrement ellipsoïde et lisse.» [5421] p.180.

AMIANTE DES FOURNEAUX : Forme particulière de silice. “Quand on démolit la chemise des H.Fx on trouve souvent au fond ou dans les angles du creuset... une substance d'un blanc soyeux,.. (c')est de la silice pure. Les anciens métallurgistes la désignaient sous le nom d'amiante des fourneaux.” [4512] t.II. p.291.

ANNEAU : Au H.F., pièce de réglage de la répartition des matières. "La décharge des matières est régulée par un anneau suspendu sous la cloche et qui, quand on l'abaisse, renvoie la charge au centre, et quand on le relève, permet au minerai et au fondant d'aller à la paroi." [5383] p.68. Au début des années 1960, au H.F.6 de Senelle, pour tenter d'améliorer la répartition des charges, on a employé ce moyen de répartition sommaire, qui était mal commode à cause de sa manoeuvre manuelle.

ANNEAU COMPENSATEUR : Au H.F., joint métallique analogue au joint élastique; voir cette exp. dans le Glossaire. “Le H.F. (autoportant) peut suivre librement toutes les dilatations dues à la chaleur, qui sont encaissées par un anneau compensateur situé en tête de H.F.” [5307]

APPAREIL COOPER : Erreur de transcription pour appareil cowper. « Les appareils 'Coopers' au nombre de 4, ont 6,5 m de diamètre et 24,6 m de hauteur.» [5439] 10/04/1905. p.445. Tiré de [SIBX]

APPAREIL DES CHEMINS DE FER : « La résistance de la fonte est éprouvée au choc au moyen de l'appareil dit 'des chemins de fer'. Dans cet appareil l'enclume a un poids de 800 kg... Les barreaux d'épreuve sont placés sur deux couteaux en acier, espacés de 16 cm, et le mouton, qui a un pods de 12 kg, tombe exactement sur le milieu... Les barreaux ont une section carrée de 40 mm environ et une longueur de 200 m.» [5544] p.4.

APPAREIL LAVEUR À SEC : Au H.F., exp. cocasse employée pour désigner le pot à poussières. «Des appareils laveurs à sec dépouillent les gaz captés des poussières qu'ils entraînent.» [5439] 10/04/1905. p.445. Tiré de [SIBX]

APPAREIL MONGE : «La résistance de la fonte à la flexion est éprouvée au moyen de l'appareil MONGE. » [5544] p.5. « Le barreau est placé entre les deux couteaux en acier d'une mâchoire solidement fixée scellée dans un mur, et il est assemblé au moyen d'un étrier et d'un coin, avec un levier en fer, à l'extrémité duquel se trouve un plateau que l'on charge de poids ou une cuve que l'on remplit d'eau. » [961] p.297.

APPAREIL RECEVEUR ET CHAUFFEUR DE VENT : A la fin du 19ème s., au Québec, “la soufflante (du H.F.) est équipée... d'un appareil receveur et chauffeur de vent brevet Scanlan, qui peut élever la température de vent à 93°C avant l'entrée dans l'appareil à vent chaud.” [5388] p.9. .

ARSENAL DE LA RÉVOLUTION : Surnom donné à un H.F. qui permit aux Américains de lutter contre l’Angleterre. ”Le premier H.F. de la région de Salisbury, Connecticut, a été construit à Lakeville en 1762. Pendant la Révolution américaine, 80 % du canon (pièce et /ou boulets) produit dans les colonies fut fabriqué au fourneau de Salisbury. Pendant des années, les historiens ont qualifié le site ‘d’Arsenal de la Révolution’." [5232]

BANNETTE : Sorte de panier. ”Pendant longtemps, on a fait usage de bannettes en osier de forme ellipsoïdale pour charger le coke dans le H.F. : cette pratique était défectueuse car les bannettes n’ont pas toutes la même capacité.” [4210]

BAUXITE Ajout : Au H.F., “ce minéral qui contient 57 % d’alumine et 25 % d’oxyde ferrique, est parfois employé comme fondant avec des minerais de fer siliceux.” [4695] p.105.

BLOC INFORME : Appellation non méritée donnée à la gueuse produite au H.F. “Il faut citer (dans la Haute-Marne) les H.Fx de Bayard, de Bussy, de Joinville, de Bologne, de Riaucourt, d'où la fonte sort, tantôt en blocs informes destinés à d'autres travaux, tantôt en poêles de cuisines, en marmites, etc.” [5465] p.43.

BOUCHEUR AUTOMATIQUE (DU CHIO) : Au H.F., machine à boucher le chio, qu'il ne faut pas qualifier «d'automatique», mais de «commandée à distance». Voir à déboucheur automatique (du chio) la cit. [5482].

BOULETTE DE TACONITE : Boulette à base de concentré de taconite. ”On peut s’étonner pourquoi un petit H.F. peut produire tant de métal liquide (185000 t de fonte/an pour un volume total de 446 m/3). La réponse est qu’au lieu de minerai brut à basse teneur en fer, la plus grande partie de la charge est maintenant constituée de boulettes de taconite, à haute teneur et toutes de même taille, ce qui aide à obtenir une marche régulière du H.F.” [4452]

CAISSE ANNULAIRE : Au 19ème s., élément de la structure du H.F. «Les étalages reposent sur des caisses annulaires en fonte, au nombre de 4 ou de 6, traversées d'une manière continue par un courant d'eau froide.» [2224] t.III p.546.

CANON À MASSE : Au H.F., machine à boucher le trou de coulée. “Le trou de coulée était bouché à la main pendant que le vent était coupé sur le fourneau. En 1914, H.A. BERG aux Carrie furnaces à Rankin, Pennsylvanie, développa un canon à masse commandé à distance, qui poussait un bouchon d’argile dans le fourneau sans couper le vent.” [5074] p.29.

CENTRALE THERMIQUE : Appellation donnée au H.F. à cause de sa production de gaz de gueulard qui est consommée par divers fours de l'usine. Avec la réduction de la mise au mille de combustible, la production de gaz et sa richesse ont diminué, et le gaz de H.F. ne peut plus, à lui seul, équilibrer la consommation de l'usine intégrée, comme cela pouvait se faire dans les années 1920. “Le H.F. est la centrale thermique de l’usine sidérurgique, comme cela doit être; tous les efforts sont faits pour récupérer chaque calorie disponible contenue dans le gaz de H.F.” [5266] janvier 1923. p.33.

CHARGE EN BLANC : Au H.F., charge sans minerai; exp. syn. de charge morte et voir au Glossaire charge à blanc. «Une charge en blanc -charbon seulement- commença l'opération.» [5423] t.2 p.44.

CHARGEMENT À LA CIRCONFÉRENCE : Au H.F., mode de chargement dans lequel les matières sont versées au gueulard près de la paroi. «Les matières en s'affaissant dans le fourneau, sont repoussées vers les parois par le cône inférieur du distributeur; de là elles se disposent en talus de la circonférence au centre et il se forme un vide en dessous du cône. Les plus gros fragments roulent par ce talus au fond du vide et viennent occuper la partie centrale du fourneau (*). C'est un véritable chargement à la paroi... Les preuves qui confirment cette supériorité (*) du chargement à la circonférence abondent autour de nous.» [1421] t.9 I-1863. p.92. (*) Les gros morceaux provoquent un afflux de gaz au centre du fourneau et l'on voit que dans les années 1860 on avait déjà découvert l'intérêt de la marche centrale, prônée à partir des années 1980.

COKE PAR TONNE DE LIT DE FUSION TRAVERSANT : Consommation de coke rapportée au poids du lit de fusion auquel on a soustrait le poids ce poussières produites. Cette donnée varie 1) avec la richesse du lit de fusion, 2) avec l'efficacité de marche du H.F. Exemple en 1962, Senelle et Appleby Frodingham, sont alimentés avec des minerais de teneur en fer proche (25 à 35 %). Par tonne de fonte :

Lit de fusion aggloméré Lit de fusion traversant Coke/lit de fusion traversant

Senelle 2950 kg 36 % 2904 kg 324 kg

Appleby 2565 kg 100 % 2925 kg 300 kg

Avantage évident pour la charge en aggloméré ; le lit de fusion est plus riche ; on produit moins de poussières (40 kg contre 46 kg à Senelle); la consommation de coke est plus faible.

COMBINAISON IGNIFUGÉE : Exp. employée pour désigner la protection du fondeur de H.F. au moment de la coulée; il s'agit plutôt d'un manteau. “Le chef fondeur revêtu de sa combinaison ignifugée, ressemble à une statue.” [2643] www. Archives.lesoir.be/aldo-serafin-capitaine-de-... 2014.

COMPTAGE DES CHARGES : Au H.F., suivi du nombre de charges enfournées. Une méthode au 19ème s. : «Le couvercle du gueulard est à charnières et il est manoeuvré par l'ouvrier au moyen d'un engrenage et d'une vis sans fin. Chaque fois que l'ouvrier fait une manœuvre, un poinçon mû par un mouvement d'horlogerie et contenu dans une boîte fermée à clef, vient marquer un point sur une feuille de papier. On peut ainsi vérifier le nombre de charges et les heures auxquelles elles ont eu lieu.» [2224] t.III p.553. Plus tard, le relevé sur enregistreur des mouvements des sondes de niveau a permis de compter le nombre de charges. Avec la mécanisation et l'informatisation du chargement du H.F., ce décompte est fait en permanence par l'ordinateur.

CONTACT IMMÉDIAT : Au sens premier d'immédiat, contact sans intermédiaire. Ici, c'est la condition supposée pour la réalisation d'une réaction chimique. Dans la réduction d'un oxyde de fer, « M. BERTHIER en particulier affirme que la réduction par cémentation a lieu... mais cet auteur regarde comme une condition indispensable de la réduction qu'il y ait contact immédiat entre l'oxide métallique et le charbon (de bois à l'époque). Il nie même positivement que les vapeurs combustibles (comme le monoxyde de carbone) qui émanent des foyers puissent enlever l'oxigène aux oxides métalliques (*).» [2237] p.126. (*) Opinion abandonnée, on a démontré depuis qu'au H.F., l'essentiel de la réduction des oxydes de fer se fait par le moyen du monoxyde de carbone.

CONTRÉE DE L'ANTHRACITE : Dans les années 1870, aux États-Unis, région où l'anthracite était le combustible des H.Fx; elle comprenait les vallées des rivières Lehigh, Schuylkill et Susquehanna. "Le trouble dans la contrée de l'anthracite, en même temps que les conditions difficiles du marché dues aux problèmes financiers a conduit à réduire la production de fonte... La difficulté la plus importante est l'impossibilité d'obtenir les approvisionnements en anthracite... Quelques-uns ont continué à fonctionner, mais, en l'absence de charbons de toutes sortes, se sont tournés vers le coke. Dans la vallée de la Lehigh, ceux qui sont décidés à ne consommer rien d'autre que l'anthracite, seront conduits à l'arrêt, au plus tard à la fin de ce mois... Des expériences ont montré un aspect favorable : pour produire au H.F. une tonne de fonte 1,25 t de coke est équivalent à 1,75 t d'anthracite. On voit que si le coke peut être employé sans difficultés, on peut l'introduire en quantité dans la production de la fonte. ... Pour l'ensemble de la contrée de l'anthracite, il y a 119 H.Fx dont 56 au vent et 63 à l'arrêt." Dans Inactivity in Pennsylvania.. Conditions of the anthracite furnaces. Article du 03/04/1875 cité dans [2643], himedo.net/... /Iron/Anthraciteironindustry.htm. .

CONTREFORT ou CONTRE-FORT Nouvelle Acception : Au 19ème s., au H.F., support de la marâtre. A l'usine de Barrow à Ulverstone, Grande-Bretagne, «derrière chaque colonne (voir à corniche la cit. [5451])... se trouve un contrefort en fonte, vertical; ce sont ces 12 ou 14 contreforts qui supportent réellement au moyen de marâtres circulaires, la cuve et la tour. » [5451] p.25.

CONTRÔLE CONTINU DES LAITIERS : Au H.F., à chaque coulée, comparaison de l'échantillon de laitier à un ensemble d'échantillons de référence. A Saulnes (54650), «un contrôle continu des laitiers par des témoins mis sous les yeux des ouvriers et des contre-maîtres fonctionne sans interruption.» [5439] 11/12/1887 p.1020

.CUBILO Nouvelle Acception : Nom donné au H.F., et abréviation probable de H.F. cubilot, d'après [5467] p.75.

CUPOLA Nouvelle Acception : Type de H.F.; terme syn. de fourneau cubilot et H.F. cubilot. «La fig. offre un fourneau appelé cupola et qui est employé dans plusieurs parties de l'Angleterre : il est revêtu d'un manteau de fonte qui remplace le double muraillement et enveloppe la chemise de briques.» [5420] p.300 et 301.

DÉBOUCHEUR AUTOMATIQUE (DU CHIO) : Au H.F., machine à déboucher le chio, exp. qui amène trois remarques, 1) Dans l'état actuel des recherches, on n'a pas connaissance de l'utilisation d'une telle machine, 2) Pour les machines de plancher du H.F., il faut éviter de les qualifier «d'automatiques» ; il s'agit en fait de machines «commandées à distance». 3) Bien que ce soit pas une règle absolue, il est habituel de conserver le masculin pour qualifier le machiniste (sauf si c'est une dame) et de mettre la machine au féminin. «Pour le travail au chio, on construit des boucheurs et déboucheurs automatiques, basés les uns sur le principe de la seringue (*), les autres formant en quelque sorte des haveuses (**).» [5482] p.259 et 260. (*) Le principe «de la seringue», concerne la machines à boucher le trou de coulée ; (**) pour le chio la machine met simplement un tampon qui arrête l'écoulement du laitier et la comparaison est absolument incompréhensible ! .

DENT DE CHIEN Nouvelle Acception: Appellation d'une fonte anglaise «La fonte faite au coke, destinée à la seconde fusion, contient souvent autant de soufre que de carbone; la meilleure, nommée dent de chien dans les fonderies anglaises, est dans ce cas.» [5421] p.210.

DÉVIATION VERTICALE DES GAZ DE HAUT FOURNEAU : Au H.F., type de sortie de gaz. «Bien que l'idée de la déviation verticale des gaz des H.Fx soit connue, il y a néanmoins invention brevetable dans le fait d'imaginer un appareil qui la réalise en permettant d'extraire les gaz au sommet du HF. , pour les amener au niveau du sol. Cassation le 01/05/1851.» [5484] p.140.

DOUBLE ÉCOULEMENT DE LAITIER : Au H.F., aménagement de deux trous de sortie du laitier. “On a, il y a quelques années, essayé dans la Haute-Marne, de construire des H.Fx à double écoulement de laitier; mais cette innovation n'a pas rendu les services qu'on en attendait.” [5423] t.2 p.18.

ÉLARGISSEMENT Nouvelle Acception : Au H.F., terme employé pour désigner l'accroissement d'un diamètre. “La question de l'élargissement des gueulards et des cuves a été traitée récemment par M. TRURAN... (qui) a fait de l'élargissement de la cuve l'objet d'un brevet... Il ne se borne plus à augmenter le diamètre du gueulard; dépassant le profil cylindrique, il propose d'adopter un tronc de cône dont la plus grande base serait le gueulard.” [1421] t.4 1888-1889 p.332.

ÉLIMINATION PARTIELLE DE L'AZOTE : Dans un foyer quelconque ou au H.F., moyen d'élever la température de flamme. “Comme on ne peut encore (dans les années 1860) fabriquer économiquement du gaz oxygène pour l'employer à produire de la chaleur et que l'augmentation d'intensité de cette chaleur pourrait être utile dans quelques cas, j'ai étudié une méthode. Elle consiste dans l'élimination partielle de l'azote, en brûlant de l'oxyde de carbone pur avec de l'air et en conduisant les produits de combustion qui en résultent sur du carbone fixe (le coke dans le cas du H.F.) , où il se forme de nouveau de l'oxyde de carbone, qui est alors brûlé une seconde fois.” [5381] p.26.

ENFLAMMER : Terme employé à la place de souffler. Quel «étonnement devant ces H.Fx de 25 pieds (8,1 m) d'élévation, bâtis sur les modèles du minéralogiste RAMBOURG... enflammés non par des soufflets mais par des pistons ou des pompes à air.» [5476] p.170

ÉMOUSSÉ/ÉE : Terme employé pour décrire une opération consistant à faire disparaître les angles rentrants du garnissage intérieur en briques du H.F. Au H.F.A d’Edgar Thomson, “les angles étaient soigneusement émoussés, de sorte que, du gueulard au creuset, le profil se confondait à 5 cm près à un cercle.” [138] série 9. t.I. 1892. p.72.

ENTRÉE Nouvelle Acception : Au H.F., terme employé, de façon inhabituelle, à la place de gueulard. “On y trouve (auprès du H.F.)... les systèmes de transport et de convoyage appropriés, afin de les délivrer (les matières premières et le combustible) à l'entrée du H.F., au sommet.” [5307]

ENTRÉE DU GUEULARD : Au H.F., ouverture de chargement. «La précaution serait de diminuer l'entrée des gueulards de nos H.Fx, qui dans leur état actuel, déterminent une évaporation de chaleur nuisible. L'ouverture doit être réduite à la moitié du diamètre de la largeur de la cuve (*).» [5464] p.149. (*) L'exp. diamètre de la largeur de la cuve est mal formulée et imprécise parce que le diamètre de la cuve varie généralement en fonction de la hauteur; on peut penser que l'auteur a voulu citer le diamètre au ventre, c.-à-d. au bas de la cuve.

ÉVACUATION DU LAITIER : Organisation du transport du laitier de H.F. Dans les années 1850, à Darlaston, Staffordshire, “le site (des H.Fx) avait un chemin de fer à voie étroite avec des chevaux. Le laitier était versé dans des cuves qui étaient tirées par un attelage de deux ou trois chevaux jusqu’au lieu du versage. Chaque cuve était munie d’un mécanisme de versement qui était actionné par un dispositif rapide.” [5095]. En Amérique, vers 1860, on recommande de “creuser auprès du H.F. deux bassins ronds de 1,5 à 1,8 m de diamètre et de 0,6 m de profondeur. Au centre de chaque bassin, on met en position verticale un barreau en fonte. Le laitier qui coule dans le bassin se rassemble autour du barreau. (Après solidification) une chaîne attachée à une grue est fixée au barreau et par ce moyen le laitier est placé sur n’importe quel véhicule.” [5164] p.401.

FACE DE LA TUYÈRE : Dans l'ancien H.F. en maçonnerie, la partie “où se trouve la tuyère se nomme face de la tuyère.” [QFM] t.II p.128. Tiré de [SIBX]

FACE DE L'OUVRAGE : Dans l'ancien H.F. en maçonnerie, “la partie antérieure du fourneau, par où l'on fait la percée, se nomme face de l'ouvrage.” [QFM]t.II p.128. Tiré de [SIBX]

FAUSSE SORTIE : Au H.F. à poitrine ouverte, coulée de la fonte à un niveau plus haut que le trou de coulée normal. «Fausse sortie. Quelquefois, le métal ne sort pas par le trou qu'on lui a préparé près du fond : il coule de la partie supérieure et descend sur le ringard. Si le fondeur n'y prend garde il restera de la fonte dans le creuset.» [5423] t.2 p.48.

FER DE DEUXIÈME FUSION : Au 19ème s., on cite, “le fer battu ou forgé, que l'on appelle fer de deuxième fusion, c.-à-d. lorsque le carbone est enlevé.” [5483] p.44.

FER DE PREMIÈRE FUSION : Au 19ème s., fonte ou fer de gueuse (all = Roheisen; ang = pig iron), d'après [5483] p.44.

FER GROSSIER Nouvelle Acception: Nom donné à la fonte du H.F. «La fonte est une sorte de fer grossier. Pour qu'elle devienne du fer véritable, on doit la mettre au feu une seconde fois (c.-à-d. l'affiner).» [5486] t.III. p.53.

FERMETURE DOUBLE : Au H.F., appareil de chargement qui évite la mise à l'atmosphère du gueulard pendant l'enfournement de la charge. “'Fermeture double pour H.Fx. Brevet BUDERUS (voir appareil BUDERUS). La fermeture évite toute perte de gaz et toutes explosions. Bonne répartition des charges. Économie de main d'oeuvre. Elle est installée... 5 fois à la Société des Forges de Rombach.' Publicité de RABER, à Remich, Luxembourg.” [5439] 29/02/1904 p.241. Tiré de [SIBX]

FER SCORIACÉ : Fonte de H.F. qui a l'aspect d'une scorie. «Un maître de forges présenta un morceau de fer scoriacé qu'il avait recueilli dans un H.F. où il traitait un minerai de fer qui provenait des houillères. » [5457 ] t.17 1831 p.47 et 48.

FIÈVRE DES FOURS DE FUSION : Maladie; voir dans le Glossaire fièvre des fondeurs. «Il y a une variété de fièvre de type intermittent chez les fondeurs, fièvre due à la fois au surmenage, à la chaleur, aux gaz toxiques. Les ouvriers l'appellent fièvre des fours de fusion.» [5485] p.540.

FLEUR DE ZINC : Au pl., une des formes de l’oxyde de zinc. Dans le H.F., “l’oxyde de zinc se sépare (des matières ferrifères)) sous la forme d’une espèce de cendre légère, qu’on nomme fleurs de zinc et qui n’est qu’un oxyde de ce métal.” [5206] p.44.

FONTE À BLANC : Expression curieuse qui désigne le fonte en train de couler, et blanche à cause de sa température élevée. « Ils virent à travers la nuit une chose large et blanche, pareille aux ruisseaux de fonte à blanc qui sortent du H.F.» [5489] p.506.

FONTE À CRASSE(S) : Au H.F. fonte produite quand les matières ferrifères sont constituées en grande partie par des scories d'affinage, de réchauffage, de laminoir. «Les fontes à crasse de la Providence d'Hautmont (59330)... surgissent et prennent notre place à cause de leur bas prix, et il faut le dire, de leur bonne qualité.» [5408]16/06/1878.

FONTE À POTERIE : Fonte destinée au moulage de récipients. «Les rares analyses spectrographiques ont révélé la présence de zinc dans les fontes à poterie de la région liègeoise.» [5492] p.321

FONTE À PUDDLER : Fonte destinée à, être convertie en fer au puddlage; d'après [5439] 18/09/1892 p.5.

FONTE À x COUPS : Pour l'essai des canons en fonte, «en faisant toujours l'épreuve à outrance (c.-à-d. jusqu'à l'éclatement du canon), on peut comprarer la fonte essayée à celle employée précédemment et on dit de la fonte qu'elle est à 56 ou 58 coups.» [5450] p.29 et 30.

FONTE BLANCHE À GRANDES LAMES : Fonte manganésée. “Le fer spathique de Bendorf (68480)... donne dans les H.Fx de la fonte blanche à grandes lames éminemment propre à faire de l'acier naturel.” [4512] t.II. p.255 à 256.

FONTE BLANCHE LAMELLEUSE : Fonte dont la cassure présente des lamelles; elle est souvent rayonnée. «On obtient la fonte blanche lamelleuse dans le H.F. lorsque l'oxide de fer se réduit complètement, que le carbone carbure le fer en se combinant avec lui, et qu'il ne se produit pas d'autres réactions.» [5450] p.22.

FONTE BLANCHE PAR DÉCARBURATION : Sorte de fonte de H.F.. « Lorsque les fontes grises ou truitées sont fondues et exposées longtemps à l'action des courants d'air, une partie de leur carbone est brulé... Lorsque la décarburation est poussée jusqu'à un certain degré, on obtient de la fonte blanche... La fonte blanche par décarburation est d'autant moins fusible qu'elle contient moins de carbone.» [5450] p.24.

FONTE BLANCHIE PAR LA TREMPE : Sorte de fonte de H.F.. «Lorsqu'on refroidit subitement certaines fontes quand elles sont encore à l'état de fusion ignée, elles se blanchissent et présentent tous les caractères de la fonte blanche lamelleuse (voir cette exp;).» [5450] p.24.

FONTE COMMUNE : Fonte telle qu'elle sort du H.F. «A Toulouse il n'existe pas de H.Fx, c.-à-d. des usines où l'on fait de la fonte de première fusion autrement dit de la fonte commune. » [5490] p.41.

FONTE DE CUBILOT : Fonte de H.F. destinée à une deuxième fusion. «L'usine HANDEL et LUEG est spécialisée dans la construction de très grosses pièces de fonte et d'acier. Elles reçoit la fonte en gueuses qu'on transforme en fonte de cubilot ou en acier SIEMENS-MARTIN. » [5546] p.64.

FONTE DE SECONDE FUSION Nouvelle Acception : Fonte qui a été traitée par le finage. «Quant aux fontes de seconde fusion, dites fine-metal (voir cette exp. dans le Glossaire), qui ne sont propres qu'à être converties en fer... par leur rapprochement de l'état de fer, elles rentrent entièrement dans le cas des massiaux si justement prohibés par la loi de 1814, nous pensons qu'on doit leur appliquer la même prohibition.» [5491] p.11 et 12.

FONTE GRAINELÉE : Au 18ème s., au H.F., fonte liquide qui présente des grumeaux. En Suède, la fonte provenant du minerai des marais, “est épaisse, grainelée, coule lentement et s'épaissit avec facilité.” [5035] TII p.373.

FONTE EN GRENAILLE : Fonte réduite en petits morceaux à la coulée du H.F. “Le canal en brasque dans lequel coule la fonte... se dirige vers une fosse de 1,63 m de profondeur sur 1,63 m en carré. Le canal est prolongé jusqu'au millieu de la fosse par un conduit en bois garni de brasque et terminé par une espèce d'écumoire percée de 5 à 6 trous. Pendant la coulée un homme armé d'un rateau remue constamment la fonte tombée en grenaille... On fait arriver d'un côté un courant d'eau froide, tandis que l'eau chaude s'écoule de l'autre côté.” [138] t.XVII. 1840. p.243.

FONTE FORTE Ajout: «Les fontes employées pour le coulage des canons proviennent de minerais destinés à la fabrication du fer fort, et sont connues dans le commerce sous le nom de fontes fortes.» [5450] p.27.

FONTE INDIGÈNE : Fonte produite dans le pays dont on parle. “Balance du commerce des fontes en 1844 : fontes neuves indigènes provenant des H.Fx du Royaume 4.271.753 quintaux métriques.” [5499] p.63.

FONTE INDUSTRIELLE : Fonte du commerce. «Les fontes industrielles sont en général, loin d'être saturées en carbone, ce qui fait que l'on ne trouve pas de corrélation bien nette entre les doses de carbone, silicium, manganèse, soufre, etc. qu'elles renferment.» [5547] p.229.

FONTE STERLING : Alliage ferreux. On trouve aussi fonte Stirling. Nous avons conseillé «de placer des rognures de tôle et des riblons de fer dans les rigoles où (on) fait les coulées, pour obtenir de la fonte Sterling si estimée en Angleterre. » [5466] p.308. T

FONTE STIRLING : Alliage ferreux. On trouve aussi fonte Sterling.. «Il paraît évident que l'alliage du fer métallique et de la fonte donne à celle-ci un degré de résistance à la traction et à l'écrasement beaucoup plus considérable que celui que possède la simple fonte...C'est sur un pareil avantage qu'est fondée la fabrication de la fonte Stirling, connue en Angleterre sous le nom de toughened wrought iron (fer malléable renforcé).» [5423] t.2 p.66 et 67.

FONTE TOUTE FAITE : Fonte achetée dans une autre usine. “Les deux H.Fx qui produisaient de la fonte de première fusion ont été supprimés depuis que la maison de DIETRICH a trouvé plus avantageux d'acheter la fonte toute faite.» [5498] p.30.

FONTE TRÈS RÉSISTANTE : Fonte spéciale. «Elle (la Sté des aciéries de Longwy) va, sur l'invitation du Comptoir de Longwy (voir cette exp. au Glossaire), transformer en allure de fonte très résistante, un de ses fourneaux marchant actuellement en fonte de moulage.» [5408] 03/02/1885 p.8. Tiré de [SIBX].

FONTE TROP FAITE : Fonte à haute teneur en carbone. Au H.F., «si le charbon est en excès par rapport au minerai, la fonte devient ce qu'on appelle en termes de mineurs übergaar -trop faite- ; elle contient une quantité notable de graphite.» [5475] p.391.

FONTE VERTE : Pour les dictionnaires, la fonte verte c'est l'”ancien nom du bronze.” [3020], en particulier quand cet alliage servait à mouler des canons. Voici une autre définition : «On reconnaissait de façon précise le moment où elle (la fonte) devait être utilisée : c'est quand le laitier (du H.F. d'où provenait la fonte) avait pris une teinte vert pâle. De là l'exp. 'fonte verte' usitée à l'époque pour désigner la fonte à canon.» [5497] n°48. Février 1925. p.56. Cette explication paraît peu vraisemblable, surtout parce qu'à l'époque les H.Fx marchaient au charbon de bois, et qu'en bonne marche les laitiers étaient toujours vitreux et verts.

FORCE PRODUCTIVE : Pour un H.F., capacité de production. «Ce chiffre de 1000 Tf/j représente la force productive des fourneaux enlevés à la France par l'annexion de la Lorraine (après la guerre de 1870) : ces fourneaux sont ceux de Noveant, Maizières, Hayange, Moyeuvre et Styring, Ottange, Héming, etc.» [1421] t.5 1876. p.81.

FORME OBTUSE : Pour la section droite du H.F., forme polygonale. «Il faut commencer d'en changer (du H.F.) les cheminées (ici cuves), qui sont toutes de formes obtuses ou carrées... Celle qui doit leur être substituée est la circulaire depuis la cuve jusqu'au gueulard.» [5464] p.149.

FOUNTO : Dans le centre de la France, fonte, «produit du minerai de fer sortant des H.Fx. » [5496] p.679.

FOURNEAU À DEUX TYMPES : Au 19ème s., H.F. où l'on peut couler de deux côtés, c.-à-d. ayant deux trous de coulée; exp. syn. H.F. à double coulée. «Les fourneaux destinés en partie à la moulerie de première fusion ont des dispositions particulières : ils ont deux tympes, une de chaque côté de la tuyère; le creuset... est ouvert des deux côtés sur deux faces opposées, l'une donnant sur le sol où on coule la fonte en gueuse, l'autre sur l'atelier de moulage proprement dit.» [5421] p.208.

FOURNEAU À FAIRE COULER LA GUEUSE : H.F. «Il y a dans la paroisse (à Ecole, 73630) des fabriques de fer qui sont un fourneau à faire couler la gueuse, un martinet et une martinette.» [5494] p.56.

FOURNEAU À SABLERIE : H.F. où l'on faisait des moulages en première fusion. « Les fourneaux en sablerie fondent des mines en roches combinées avec des mines en grains de qualité secondaire.» [5545] t.12. 1853 p.303.

FOURNEAU CONSEILLÉ : Dans les années 1870, H.F. modèle. En 1876, RÉMAURY, directeur de l'usine de Pompey écrit : "Les constructeurs et les directeurs de fourneaux estiment qu'une production... de 60 à 70 Tf/j correspond à la marche la plus sûre et la plus économique. Dans ces conditions, voici quelles seraient les dimensions à conseiller : Vt maximum = 300 m3. Hu = 17 à 18 m. Øventre = 5 à 6 m. Øcreuset = 1,7 à 2 m. Comme type de construction la plupart des usines ont adopté le fourneau sur colonnes, dégageant entièrement le creuset, l'ouvrage et les étalages; le ventre et la cuve sont protégés par une enveloppe de briques ou de tôle. » [1421] t.5 1876 p.84.

FOURNEAU D'UNE CERTAINE ÉLÉVATION : Une définition du H.F. «L'invention des H.Fx, fourneaux d'une certaine élévation, est fondée sur le principe des fourneaux catalans (*), mais avec une haute cheminée par laquelle on jetait pèle-mêle (**) le charbon et le minerai jusqu'à l'ouverture qu'on appelle gueulard.» [5500] p.112. (*) Compte tenu de la différence de fonctionnement avec le foyer catalan : colonne des charges importante qui induit des phénomènes d'écrasement des matières; superposition des matières, d'où la nécessité d'assurer une perméabilité; mouvement continu qui amène des problèmes de friction ; production de fonte liquide et non de fer solide; problèmes de structure dus à la hauteur. Peut-on dire dans ces conditions qu'on emploie le même principe ? (**) Dès l'origine les haut-fournistes ont été très attentifs à disposition des matières dans la cuve, et donc à la manière de charger, qui n'a jamais été un pèle-mêle.

FOURNEAU EN GUEUSE : H.F. produisant de la fonte en gueuse destinée à être convertie en fer à l'affinerie, par opposition au fourneau en marchandise (voir cette exp. dans le Glossaire); d'après [4661], p.646.

FOURNEAU MARCHANT AU... : Au 19ème s., H.F. dont on précise le combustible; voir supra les qualifications de H.Fx. En 1831, en France, «il n'y a pas plus de 20 à 25 fourneaux marchant au coke. Ce sont ceux les deux de Janon (à Terrenoire, Saint-Etienne 42100.), les deux de Saint Julien (42800), les quatre de La Voulte (07800), celui de Vienne (38200), ceux de Firmy (Firmi, 12300), ceux d'Alais (Alès, 30100), les quatre du Creusot (71200), à Moyeuvre (2 H.Fx; 57250) et à Hayange (2H.Fx; 57700). » [5440] p.115.

FOURNEAU TRÈS PROFOND : Exp. maladroite où l'on emploie «profond» à la place de «haut», pour désigner le H.F. «On ne peut fondre ce métal (le fer) que dans des fourneaux très profonds -dits H.Fx-, alimentés par de forts soufflets.» [5501] p.705.

GRAND CYLINDRE : Exp. employée pour désigner le H.F., et qui reflétait la réalité dans la Grande-Bretagne du milieu du 19ème s., car l'enveloppe extérieure du (haut) fourneau cubilot était cylindrique. «Ils allèrent vers l'ascenseur par lequel le minerai, et le combustible, et la pierre à chaux étaient élevés jusqu'au sommet du grand cylindre.» [5466]

GRANDE MACHINE: Exp. qui désigne le H.F. «Les applications qu'on peut faire de cette théorie (réduction des oxydes de fer par le monoxyde de carbone, régénéré par CO2 + C → 2CO) au perfectionnement des H.Fx résulteront surtout de cette considération, que ces appareils sont de grandes machines propres à faire réagir sur le minerai de la chaleur et de l'oxyde de carbone; et que, par conséquent, ces machines seront d'autant plus parfaites, c.-à-d. qu'on obtiendra un effet utile d'autant plus grand d'une dépense donnée en combustible ou en air atmosphérrique, qu 'elle transmettra plus complètement au minerai l'action de ces deux agents.» [2237] p.133. Tiré de F. LE PLAY, Annales de Chimie et de physique. 1836.

GRAND HAUT FOURNEAU : Notion très variable dans le temps et l'espace, et qui qualifie dans une région et/ou une époque données un H.F. sensiblement plus grand que la moyenne. Voir infra H.F. grand modèle. On écrit en 1875 : “N. JANOYER a eu l'occasion de voir un grand H.F. de Øventre = 7 m et de Ht = 22 m (*) , que l'on s'est trop hâté de condamner pour le remplacer par un autre de dimensions plus restreintes.” [1421] t.5 1876 p.88. (*) C'est près de 10 m de moins que les H.Fx du 20ème s.

GUEULARD CROCKARD : Au début du 20ème s., au H.F., type d'appareil de chargement. “Il y a quelques années, le gueulard CROCKARD a été utilisé par la Coal Iron and Railway Cy, avec un succès remarqué... Le distributeur consiste en une goulotte tournante, portée par des rouleaux et actionnée à travers un train d’engrenages par le contrepoids du câble du skip.” [5266] juin 1924. p.266. D’après la fig.9, même référence, cette goulotte est placée dans le sas sous la petite cloche; elle est fixe pendant l’ouverture de la petite cloche, avec un changement de position entre chaque skip.

GUEULARD LIBRE : Au H.F., exp. syn. de gueulard ouvert ; voir marcher à gueulard libre.

HALLE DE PESÉE : Au H.F., lieu de préparation de la charge. A la fin du 19ème s., à Radnor, au Québec, "la machine du monte-charge est reliée à deux cages qui s'élèvent de 13,73 m depuis le sol de la halle de pesée jusqu'au plancher du gueulard." [5388] p.11. T

HAUT FOURNEAU À COOK ET À SOUFFLERIE À VAPEUR : Système de H.F. initié en Grande-Bretagne au 18ème s. : le H.F. est alimenté en coke, et non plus en charbon de bois, et la soufflante est mue par une machine à vapeur, «En 1824, JOUFFROY avait conçu le projet d'enrichir la métallurgie française du système anglais de H.F. à cook et à soufflerie à vapeur.» [5516] p.18.

HAUT FOURNEAU À FONTE POUR RAILS : H.F. dont la fonte sera convertie en acier destiné à fabriquer des rails. « La producttion minimum des H.Fx à fonte pour rails est de 20 t par 24 heures ; beaucoup vont à 25 ou 30 t. » [QCP] novembre 1862. p.193. A Lorraine-Escaut, et probablement dans les autres usines, pour la fabrication des rails, on était particulièrement attentif à la qualité, en particulier parce qu'un représentant du client assistait au laminage. Donc, quand « on faisait du rail» on demandait aux H.Fx la meilleure fonte possible et par exemple on augmentait la basicité du laitier pour qu'il absorbe plus de soufre, ce qui diminuait la teneur en soufre de la fonte.Tiré de [SIBX]

HAUT FOURNEAU À INJECTION DE VAPEUR : H.F. alimenté en vent par un courant d'air induit par un jet de vapeur. «On vient d'introduire dans les H.Fx de l'Union Pacific Railroad Cy un perfectionnement ingénieux (*). Les machines soufflantes sont remplacées par un appareil disposé dans les étalages du fourneau, et qui injecte à l'intérieur de la vapeur d'eau. L'injection de cette vapeur produit un énergique appel d'air... Ces nouveaux H.Fx sont, dit-on (*), en pleine marche depuis quelques semaines.» [5517] 10/08/1874. p.710. (*) Cette invention fait partie des innombrables recherches empiriques faites au 19ème s., pour améliorer quelque chose sur le H.F. (ici on cherche à ne pas acheter de soufflante, dont le prix était le même que celui du H.F. lui-même), et qui se terminait rapidement à cause de l'incongruité de leur conception, si toutefois il ne s'agissait pas simplement d'une idée vite abandonnée (voir «dit-on»). Autre remarque : Il ne faut confondre ce système avec l'injection de vapeur dans le vent, technologie du 20ème s., destinée à réguler l'humidité du vent et/ou à régler la température de flamme au nez de la tuyère. T

HAUT FOURNEAU ALIMENTÉ UNIQUEMENT EN FERRAILLES : Revendications du brevet US 1274245A de R.H. CROCKARD publié le 30/07/1918 : “Le H.F. est chargé en totalité par des ferrailles d'acier (*), avec le pourcentage nécessaire de fondant et avec du coke pour assurer la fusion et la carburation du métal produit par le fourneau. Ensuite la fusion est conduite comme à l'ordinaire. Par ce procédé, je suis capable de produire une qualité de fonte qu'il est impossible d'obtenir directement quand on emploie des minerais contenant du phosphore au delà des limites exigées par le BESSEMER (**).” (*) En mars 1983, l'usine de Rombas a produit dans un H.F. 25.000 t de fonte à partir de ferrailles dans le cadre du projet SIFF (SacilorIrsidFonteFerraille).(**) Dans le convertisseur BESSEMER, qui a un revêtement acide, il n'est pratiquement pas possible d'éliminer le phosphore contenu dans la fonte, d'où les “limites”. Le convertisseur THOMAS avec un revêtement de dolomie, donc basique, a permis de résoudre le probléme du phosphore.

HAUT FOURNEAU À n BUSES : H.F. qui possède n buses pour amener le vent, et est donc équipé de n tuyères. «Dans le croquis nous donnons les dispositions des buses pour un H.F. à 5 buses, à creuset dégagé de la grosse maçonnerie.» [5517] vol.2-3 1871. p.143.

HAUT FOURNEAU BOUCHÉ ET COUVERT : HF à l'arrêt dont on a bouché les tuyères, le trou de coulée et le chio, pour éviter l'entrée d'air et, dont on a couvert le gueulard pour éviter l'entrée de l'eau de pluie. «A la suite de la remise en marche d'un H.F. bouché et couvert depuis quelques mois, une fissure s'est produite dans la cuve (plutôt le creuset) par où le métal en fusion s'échappait.» [5439] 20/01/1922 p.37.

HAUT FOURNEAU CHAUFFÉ À/AU... : H.F. pour lequel on indique la nature du combustible. Certes, le combustible apporte de la chaleur, mais il fournit aussi l'agent réducteur et donne de la perméabilité à la charge : le terme “chauffé” en réduit trop le rôle. “Dans les laitiers des H.Fx chauffés au charbon de bois, la silice contient moyennement deux fois autant d'oxygène que les bases (*)... Les laitiers qui proviennent des H.Fx chauffés au coke... ont une constitution différente.” [4512] t.II p.276. (*) Ces laitiers sont très acides, ce qui n'avait pas d'importance car il n'y avait pas besoin d'éliminer le soufre du combustible. Le coke, par contre, apporte beaucoup de soufre et il faut un laitier basique pour l'éliminer.

HAUT FOURNEAU DE CAMPAGNE : Haut fourneau au charbon de bois. «Depuis l'emploi de la houille dans la métallurgie, et la concurrence du bassin minier lorrain, les H.Fx de campagne ont été éteints en Haute-Marne.» [5513] p.61.

HAUT FOURNEAU DE JARDIN : H.F. installé dans un endroit inhabituel. “Carl LANGREBE, vice président de la Coal, Iron and Railway Company, est problement la seule personne en Amérique qui aura un H.F. dans son jardin. Les superbes affleurements de minerai de fer dans le terrain spacieux et au paysage élaboré... sur la crête de la Red Moutain, que M. LANGREBE a acheté le mois dernier, permettent, comme il le pense, l’établissement d’un fourneau miniature.” [5266] juillet 1930. P.1175.

HAUT FOURNEAU DE L'OUEST : A la fin du 19ème s.., au Japon, H.F. de type occidental. Dans le fourneau de réduction traditionnel japonais, «la coupe verticale sur l'axe le plus court du four a la forme d'un V, la cavité ayant la plus grande largeur au sommet et non pas au milieu (au ventre) comme dans les H.Fx de l'ouest.» [5520] p.529.

HAUT FOURNEAU DE MARQUE AMÉRICAINE : H.F. conçu aux États-Unis. La joie «se manifesta lorsqu'on força les H.Fx de marque américaine à dépasser leur capacité de production et à donner en 24 heures 2200 t de fonte sonore (?).» [5521] n°29 p.656. On est en U.R.S.S., au début des années 1930, dans une usine nouvellement créée (Magnitogorsk par ex.) et dont les H.Fx ont été construits sur des plans américains et sous la surveillance d'ingénieurs américains

HAUT FOURNEAU DE YATES : Au 19ème s., type de H.F. de petite taille. "Une note vient d'être publiée au sujet du H.F. de M. YATES de Chesterfield, Derbyshire... La hauteur de ce fourneau n'est que de 7,93 m, depuis la base jusqu'au dôme de chargement, où se trouvent 6 portes pour l'enfournement. Le diamètre du gueulard est de 4,88 m, et ce diamètre va en se réduisant jusqu'à 1,83 m au niveau des tuyères.... Le diamètre extérieur à la base n'étant que de 6,71 m, ne laisse que peu de maçonnerie entre les 3 embrasures des 6 tuyères (et l'embrasure de coulée ?) , et il n'y a pas de doute qu'on aurait mieux fait d'adopter les piliers de fer et la marâtre du H.F. cubilot gallois... La théorie de M. YATES est fondée sur la réverbération de la chaleur dans les foyers creux : le dôme est considéré comme équivalent à une hauteur de 6,10 m de fourneau, avec l'avantage de diminuer la fracturation des matières. Le fourneau fonctionne bien quand le niveau des matières est abaissé de 3,05 m, et l'on envisage un H.F. de seulement 5,49 m." [5355], 1/12/1849. p.83. Selon la même source, le H.F. de YATES été construit en 6 mois, pour un coût de 1200 $, et produit par semaine 120 t de fonte pour fonderie.

HAUT FOURNEAU D'UN SYSTÈME AVANCÉ : H.F. d'un type nouveau. «L'usine d'Alchevsk situé sur le cours de la Vichera, projette la construction de 3 H.Fx d'un système tout à fait avancé en légère brique réfractaire. » [5439] 18/08/1898 p.4150.

HAUT FOURNEAU GRAND MODÈLE : H.F. de grande capacité pour l'époque; voir supra grand H.F. «Cette usine (Isbergues, 62330) qui possède deux H.Fx grand modèle produisant chacun 100 à 120 Tf/jour, est en pleine marche.» [5439] 10/02/1884 p.43. L'équivalent 130 ans plus tard serait : «... produisant chacun 10000 à 11000 Tf/jour ».

HAUT FOURNEAU MALADE : Situation dans laquelle le H.F. ne produit pas normalement, en quantité, et/ou en qualité; cette maladie peut s'exprimer de plusieurs façons : refroidissement du creuset, accrochages, percées nombreuses de tuyères, pertes thermiques trop élevées, etc. Au 18éme s., en Suède, au gueulard du H.F., “si la flamme ne s'élève pas, c'est un signe que le fourneau est obstrué d'une trop grande quantité de mines et de charbons : on dit alors qu'il est malade.” [5035] TII p.391.

HAUT FOURNEAU MASTODONTE : A l'époque considérée, H.F. à forte production. Aux États-Unis, «les H.Fx mastodontes qui viennent de vomir depuis 1900 plus de métal qu'on en avait produit en 20 ans précédemment, s'arrêtent faute de débouchés.» [5439] 02/03/1905 p.262. Tiré de [SIBX].

HAUT FOURNEAU POUR LA CONSOMMATION DU MINERAI DE FER : H.F. dont on, précise le rôle d'une façon inhabituelle, en effet le minerai de fer n'y est pas consommé mais réduit. «Il s'agissait de savoir si le sieur VILLENEUVE propriétaire d'un H.F. pour la consommation du minerai de fer serait tenu d'indemniser le sieur BREILLOT.» [5525] p.357

HAUT FOURNEAU POUR LA FABRICATION DU FER : “H.F. pour la fabrication de la fonte” aurait été une meilleure formule. “9 ventose an 9 -28/02/1801. Arrêté qui autorise l'établissement d'un H.F. pour la fabrication du fer à Lucelle (68480) .[5524] t.12. 1835. p.380.

HAUT FOURNEAU POUR LA FONTE DU NICKEL : Appareil de production du nickel, qui, pour les minerais de nickel oxydés, peur être un vrai H.F.; d'après [5353] p.452. En Nouvelle Calédonie, “il a été créé des H.Fx pour la fonte du nickel, près de Thio, à la pointe de Chaleix puis à Ouroué... Ces H.Fx ont donné un heureux exemple; des H.Fx installés à Parn commencent à traiter le minerai de cuivre (*).” [5526] p.50. '*) Dans le cas du cuivre, il ne s'agit pas d'un H.F., mais d'un water-jacket.

HAUT FOURNEAU POUR LE TRAVAIL DU FER : Périphrase qui différencie le H.F. employé en sidérurgie, de ceux utilisés dans d'autres métallurgies (cuivre...). « La Prusse possède 288 H.Fx pour le travail,du fer, qui occupent 12.931 ouvriers et produisent 396.891 Tf (par an).» [QCP] p.199. Tiré de [SIBX]

HAUT FOURNEAU PRIMITIF : Appellation donnée à un four africain du procédé direct. « La construction de ces H.Fx primitifs est d'autant plus savante qu'on approche du bassin du Haut Nil, ainsi les Bayas savent bâtir des fourneaux à trois compartiments qui sont parfois des constructions permanentes.» [5523] p.571

HAUT FOURNEAU QUI NE TRAVAILLE QUE POUR LA VENTE : Périphrase qui désigne un H.F. qui ne produit que de la fonte en gueuse pour le moulage. Dans le Syndicat des fontes du sude de la Russie, « on accorderait un léger supplément (de possibilités de production) aux H.Fx qui ne travaillent que pour la vente : Krivoï-Rog, Olkovaïa, Kramatorskaïa, Almaznaïa.» [5439] 07/01/1907 p.4. Tiré de [SIBX].

HAUT FOURNEAU SANS ACIÉRIE : H.F. d'une usine qui ne produit que de la fonte.. Les H.Fx sans aciérie se trouvent en état d'infériorité notoire puisqu'une partiede leurs gaz dégagés reste sans emploi. » [5439] 09/09/1907 p.941. Tiré de [SIBX]

HAUT FOURNEAU SYSTÈME EUROPÉEN : A la fin du 19ème s.., au Japon, H.F. de type occidental. « Naka Kosuka : on a érigé un H.F. système européen à cet endroit.» [5520] p.496.

HAUT FOURNEAU TYPE DOVEL : Type de H.F. conçu par James P. DOVEL superintendant à Birmingham, Alabama. “Le 17/09/1928, la Southern Iron and Coal Cy à Alabama-city a mis à feu un H.F. type DOVEL.” [5266] janvier 1929. P.151. “Les brevets de DOVEL améliorent les jaquettes du creuset et des tuyères et le refroidissement et modifiaient le profil interne du fourneau .” [5290] p.27. Il y avait 11 rangs de boîtes dans la cuve, ce qui était inhabituel alors aux É.-U, et une jupe métallique (voir gueulard métallique) de 6 m de haut doublait extérieurement le blindage du H.F. depuis le haut du briquetage jusqu’au haut du dôme du gueulard; cette disposition ménageait en haut du H.F. un grand volume où la charge était préchauffée. D’après [5266] janvier 1929. P.152. Fig.3.]

HOHOFEN : pluriel Hohöfen. Anciennement H.F. en allemand. Dans le Pays de Siegen, « il est certain qu'au commencement du 15ème s., on fabriquait de la fonte dans des Blauöfen ou Hohöfen.» [2224] t.3. p.394.

IMMENSE HAUT FOURNEAU : Très grand H.F. pour l'époque considérée. «Un immense H.F. en Russie : un nouveau H.F., le seul qui existe dans le sud de la Russie, et construit par la Cie des Ateliers et Fonderies de Kriward (Krivoi Rog?) a été mis à feu. On parle d'une production de 200 t/jour. » [5439] 19/03/1893. p.8.

INSUFFLATION DE GAZ DU GUEULARD : En 1913, au H.F. électrique de Trolhätten, Suède, “une partie des gaz du gueulard est insufflé dans le creuset, ce qui répond à un double but : ces gaz absorbent des calories dans le creuset pour les recéder ensuite dans la partie supérieure du fourneau, ce qui améliore la réduction par l’oxyde de carbone dans la cuve; en second lieu, les gaz ainsi introduits refroidissent la voûte (le creuset avait à peu près la disposition d’un four électrique, avec une voûte percée en son milieu pour mettre en relation le creuset et les étalages).” [138] série 11. t.III. 1913. p.190.

INSUFFLER : Au H.F, synonyme. d'injecter : "Le brevet allemand DE-A-1433357 indique comment opérer pour insuffler dans le corps d'un H.F. du charbon, du coke, du lignite, de la tourbe ou des matières analogues, séparément ou en combinaison." [5370] p.1.

LAITIER LÉGER : Au H.F., laitier pauvre en oxyde de fer. «Les laitiers de ce H.F. sont toujours légers bien que compacts et courts, de couleur rousse ou grisâtre... jacomplètement noirs.» [1421] t.9 I-1863 p.8

LAITIER PYROXÉNIQUE : Laitier, “qui est de la nature du pyroxène” [3020]. Au sujet de la lave d'un volcan, on écrit : “Cette pâte vitreuse prend tout à fait l'aspect d'un laitier pyroxénique de H.F.” [5537] p.351.

LIT DE FUSION TRAVERSANT : Au H.F., partie de la charge férrifère qui a réellement servi à produire de la fonte ; c'est le poids enfourné moins les poussières emportées par le gaz. On trouve aussi lit de fusion net. Un exemple par tonne de fonte : lit de fusion = 2567,5 kg ; poussières = 40 kg ; lit de fusion traversant =2567,5 – 40 = 2527,5 kg. D'après [5535] p.41. Ce critère avait surtout de l'importance quand, à cause de la mauvaise préparation du lit de fusion, la quantité de poussières par tonne de fonte était très importante (en 1963 à Senelle, H.F.3 = 155 kg de poussières; H.F.4 = 149 kg de poussières, contre 8 kg de poussières pour l'ensemble des H.Fx de Dunkerque en 1989).

MACHINE À PLATEAUX ET CHAÎNE SANS FIN : Au H.F., sorte de monte-charge. Vers 1840, à Couillet près de Charleroi, “les charges sont élevées au gueulard sur des plateaux suspendus par des tiges à une chaîne sans fin qui glisse sur deux grandes poulies en fer disposées l'une au-dessus de l'autre, aux deux extrémités de la course; chaque plateau conservant ainsi sa position horizontale, s'élève en emportant les matériaux renfermés dans une petite mesure en tôle.” [5439] p.21 et 22.

MAGMA Nouvelle .Acception.: Au H.F., syn. de garni. “Indépendamment des magmas qui ont pu se produire à l'intérieur et qui ont provoqué des descentes obliques et des chutes...” [1421] t.5 1876 p.88.

MARCHE À FAIBLES PERTES THERMIQUES ET NON GARNISSANTE : Au H.F. , marche quasiment idéale puisque les faibles pertes thermiques s'obtiennent facilement quand le H.F. est garni et qu'il s'agit là d'obtenir le même résultat sans la présence de garni. «Pour limiter l'usure de la paroi de la cuve, nous devons réaliser une marche à faibles pertes thermiques et non garnissante.» [5427] p.iii.

MARCHE FORCÉE : Au H.F., marche à une allure plus rapide que celle qui est considérée comme normale, habituelle. Voir au Glossaire marche poussée. «Citons les pertes par les parois des H.Fx qui, ne dépendant que de la surface rayonnante (*) restent constantes quelle que soit la production du fourneau. Par suite une marche forcée, en réduisant leur importance relative, est avantageuse au point de vue de la consommation de combustible; et par là l'augmentation du tonnage fabriqué réduit le taux de frais généraux à appliquer à la tonne de fonte.» [5540] p.159. (*) Cette assertion, qui assimile les échanges de chaleur dans le H.F. à ceux que l'on a par exemple. dans une chaudière, pouvait se comprendre au début du 20ème s. Avec l'amélioration des connaissances du comportement du H.F. et les diverses mesures dont on dispose, on sait maintenant que les pertes thermiques par les parois sont soumises à de nombreux facteurs qui les rendent parfois très variables, y compris à allure et/ou production constante(s).

MARCHER À FEU NU : Au H.F., c'est marcher à gueulard ouvert. En Angleterre, «dans les comtés où le charbon est à vil prix, on laisse le H.F. marcher à feu nu. L'effet pittoresque y gagne, et la nuit quand des flammes s'échappent de la gueule des fours, la contrée semble en proie à un immense incendie.» [5541] p.16. C.-à-d. qu'on laisse le gaz du H.F. brûler à l'atmosphère, au lieu de l'employer au chauffage du vent où de tout autre four.

MARCHER À GUEULARD LIBRE : Au H.F., c'est marcher avec le gueulard ouvert. «Les gaz sont pris par 4 ouvertures... Le niveau inférieur de ces ouvertures est placé à 10 cm au-dessous du bord inférieur de la trémie, dans l'espace annulaire de 30 cm laissé entre la trémie et la maçonnerie. On admet qu'avec cette disposition et en marchant à gueulard libre, on recueille 4/5ème des gaz.» [5517] 1869 1er vol. p.656.

MATIÈRE À LAITIER : Au H.F., élément de la charge qui participe à la formation du laitier : silice, chaux, alumine, magnésie, cendres du combustible, etc. “Une trop grande quantité de matière à laitier est nuisible, surtout quand elle est contenue dans le minerai, parce qu'elle occupe dans la zone de réduction un espace qui pourrait être plus avantageusement utilisé s'il était rempli d'oxyde de fer.” [5381] p.113.

METTRE LES FEUX BAS : Arrêter une installation où, comme dans le H.F., on utilise une combustion. “A Trith-Saint-Léger (59125), quand les ouvriers prennent les H.Fx, mettent les feux bas, font capituler le patronat, (c')est un côté positif qu'il ne faut pas oublier.” [5542] p.52

MOGADOR : Acronyme de MOdel for GAs Distribution and Ore Reduction. "MOGADOR est un modèle mathématique en 2 dimensions du H.F. en état stable... Le résultat est une description complète de chaque point du H.F., c.-à-d. la répartition des températures, pressions, vitesses et compositions chimiques des gaz, solides, liquides, ainsi que la distribution des pertes thermiques en paroi." [5392] p.1.

MON ENFANT GÂTÉ DE 21 MÈTRES (DE HAUT) : Appellation affectueuse d'un H.F. “Regardez mes fourneaux... Celui de droite est mon enfant gâté de 21 mètres, je l'ai conçu moi-même, et il va bouillir gaiement pendant 5 longues années, avec du fer dans ses entrailles.” [5466]

MUR REFROIDI À L'AIR : Paroi refroidie naturellement par l'air atmosphérique; c'était généralement le cas pour la paroi du H.F. en maçonnerie. En Pennsylvanie, dans le comté de Fayette, dans l'Indiana creek, “le fourneau (dit Fayette) qui avait un mur refroidi à l'air, était chargé avec du minerai de fer local.” [5266] septembre 1931, p.1220.

OEILLETON : Au H.F., petit trou à l'arrière du porte-vent; fermé par un verre de couleur, il permet d'examiner ce qui se passe au nez de la tuyère. “Ils regardèrent par l'oeilleton et virent le feu tourbillonnant qui se contournait dans le creuset du H.F. Cela laissait un oeil aveugle pour un moment (*) .” [5466]. (*) C'est que le verre n'était pas coloré. J'ai été témoin d'une autre méthode : le trou était fermé par une fine tige de fer; celle-ci enlevée, on pouvait, soit regarder par le trou, à condition d'avoir un verre bleu enchâssé dans un morceau de bois, soit présenter une surface blanche (un carton par exemple) et sur cette surface, par l'effet de la diffraction, on voyait clairement l'état du coke au nez de la tuyère.

OIGNON : Au H.F., terme employé pour désigner l'homme-mort (peut-être parce qu'on pensait qu'il se formait par couches successives comme les pelures de l'oignon). “Le fourneau avait formé sur le creuset un énorme oignon de fer solide (*)... Le liquide se trouvait entre l'oignon et la paroi du creuset, et étant donné la faible surface de cet espace, se trouvait à une hauteur importante au moment de la coulée.” [5282] p.104. (*) Comme l'auteur le précise plus loin, il s'agit en fait de matières de la charge agglomérées.

PARTIE CYLINDRIQUE DE LA CUVE : Au H.F., exp. syn. de ventre, d'après [2224] t.III p.549, légende fig. 34.

PIQUETAGE : Au H.F., mise en place de barres de fer plantées verticalement pour renforcer le creuset. Au H.F. de Wakamatsu, Japon, “le creuset en briques réfractaires est simplement fretté, sans piquetage.” [138] série 10. t.VI. 1904. p.108.

PLUIE : Eau en gouttes provenant de l'atmosphère. “Le Président... expose plusieurs accidents arrivés à des H.Fx du système BÜTTGENBACH (voir cette exp. dans le Glossaire) ou sans enveloppe extérieure... Certains d'entre eux paraissent pouvoir s'expliquer par l'action de la pluie : l'humidité due à l'eau de pluie pénètre en effet dans la maçonnerie réfractaire.” [1421] t.5 1876 p.86.

PREMIER FONDEUR DE HAUT FOURNEAU : Ouvrier professionnel qui dirige l'équipe de fondeurs dont le nombre est variable (4 par H.F., à Senelle; 5 par trou de coulée aux H.Fx de Dunkerque. Il a une grande importance sur le travail fait sur le plancher de coulée (débouchage et bouchage du trou de coulée, surveillance de la coulée, préparation des rigoles à fonte et à laitier entre les coulées...), et donc, étant donné l'importance d'une bonne évacuation de la fonte et du laitier, une grande importance sur le fonctionnement du H.F. Texte BURTEAUX.

PRENDRE (SON) COURS : Au 19ème s., au H.F. lors d'un refroidissement, c'est, pour la fonte ou le laitier, se frayer un chemin dans le creuset. «Le devant du creuset étant resté engagé, les laitiers ont pris cours par le derrière et le côté droit du fourneau en dessous des tuyères.» [1421] t.4. IV-1857 p.714. «Cette opération (le dégagement de la poitrine) a été couronnée de succès et les laitiers ont pris leur cours par dessus la dame.» [1421] t.4. IV-1857 p.714.

PRODUCTION DIRECTE DU FER MALLÉABLE ET DE L'ACIER DANS LE HAUT FOURNEAU : "Une méthode pour obtenir la production directe du fer malléable et de l'acier dans le H.F., a été récemment brevetée par M. JOHNSON de Lincoln's In Fields, Angleterre. Le procédé consiste principalement à introduire de l'oxyde de fer finement divisé, dans le vent, qui, bien entendu, le transporte jusqu'au métal. Le résultat de cette introduction d'oxyde est que la fonte est décarburée dans le H.F., sans passer par le four à puddler ou autre... Il semble judicieux de chauffer l'oxyde au rouge sombre avant de l'introduire dans le busillon." [5355] 21/05/1864. p.323. REM : Vieux rêve, jamais réalisé, les conditions de fonctionnement et en particulier l'équilibre thermique de la zone des tuyères et du creuset ne le permettant pas.

PUITS Nouvelle Acception : Au H.F., dans les années 1930, aux É.-U., nom donné à la partie du creuset comprise entre la sole et l’axe des tuyères; d’après [5277] p.8; légende du croquis. “Des gaz carbonés se... forment dans le ‘puits’ du fourneau, principalement par la désoxydation du métal qui a été oxydé par le vent après sa fusion ou d’oxydes du minerai qui ont échappés à la réduction pendant leur chemin dans le fourneau.” [5266] septembre 1930. P.1450.

RÉACTION RÉVERSIBLE : En chimie réaction qui se produit dans les deux sens. Voir réactions inverses. “Dans le système carbone–oxygène, CO2 peut réagir avec le carbone, c’est la réaction de BOUDOUARD C + CO2 = 2 CO. La réaction est réversible, c.-à-d. qu’elle peut se produire dans les deux directions en fonction des conditions. Pour des températures en dessous de 400 °C, elle se produit ‘vers la gauche’ et CO est décomposé pour libérer du carbone et du CO2; la réaction est alors exothermique. Pour des températures dépassant 1000 °C, la réaction se produit ‘vers la droite’ et donne du CO; la réaction est endothermique.” [5138] p.148.

RÉACTIONS INVERSES : Ensemble de deux réactions chimiques dont les effets sont inverses, et qui généralement peuvent se dérouler dans un sens ou dans l’autre, donnant alors naissance à un équilibre chimique (voir équilibre de BOUDOUARD). ”Actions de la vapeur d’eau sur le fer (4H2O + 3Fe -> Fe3O4 + H2) et de l’hydrogène sur l’oxyde de fer (H2 + Fe3O4 -> 3Fe + 4H2O) : ces deux réactions inverses ont été étudiées par M. SAINTE-CLAIRE DEVILLE (voir réaction de SAINTE-CLAIRE DEVILLE).” [4210] à équilibre.

RÉCHAUFFEUR À VENT : Au H.F., appareil à vent chaud (all = Winderhitzer; ang = hot stove) . “Outre sa principale utilisation comme combustible dans les réchauffeurs à vent, il (le gaz de H.F.) sert aussi comme gaz de chauffage dans des laminoirs, des chaudières de machine à vapeur, des fours à coke, etc.” [5307]

REFROIDIR SUBITEMENT : Au H.F., faire subir une certaine trempe à la fonte. L'obtention d'une fonte blanche “doit être dite à l'égard d'un usage qui s'est introduit dans certaines usines de refroidir subitement la fonte... A peine le métal a-t-il cessé de couler, qu'on répand sur le bain, encore liquide, un lait de chaux très épais, et immédiatement après une grande quantité d'eau.” [5421] p.194.

REHAUSSEMENT DES TUYÈRES : Au H.F., modification momentanée de la place des tuyères. “On ne peut avoir raison (de certains accrochages) que par des moyens violents, tels que le rehaussement des tuyères jusqu'à la hauteur des étalages.” [1421] t.4 1858-1859 p.335.

REMOUS : Mouvement incontrôlé d'un fluide. " Lorsque les matières d'un H.F. sont menues et ne laissent que peu de passage entre elles au vent... il s'opère ordinairement un remou qui rejette à l'entrée de la tuyère une partie notable de l'air." [5423] t.2 p.14.

RENDEMENTS DÉCROISSANTS : Situation où les améliorations sont de plus en plus difficiles à rentabiliser; on écrit en 2002 : “Les H.Fx sont arrivés à un stade de développement optimum. Des améliorations futures des possibilités du H.F. pourront encore se trouver, toutefois la diminution du retour (sur investissement) est une réalité.” [2643] www. riotintoironore.com/.../Hismelt. Vu en 2013.

RETIRER LE VENT : Au H.F., arrêter le soufflage. Consigne au Creusot : «Ne jamais affaler (enfourner) la charge, le vent étant retiré du fourneau.» [5482] p.261. .

RIDEAU DE CHAÎNES : Au H.F., sorte de protection. «Un rideau de chaînes manoeuvré par un moteur électrique peut-être abaissé devant le trou de coulée quand le H.F. souffle.» [5535] p.34.

RIVIÈRE DE FER : Au H.F., écoulement de la fonte liquide. “Le H.F. livre deux fois en 24 heures sa rivière de fer; on appelle cela la coulée.” [5510] p.123.

SECRETS DE FABRICATION Ajouts : Pour le H.F. Au 17ème s., on a fait venir en France des Suédois. “Malheureusement les Suédois étaient peu enclins à former des apprentis. DALLIEZ de la TOUR reprochait à ceux qui travaillaient à Cals (Ariège) 'l'aversion qu'ils avaient à instruire nos gens de leurs connaissances'. Lorsqu'ils procédaient à la charge des H.Fx, ils écartaient les Français et les empêchaient 'de discerner le bien ou le mal de cette fusion de matière ferrugineuse'.” [5565] p.356.

SOLEIL EN FUSION : Exp. lyrique qui désigne la fonte du H.F. : on est en U.R.S.S., au début des années 1930, dans une usine nouvellement créée (Magnitogorsk par ex.) et l'enthousiasme est général. «Chaque jour, je vois du soleil en fusion, ce sont les H.Fx qui déversent des torrents incandescents.» [5521] n°29 p.656.

SOUFFLET Ajout/1ère accept. : · Une comparaison étonnante«L'espace vide qui est entre Ciel et Terre est comparé à un soufflet employé dans les H.Fx pour fondre les métaux. Le soufflet ainsi que l'espace nous semblent vides, cependant ils fournissent l'un et l'autre du vent sans s'épuiser. » [5493] p.51. .

SOUPAPE BAER : Au H.F., sorte de bleeder. “La soupape d’explosion BAER, installée sur les sorties de gaz, protège contre le risque d’incendie quand le fourneau chute, et évite que le minerai, le coke ou la castine soient projetés hors de fourneau et tombent sur le personnel; les soupapes sont conçues pour que ces matières retombent dans le H.F.” [5266] février 1914. P.36. T

SPUTATION : “Crachotement.” [5206]. Au H.F., il y a sputation au trou de coulée, quand, vers la fin de la coulée, le laitier sort par à-coups en même temps que du gaz. Étym. : “Lat. sputare, fréquentatif de spuere, cracher, radical sanscr. sthiv, cracher.” [3020]

STAMPLAIRE : Au H.F., pièce de liaison pour les cercles qui soutenaient le briquetage ; autre orthographe : stimpler. «Le creuset et les étalages sont cercléq à chaque assise de briques par des plats s'assemblant à queue d'ironde dans 14 stamplaires.» [5439] 10/04/1905. p.444.

STRAIN-GAUGE : Exp. ang., jauge de contrainte, qui désigne un appareil servant à mesurer les contraintes. «Des strain-gauges ont été placés sur le blindage de Queen Bess (l'un des H.Fx d'Appleby Frodingham) pour la remise en route, de façon à suivre le travail du métal du blindage de la cuve.» [5535] p.17.T

SYNDICAT DES HAUTS-FOURNEAUX DE LONGWY : Nom donné au Comptoir métallurgique de Longwy. Pour limiter la production, “on désigne à l'avance les établissements qui doivent chômer en donnant la préférence à ceux qui réclameront en échange l'indemnité la moins forte (*).” [MBS] p.9. (*) “Ce procédé a été employé récemment par le syndicat des hauts-fourneaux de Longwy.” [5566] p.9. Note 2.

SYNDICAT DES HAUTS-FOURNEAUX LUXEMBOURGEOIS : Groupement des producteurs de fonte du Luxembourg. «Le Syndicat des H.Fx luxembourgeois, pressé par les demandes et les livraisons, avait dû s'adresser an Comptoir métallurgique de Longwy (voir cette exp. au Glossaire). On prétend que, dans les conditions politiques actuelles, le syndicat luxembourgeois a cru devoir suspendre les pourparlers relatifs à ce marché.» [5439] 06/03/1887 p.605.

SYSTÈME MIXTE Nouvelle Acception : Dans la construction du H.F., c'est la combinaison d'une masse pyramidale et d'une tour conique. «Les quatre piliers de la base qui appartiennent à la pyramide s'unissent pour former un cône au sommet... Dans le système mixte, le revêtement de la cuve et des étalages repose sur des colonnes indépendantes du massif.» [2224] t.III p.545.

TRACEUR Nouvelle Acception : ”Terme de mécanique. Engin qui trace les indications d'un appareil indicateur.” [3020]. Au H.F., cet instrument était très utilisé dans les indicateurs à déroulement continu, pour suivre l'évolution du débit et de la température du vent, de la température du gueulard, du niveau des sondes de niveau, etc. Tout ceci a disparu avec l'arrivée des ordinateurs dont les écrans donnent toutes ces indications.

TRAVAILLER SA CHAUX (NE PAS) : Au H.F., exp. peu claire qui semble décrire un incident de marche, avec feux hauts et laitier trop calcaire. “Quand, étant données les conditions de marche, il semble qu’il y a trop de chaux dans le fourneau, et que le laitier est encore bon, on dit communément qu’il (le H.F.) ne travaille pas sa chaux, si la zone de fusion est trop haute, le gueulard trop chaud et le bas du H.F. plutôt froid.” [5266] juillet 1916. p.350. T

TROMPE Nouvelle Acception: Au H.F., terme employé pour décrire la goulotte d’un gueulard sans cloches. “La DEMAG (installe)... un nouveau mécanisme qui décharge directement dans l’intérieur même du H.F. Là un tuyau courbe formant une espèce de trompe, tourne lentement, déposant la charge sur toute la section.” [5320] p.62.

TUNNEL HEAD: Exp. anglaise, littéralement tête du tunnel.Cheminée au-dessus du gueulard de l’ancien H.F. marchant à gueulard ouvert. “Au-dessus de la passerelle de chargement, se dresse une maçonnerie légère continuant la cavité interne, appelée tunnel head, et dans laquelle des ouvertures fermées par des portes en fonte, sont faites pour l’introduction de la charge.” [5295] Vol. 13. Iron.

TUYÈRE EN BRONZE PHOSPHOREUX : Au H.F., tuyère à vent utilisée à la fin du 19ème s. «Les tuyères de H.Fx fondues d'une seule pièce en bronze phosphoreux sont plus tenaces et plus durables que les tuyères ordinaires en fonte, en fer ou en bronze ordinaire... Le bronze phosphoreux est d'une fluidité remarquable, condition essentielle pour obtenir des moulages d'une grande délicatesse, d'une épaisseur réduite et uniforme et d'une homogénéité parfaite.» [5517] 01/01/1882 p.698. Pour les tuyères à vent, le bronze a été remplacé par le cuivre électrolytique, extrêmement pur, et qui résiste mieux dans le H.F. à cause de son excellente conductivité thermique qui assure un bon refroidissement du métal par l'eau qui circule dans la double paroi de la tuyère.

TUYÈRE EN TERRE CUITE : Type de tuyère employée aux H.Fx au 19ème s. A la forge catalane, «les tuyères en terre cuite m'avaient laissé quelque espoir de succès ; ces espérances s'étaient accrues par les essais entrepris aux H.Fx de Hausen et d'Albruck (Allemagne), fourneaux marchant à l'air chaud et où de telles tuyères avaient fait un bon service pendant 14 mois.» [2237] p.306.

TUYÈRE EN TERRE GLAISE : Tuyère à vent des anciens fourneaux. «On établissait, comme cela se pratique encore aujourd'hui en Tartarie et en Mongolie, des tuyères en terre glaise. Si la tuyère venait, ce qui arrive souvent, à s'user d'un côté ou de l'autre, on la bouchait entièrement avec la même matière, et l'on y pratiquait une nouvelle ouverture. » [5517] vol.2-3 1871 p.142. Bien que le contexte le suggère, il n'est pas établi que l'on ait employé cette façon de faire sur les anciens H.Fx.

TUYÈRE PLONGEANTE Nouvelle Acception. : Au H.F., tuyère inclinée vers la sole du creuset. Au 19ème s., à Toga, 20600, il y a 4 H.Fx; pour 3 d'entre eux, “il n'y a qu'une tuyère plongeante.” [1421] T;11 1865-1866. p.555.

U.V.U. : Au H.F., sigle pour l’exp. ang. Useful Volume Utilization, utilisation du volume utile. Voir coefficient d’utilisation du volume. D’après [5197] p.77.

RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES

mise à jour du dossier : 02/06/2015

I du Glossaire

Parmi les références citées dans MÉMOIRES, sont retenues ici : -celles qui concernent des publications importantes, en particulier dans le domaine du H.F., -celles qui ont fourni beaucoup d'apport au Glossaire, - celles qui ne sont pas encore intégrées dans le Glossaire par Internet.

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[5566] ex MBS BABED Henry. Les syndicats de producteurs et détenteurs de marchandise au double point de vue économique et pénal. 2ème partie de la thèse soutenue le 30/11/1892 à Paris..[ 5567] :ex NJP Journal du Palais. Recueil le plus ancien et le plus complet de la jurisprudence. 1878.

[5568] :ex LUM QUENTIN A. et autres. Descente dans une mine de charbon en Belgique. Association générale des anciens élèves des écoles de maistrance. 1891.

II nouvelles

[GJV] : de GASPARIN A. Journal d'un voyage au Levant. t.III. Le Désert et la Syrie. Ducloux à Paris. 1848.

[HLC] : NAPOLEON Lucien, Prince de Canino. La Cirnéid. Poème épique en douze chants. Paris. 1819.

.[JIP] : DE LUC J.-A. Introduction à la physique terrestre par les fluides extensibles, précédée de deux mémoires sur la nouvelle théorie chimique, considérée sous différents points de vue pour servir de suite et de développement aux « Recherches sur les modifications de l'atmosphère ». Nyon à Paris. 1803.

[JTI] : DESSART E. Traité de l'impôt foncier contenant l'exposé et le commentaire de la législation, du règlement de la jusisprudence et de la doctrine administrative sur la matière. Chez Praquin. 1902.

[LGC] : MEUNIER Stanislas. La géologie comparée. Alcan. 1895.

[LXR] : VANDERVELDE Emile. L'exode rural et le retour aux champs. Alcan. 1903.

[MAQ] : RICHARD Guy. L'entreprise de DIETRICH de Niederbronn, de 1685 à 1939 dans Actes du 88ème congrès national des Sociétés savantes. Section d'histoire moderne contemporaine. Clermont-Ferrand. 1963.

[MIC] : TRILLAT Auguste. L'industrie chimique en Allemagne. Organisation économique, scientifique et commerciale. Baillère. 1900.

[MPS] : SCHILLER. Poésies. Traduction REGNIER A. Hachette. 1868.

[MYH] : Histoire populaire illustrée de la guerre de Prusse. Paraissant par livraison au fur et à mesure des récits officiels. 1870.

.[QBV] : TÖPFFER R. Premiers voyages en zig-zag ou excusions d'un pensionnat en vacances dans les cantons suisses et sur le revers italien des Alpes. Garnier. 1859.

[QCP] : Portefeuille économique des machines, de l'outillage et du matériel. Mensuel. 1ère année 1855. Mibrairie polytechnique. Paris.

[QFM] : LAMPADIUS Wilhem Auguste. Manuel de métallurgie générale. Traduit de l'all. par G.A. ARRAULT. Paris. 1840.

[SIBX] : BURTEAUX Maurice. HAUT FOURNEAU ou H.F. http://haut.fourneau.monsite-orange.fr/ A partir du 20/11/2014.

LEXIQUE MULTI-LANGUES

mise à jour = 21/05/2015.

pour apprendre l-anglais

all = allemand; ang = anglais; ital = italien; espa = espagnol; port = portugais; sued =, suédois;

ACCROCHAGE [incident au H.F.] : all = Versetzung; ang = hanging;

ACCROCHER : all = hängen des Schmelze; ang = to hang;

AGGLOMÉRÉ : all = Sinter; ang = sinter; espa = sinter; ital = agglomerato;

APPAREIL À VENT CHAUD (dit cowper) : all = Winderhitzer; ang = hot stove; ital = forno cowper; espa = estufa; sued = varm apparat;

AUTOPORTANT : all = freistehendem; ang = free standing; ital = autoportante;

BALANCEMENT : all = Staucheb; ang = checking; ital = colpo di vento;

BALANCER : all = schaukeln; ang = to check;

BANDE TRANSPORTEUSE : all = Förderband; ang = conveyor belt: espa = cinta transportadora

BASCULE [pesée] : all = Waage; ang = scale;

BASCULE [coulée fonte] : Voir rigole basculante

BENNE : all = Gichtkübel; ang = bucket;

BLOCAGE DE CREUSET : ang = hearth chilling;

BLINDAGE : all = [Hochofen]panzer; ang = shell; espa = coraza, blindaje;

BLINDAGE DE CHOC : voir couronne de choc.

BOÎTE DE REFROIDISSEMENT : all = Kühlkasten ; ang = cooling box, plate; ital = cassetta di raffreddamento; espa = caja de refrigeration, petaca;

BOUCHEUSE : all = Stichlochstopf ; ang = mud gun; espa = cañon;

BROYEUR (à charbon) : all = Mahlwerke;

BRÛLEUR (d'appareil à vent chaud) : all= Brenner; ang = burner; ital = bruciatore;

BUSILLON : all = Düsen; ang = blow pipe;

CAMPAGNE : all = Ofenreise; ang = campaign; ital = campagna;

CANON À MASSE : Voir machine à boucher (le trou de coulée).

CARBONE : all = Kohlenstoff; ang = carbon; ital = carbonio; espa = carbono;

CARBONISER : all = garen; ang = to char; ital = carbonizzare; espa = carbonizar;

CARBURE DE FER : all = Eisencarbid; ang = iron carbide; ital = carburo di ferro; espa = carburo de hierro;

CASTINE : all = Kalkstein; ang = limestone; ital = pietra calcare; espa = castina, piedra caliza; sued = kaksten;

CHARBON DE BOIS : Koltzkohle; ang = charcoal; ital = carbon di legna; espa = carbon vegetal; sued = trákol;

CHARGE (du H.F.) : Voir lit de fusion.

CHARIOT PESEUR : all = Möllerwagen; ang = scale-car;

CHAUDIÈRE : all = Dampfkessel; ang = boiler;

CHEMISE : all = Kernschacht; ang = brick lining;

CHIO(T) À LAITIER : all = Schlackenform; ang = slag notch, "monkey"; ital = foro loppa; esp = bigotera

CHUTE [EN MARCHE] : all = Stürzen; ang = drop (petite chute), slip ou slipping (grosse chute); port = arreamento de carga;

CIRCULAIRE [à vent chaud] : all = Heisswind Ringleitung; ang = bustle main; ital = toro (vento caldo); esp = anillo de vientoport = anel de vente, morcilla;;

CLOCHE : all = Glocken; ang = bell; ital = campane; espa = campana; port = campánula;

COKE : all = Koks; ang = coke; ital = coke; espa = cok; port = coque; sued = koks;

COLONNE : ang = column; espa = columna;

CONDUITE À VENT CHAUD : all = Hiesswind Leitung; ang = hot blast main; ital = colletto vento caldo;

CONTREPRESSION : ang = top pressure; ital = pressione gas bocca;

COULÉE : all = Abstich; ang = casting, tap(ing);ital = colata; esp = colada; sued = tappning;

COUPOLE : all = Kuppel; ang = dome; ital = cupola; espa = cúpula;

COURONNE DE CHOC : all = Schlagpanzer, Schlagmantel; ang = throat armour; espa = blindaje del tragante;;

COWPER : voir appareil à vent chaud.

COKERIE : all = Kokerei; ang = coke oven plant; ital = cokeria;

CREUSET : all =Gestell; ang = hearth; ital = crogiulo; aspa = crisol: sued =stället;

CUVE [du H.F.] : all = Schacht; ang = stack, shaft; ital = tino; espa = cuba;

CUVE À LAITIER : all = Schlackenpfanne; ang = slag laddle; ital = siviera della scoria;

DAME (H.F. à poitrine ouverte) : all = Wallstein;

DESCENTE DE VENT : all = Düsenstock; ang = tuyere stock

DIOXYDE DE CARBONE : all = Kohlensaüre, Kohlendioxyd; ang = carbon dioxide;

DOUBLE ENVELOPPE : all = Doppelmantel; ang= water jacket, channel cooling;

EMBRASURE : ang. = arch; sued = broest;

ENRICHISSEMENT EN OXYGÈNE : ang = oxygen enrichment;

ÉPURATION DU GAZ : all = Gazreinigung Anlague; ang = gas cleaning plant; espa = depuratión de gas

ÉTALAGES : all = Kohlensack; ang = boshes; ital = sacca; espa = etalajes;

FONDANT : all = Zuschlag; ang. = flux;

FONTE [du H.F.] : all =Roheisen; ang = pig iron; ital = ghisa; espa = arrabio; port = gusa; sued =råjarn;

FONTE DE FONDERIE : all = Gusseisen; ang = cast iron;

FONTE MOULÉE : all = Eisenguss; ang = cast iron

FOUR À COKE : all = Koksofen; ang = coke oven;

GARNI : all = Ansatz; ang = scab, scaffold; ital = guarnizione; esp = incrustacion;

GARNISSAGE RÉFRACTAIRE ; all=; Feurfeststellung; ang = refractory lining; ital = rivestimento;

GENDARME [H.F. moderne] : ang = tap hole casing;

GOULOTTE TOURNANTE (Wurth) : ang = rotating chute; ital = scivola ruotante;

GRANULATION DU LAITIER : all = Schlackenkörning: ang = slag granulation; espa = granulacion escoria

GUEULARD : all = Gicht; ang = top, throat; ital = bocca (di carico); espa = boca, tragante;

GUEULARD À CLOCHES : all = Glockenverschluss; ang. bell top;

GUEULARD À GÉOMÉTRIE VARIABLE : all = beweglicher Schlagpanzer; ang = movable armour; ital = bocche a geometrica variabile; espa = tragante de diámetro variable;

GUEULARD SANS CLOCHES : all = glockenloser Gichtverschluss; ang = bell-less top; espa = tragante sin campanas;

GUEUSARD : all = Giessschnauze; ang = spout;

GUEUSE : all = Masselgiess; ang = pig iron; ital = ferro di ghiza; port = frro du gusa; sued = tackjärn;

HALLE DE COULÉE : all = Giesshalle; ang = cast(ing) house; espa = nave de colada;

HAUT FOURNEAU AU CHARBON DE BOIS : all = Holtzkohle Hochofen; ang = charcoal blast furnace;

HOMME MORT : all = Totermann; ang = dead man, stagnant coke zone;

HOUILLE : all = Steinkohle; ang = pit coal;

HUMIDITÉ DU COKE : all = Koksfuchte; ang = coke moisture;

INJECTER (dans les tuyères) : all = eingeblasen; ang = to inject;

INJECTION (dans les tuyères) : all : Einblasung; ang = injection;

INSTALLATION DE HAUT FOURNEAU : all =Hochofenanlage; ang = blast furnace plant;

JOINT DE DILATATION : all = Dehnungsfuge; ang = expansion joint;

JOINT DE SABLE : espa = junta de arena;

LAITIER : all = Schlacke; ang = slag; ital = loppa; espa = escoria; port = escória;sued = slagg;

LIT DE FUSION : all = Möller; ang = burden; ital = carica; espa = carga; port = carga;

MAÇONNERIE : all = Mauerwerk; ang = brickwork;

MACHINE À BOUCHER (le trou de coulée) : all = Stichlochstopf ; ang = mud gun; espa = cañon.

MACHINE À COULER (les gueuses) : all = (Roheisen) Giessmaschine; ang = pig machine, casting machine; espa = coladora mecånica;

MARÂTRE : all = Tragkranz; ang = mantel; espa = anillo de soporte, madrastra;

MASSE DE BOUCHAGE : all = Stichlochmasse; ang = tao hole mud, tap hole clay;

METTRE À FEU : all = anblasen; ang = to blow in;

MINERAI DE FER : all = Eisenerz; ang = iron ore; ital = minerale di ferro; espa =mineral de hierro; minério de ferro; sued = malm;

MISE AU MILLE : all = Menge; ang = rate, ratio; ital = consumo;

MONOXYDE DE CARBONE : all = Kohlenoxyd; ang = carbon oxide; ital = ossido di carbonio; espa = oxido de carbonio;

MONTE-CHARGE À SKIPS : all = Kippkübel Schrägaufzug; ang = skip hoist); esp = rampa de carga;

MONTE-CHARGE INCLINÉ : all = Schrägaufzug; ang = inclined hoist; espa = plano inclinado;

NEZ DE TUYÈRE : all = Formspitze; ang = tuyere nose;

NIVEAU DE CHARGEMENT : ang = stock line; ital = livello di carica(mento); espa = linea de carga;

OEILLETON (du porte-vent) : all = Sehloch; ang = peeping hole; esp = mirilla;

PERCÉE [DE CREUSET] : all = Durchringen; ang = break through;

PERSIENNE : all = Koksfenster; ang = slit;

PERTE DE CHARGE : all = Druckabfall; ang = pressure drop;

PERFORATRICE : all = Bohrmaschine; ang = drilling machine; espa = perforadora, taladrora;

PERTE THERMIQUE : all = Wärmeverlust; ang = heat losse;

PLANCHER DE COULÉE : ang = casting floor; irtall = campo di colata; espa = plancha de colada;

PLANCHER DES TUYÈRES : all = Arbeitbühne;

PLANCHER DU GUEULARD : all = Gichtbühne; ang = top platform: espa = plataforma del tragante:

POCHE À FONTE [droite] : all = Roheisenpfanne; ang = iron laddle; siviera della ghisa;

POCHE TORPILLE : all = Torpedopfanne; ang = torpedo laddle; carro siluro;

POITRINE : all = Brust;

POT À POUSSIÈRES : all = Staubsack; ang = dust catcher;

PRISE DE GAZ : all = Gichtgasleitung; ang = gas offtake; esp = pantalon;

PROFIL : all = Profil; ang = profile; ital = profilo;

RÉFECTION : all = Zustellung; ang = relining, rewamping;

Remarque : all = Neuzustelung, ang = : revamping : grosse réfection avec transformations; repair : réfection; relining = réfection du garnissage interne. Il y a souvent confusion entre les 3 termes.

RÉFRACTAIRE : all Feurfest; ang = refractory; ital = refrattario; espa = refractario;

REFROIDISSEMENT all = Kühlung; ang = cooling; ital = raffreddamento; espa = refrigerácion;

RIGOLE : all = Rinne; ang = trough, runner; ital = canale; espa = canal, ruta;

RIGOLE BASCULANTE : all = Kipprinne; ang = tilting spout; espa = balancin basculante

RIGOLE-MÈRE/PRINCIPALE : all = Hauptrinne; ang = main trough, main rrunner; espa = canal principal

RUCHAGE : all = Gütterwerk; ang = checker; espa = colmena;

RUISSELLEMENT : all = Aussenberieselung; ang = spray cooling; ital = velo d'acqua;

RUSTINE : all =Rückstein; ang = back wall;

SIPHON : all = Fuchs; ang = skimmer;

SKIP : all = Kippkübel; ang = skip, skipcar; esp = carro viajero; port = carretilla (de carga);

SNORT VALVE : Voir vanne d'échappement.

SOLE : all = Herdsohle; ang = hearth bottom; ital = suolo;

SOUFFLANTE : all = Gebläse; ang = blower, blowing machine; ital = soffiante; sued = blämaskin;

SOUFFLANTE À VAPEUR : all = Dampfgebläse: ang = steam blower;

SOUFFLET : All = Blasebalg; ang = bellows; sued = bálg;

SOUFRE : all = Schwefel; ang = sulfur; ital = zolfo; espa = azufre;

SOUS CREUSET : all = Untergestell; ang = underhearth; ital = sottofondo crogiolo;

SURFACE DE CHAUFFE : all = Heizfläche; ang = checker heating surface; espa = superficie calentamiento;

TRÉMIE [gueulard WURTH] : all = Bunker; ang = hopper; espa = tolva almacendora

TROU DE COULÉE : all = Abstichloch; ang = tap hole, iron notch; ital = foro di colata; espa = piquera; sued = utslag;

TUYÈRE : all = Form; ang = tuyere; ital = tubiera; espa = tobera;port = ventaneira; sued = forma;

TYMPE [H.F. à poitrine ouverte] : all = Tümpelstein, Tümpeleisen; ang = tymp; ital = timpano; espa = timpo;

TYMPE [H.F. moderne ] : all= Form Kühlring; ang = tuyere cooler; espa = caja de tobera,

UTILE (hauteur, volume) : all = nutz; ang = useful, effective ; espa = útil;

VANNE : all = Schienben; ang := valve; espa = valvula;

VANNE D'ÉCHAPPEMENT = all Abblaseschienben; ang = snort valve;

VENT CHAUD : all = Heisswind; ang = hot wind, hot blast; ital = vento caldo; espa = viente caliente;

VENT FROID : all = Kaltwind; ang = cold wind, cold blast; ital = vento freddo; espa = viente frio; sued = kalt luft;

VENTRE : all = Kohlensack; ang = belly; ital = ventre; espa = vientre;

WATERJACKET : Voir double enveloppe.

VOLANT : all = Schwingungrad; ang = fly wheel;

ZONE COHÉSIVE : all = kohäsive Zone; cohesive zone;

ZONE DE COMBUSTION : ang = combustion zone ; port = zona de combustáo;

ZONE DE FUSION : all = Schmelzzone; ang = melting zone; port = zona de fusáo;

ZONE D'ÉGOUTTAGE : ang = dripping zone; port = zona de gotejamento;

ZONE EN GRAINS : all = stückige Zone; ang = granular zone, lump zone;

ZONE TOURBILLONNAIRE : all = Wirbelzone; ang = raceway;

HAUT FOURNEAU ou H.F.

Voir aussi HAUT FOURNEAU ou H.F.-bis

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