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fer, travaillant en échantillons différents, donnent de la vapeur en quantité largement suffisante pour leur travail au laminoir, et que le four à puddler suffit également au travail du cinglage, soit au marteau, soit au laminoir.

D'après MM. Thomas et Laurens, sur un feu d'affinerie marchant au charbon de bois, et produisant de 22 à 24 tonnes de fer par mois, on peut placer une chaudière à vapeur ayant 16 mètres carrés de surface de chauffe, et produire de 150 à 180 kilog. de vapeur à l'heure, même en plaçant entre le four à affiner et la chaudière un petit four destiné à commencer le chauffage de la fonte à affiner, ou à chauffer le fer à étirer.

581. Chauffage du vent des fours métallurgiques. Extrait d'une notice sur les appareils à air chaud, par M. Gruner (Annales des mines, t. II, 1872).

On se sert du vent chaud depuis 40 ans; mais jusqu'en 1860 ou 1861 on a rarement franchi les limites de 300 à 350°. Aujourd'hui il est des hauts fourneaux, dans le Cleveland surtout, dont le vent est porté à 500, 600 et même 800°.

Tant que la température du vent ne doit pas dépasser 600°, on peut se servir d'appareils en fonte pour le chauffer, pourvu qu'on leur donne une section et une surface de chauffe suffisamment étendues. Mais lorsqu'on veut atteindre 7 à 800°, il faut de toute nécessité avoir recours aux appareils en terre réfractaire, fondés sur le principe des fours Siemens à chaleur régénérée (382); ce sont, quant à présent, les appareils Cowper-Siemens et Whitwell.

Appareils en fonte. Lorsqu'on n'a à chauffer que de faibles quantités de vent, 20 à 30 mètres cubes, par exemple, par minute et par appareil, on peut faire passer toute la masse de vent au travers d'une seule ligne de tuyaux d'une grande longueur, ou bien diviser le volume total en 8, 10, 12 parties égales, et ne faire circuler chacune de ces fractions qu'au travers d'un tube relativement court.

On doit donner aux conduits de l'appareil une section assez grande pour que la vitesse du vent n'y dépasse pas certaines limites. A l'origine, dans les appareils à tuyau unique, cette vitesse atteignait souvent, mesurée à froid, 20 à 25 mètres par seconde, soit 30 à 35 mètres dès que le vent se trouvait chauffé vers 150 à 180°. C'est trop; la perte de pression est alors considérable. Lorsqu'on veut chauffer le vent jusqu'à 300", on ne devrait jamais aller au delà de 10 mètres (à froid), et même seulement à 5 ou 6 mètres, lorsque la température doit s'élever à 5 ou 600°.

On doit proportionner la surface de chauffe à la température et à la masse de vent. Au début, les surfaces, comme les sections, étaient insuffisantes. Les premiers appareils Taylor, employés en France, n'avaient que 0,50 à 0,60 de surface de chauffe par mètre cube de vent à chauffer par minute. Dans ces conditions, on arrive difficilement à 200o, à moins de surchauffer la fonte et de la brûler rapidement.

Tous les appareils destinés aux températures de 300 à 350° ont une

surface de chauffe de 1,00 à 1,50 par mètre cube à chauffer par minute. Mais pour réaliser sans embarras des températures de 500 à 600°, il faut arriver à 4 et mème 5 mètres carrés; c'est le chiffre adopté dans les appareils modernes du Cleveland. Ainsi les hauts fourneaux d'Ayresome reçoivent 150 à 160 mètres cubes chauffés par 800 mètres carrés, soit 5 à 54,30 par mètre cube pour des températures de 600 à 620a.

La vitesse du vent et la surface de chauffe une fois arrêtées, il faut choisir entre les deux systèmes ci-dessus indiqués : un courant unique ou des conduits multiples, ou bien une sorte de système mixte. On a surtout recours à ce dernier mode lorsque la masse de vent est considérable, tandis qu'on se sert de l'un des deux premiers systèmes lorsque le volume par minute et par appareil ne dépasse pas 30 mètres cubes. Les deux appareils-types généralement employés dans ce dernier cas sont ceux que l'on connaît en France sous les noms d'appareils Wasseral fingen et Calder, d'après les usines où ils furent d'abord adoptés. Le premier est surtout employé en Suède et en Westphalie; le second, en Angleterre et en France; on nomme aussi ce dernier type -appareil à siphons, à pistolets, etc., selon les formes particulières des tubes de fonte.

L'appareil de Wasseralfingen se compose d'un ensemble de tuyaux horizontaux, reliés par des coudes; le second, d'une série de tuyaux verticaux, ou fortement inclinés, dont les bouts inférieurs sont implantés dans les tubulures de deux caisses horizontales, dont l'une reçoit l'air froid, tandis que l'autre sert de réceptacle au vent qui vient de se chauffer dans les tuyaux divisés.

Au Pouzin, en 1857, pour chauffer le vent à 290o, on se servait de l'appareil Wasseralfingen à conduit unique. Ce conduit avait 0TM,20 de diamètre intérieur et 36 mètres de longueur; la surface de chauffe était de 30 mètres carrés pour 25 mètres cubes de vent, soit 19,20 carré par mètre cube; à froid, la vitesse du vent était de 13 mètres par seconde.

A la Voulte, usine voisine du Pouzin, on faisait usage de l'appareil Calder à neuf siphons verticaux de chacun 7 mètres de longueur et 0,10 de diamètre intérieur. La surface de chauffe était également d'environ 30 mètres carrés pour 25 mètres cubes de vent, par appareil et tuyère.

Les tuyaux horizontaux, pour ne pas fléchir sous leur propre poids, ne peuvent avoir au delà de 2 mètres de longueur; il en résulte de nombreux joints et, par suite, des chances de fuite. Chaque tuyau exige deux joints, soit 36 au Pouzin pour 18 à la Voulte. Pour tous les appareils à air chaud en fonte, on ne peut employer que des joints à emboîtement, avec ciment formé d'un mélange de limaille de fonte et d'argile humectée d'acide acétique. Les appareils à tuyaux horizontaux ne peuvent être chauffés qu'au gaz; en se servant d'un foyer à houille, les tuyaux de la rangée inférieure seraient promptement brûlés. Enfin les tubes horizontaux ont l'inconvénient de se couvrir plus facilement de poussière, et d'exiger par ce motif des nettoyages plus fréquents. On remédie en partie à cet inconvénient, et l'on augmente en mème

temps la résistance à la flexion, en donnant aux tubes une section. aplatie, le grand axe étant vertical; c'est la forme généralement adoptée en Westphalie. La forme méplate a aussi l'avantage d'agrandir la surface de chauffe, à vitesse égale de vent. C'est le motif qui l'a également fait adopter dans les appareils à tuyaux multiples, malgré le frottement plus grand qui en résulte.

Deux conditions restent encore à remplir pour avoir un bon appareil à air chaud. Il faut adopter le chauffage méthodique, et augmenter la section des tuyaux proportionnellement au volume dilaté du vent.

Le chauffage méthodique, c'est-à-dire la marche inverse des gaz qui chauffent et des corps que l'on veut chauffer, peut être mieux réalisé dans l'appareil Wasseralfingen que dans le système Calder. On fait entrer l'air froid par le tuyau le plus élevé et sortir l'air chaud par le bout le plus voisin du lieu de combustion des gaz. Quant à la section graduée des tubes, on peut facilement la réaliser dans les deux appareils dans celui de Wasseralfingen, en augmentant le diamètre des tuyaux inférieurs, ou en les bifurquant, ainsi que cela se voit dans quelques usines du pays de Siegen; dans celui de Calder, en donnant aux siphons un profil légèrement conique. Mais cette double condition du chauffage méthodique et des sections graduées se réalise surtout bien dans quelques appareils du système mixte.

Appareil mixte à tube unique. On trouve deux exemples de ce système dans les usines du Cleveland, celles d'Ayresome et de Newport. Le vent se partage entre plusieurs appareils, composés chacun d'une caisse horizontale rectangulaire munie de tubulures reliées de deux en deux par des tubes en ǹ. Dans la caisse horizontale, entre les deux tubulures de chaque siphon se trouve une cloison transversale. Il en résulte que le même air est obligé de parcourir successivement tous les siphons implantés sur la même caisse. Ces siphons, qui constituent au fond un système à tuyau unique, sont à section méplate, afin d'augmenter la surface de chaufle. Cette section reste constante d'un bout à l'autre de l'appareil, quoiqu'il eût été facile d'appliquer ici le précepte des tubes à section croissante. Une même enceinte renferme deux tels appareils, indépendants l'un de l'autre, à caisses parallèles et à siphons inclinés latéralement de manière qu'au sommet ceux d'un appareil s'appuient contre ceux de l'autre. Le foyer à gaz est placé entre les deux appareils d'une même enceinte, du côté par où sort le vent chaud, en vue de réaliser, jusqu'à un certain point, le chauffage méthodique.

A l'usine d'Ayresome, il y a six foyers ou douze appareils, de sorte que la masse d'air à chauffer se partage en douze courants distincts, qui ne se confondent que dans le conduit général menant aux tuyères. Chaque siphon a 4,80 de hauteur, ou 9,60 de développement; un appareil en renferme sept; par suite, la longueur totale du conduit est de 67 mètres. La section intérieure mesure 0,44 sur 0,08, soit 0,0352. Le périmètre correspondant est de 1,04, ce qui donne comme surface de chauffe 1,04 × 67: 69mq, 48.

Le volume à chauffer est de 150 mètres cubes pour les douze appa

reils, soit 12,5 par appareil simple et par minute, ou 0,208 par se

conde, ce qui donne comme vitesse du vent froid

0,208 0,0352

= 5,90, ou environ 18 à 20 mètres dans le dernier siphon, que le vent abandonne à la température de 600 à 620°. La surface de chauffe par mètre cube et

minute est

69,48
12,50

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5,50. Mais chaque appareil doit pouvoir chauffer au besoin 14 mètres cubes par minute (168 mètres cubes pour l'ensemble), ce qui ramène la surface de chauffe à 5 mètres carrés.

200
16

=

A l'usine de Newport, il y a neuf appareils doubles par haut fourneau, dont huit constamment en marche. Le vent se partage donc en seize courants. Le volume total étant de 200 mètres cubes, chaque conduit en reçoit par minute 12,50, comme à Ayresome. Mais chaque appareil ne renferme que 6 siphons au lieu de 7, ce qui réduit la longueur totale du parcours à 58 mètres, chaque tube recourbé ayant la même hauteur qu'à l'usine d'Ayresome. La section intérieure est moins aplatie; elle mesure 0,42 sur 0,10 ou 0,0420. Le périmètre est, comme à Ayresome, de 1,04, d'où une surface de chauffe, par appareil, de 60 mètres carrés; soit, par mètre cube et par minute

60

12,5

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49,80.

C'est un peu moins qu'à Ayresome, mais aussi on se borne à chauffer le vent à 590°, au plus 600°. La vitesse du vent, mesurée à froid, atteint 0,208

= 4,95. On voit que les appareils de ces deux usines, en ce qui 0,042 concerne la vitesse du courant et la surface de chauffe, sont dans de bonnes conditions; mais on pourrait les améliorer en leur appliquant en outre le chauffage' méthodique et l'accroissement progressif des siphons.

Appareils mixtes à conduit multiple. En France, on a adopté dans plusieurs usines un appareil mixte, à chauffage méthodique, formé de tuyaux multiples à section croissante. Il se trouve installé à Bességes, à l'usine de la Rochette de Givors, à Terre-Noire, etc.

Un appareil, destiné à ces hauts fourneaux, brûlant 30 tonnes de coke par 24 heures, se compose de 36 tuyaux verticaux, à cloisons intérieures, dressés sur deux caisses rectangulaires encastrées horizontalement dans la maçonnerie de la sole du four; chaque tube vertical est de section méplate ou ovale, ayant intérieurement 0,40 sur 0,20. La cloison intérieure laisse au sommet du tube une communication libre entre les deux moitiés. La longueur des tuyaux verticaux est de 2,90. Le fourneau lui-même mesure intérieurement 5,35 en longueur, 3,50 en largeur et 3,90 en hauteur, celle-ci étant comptée du bas des caisses et comprenant la couverture du four; les murs du pourtour ont 0,45 d'épaisseur. Le vide intérieur des caisses rectangulaires a 0,60 de hauteur sur autant de largeur; ces caisses sont divisées en deux, dans le sens de leur longueur, par une forte paroi venue de fonte, sur laquelle viennent s'appuyer les cloisons intérieures des tuyaux verti

caux. La première caisse, dont la longueur est de 5,25, porte 20 tuyaux, espacés de 0,26 d'axe en axe. La seconde caisse, placée parallèlement à la première et à sa gauche, mesure 4",20; elle porte 16 tuyaux. L'air froid pénètre par le bout d'avant dans le compartiment de gauche de la première caisse; ce compartiment est lui-même divisé en deux par une cloison transversale placée après le 9o tube; l'air passe du compartiment de gauche dans celui de droite en parcourant simultanément ces 9 premiers tubes; de ce dernier compartiment, qui est sans cloison transversale, l'air passe dans la partie postérieure du compartiment de gauche en traversant simultanément les 11 tuyaux suivants. Après ce double trajet, l'air arrive par un tuyau dans le compartiment de droite de la deuxième caisse, où il est chauffé une troisième fois, en se rendant, par les 16 derniers tuyaux, dans le compartiment de gauche de cette deuxième caisse. De là le vent chaud s'écoule enfin vers la tuyère par le tuyau porte-vent.

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Les gaz du haut fourneau brûlent sur une grille placée dans la partie antérieure du fourneau, en avant de la seconde caisse, puis circulent au travers du fourneau, en sens inverse de la marche du vent, pour venir à la cheminée placée à côté de la grille. Le chauffage, on le voit, est réellement méthodique, et le vent passe par des tuyaux à section totale croissante. La surface de chauffe intérieure de chaque tube est de 2,80, ce qui fait 100,80 pour les 36 tuyaux. Pour les 30 tonnes de coke par 24 heures, le volume de vent par minute est de 70 mètres cubes, soit une surface de chauffe de 1,45 par mètre cube. La température du vent est de 375°. La vitesse à froid, dans les 9 premiers tuyaux, est de 6,50; par suite, celle du vent chaud, dans les 16 derniers siphons, reste au-dessous de 10 mètres. Toutes ces conditions sont la vorables à une bonne marche.

Ce système, où un appareil unique fournit le vent chaud à toutes les tuyères, est préférable au mode ancien, d'après lequel chaque tuyère a son appareil spécial. Ce dernier arrangement n'offre que l'avantage d'un trajet plus court entre la tuyère et l'appareil à air chaud. Un grand appareil utilise mieux la chaleur, fournit aux diverses tuyères un vent également chaud, et permet de réduire les frais de construction. On peut même ajouter qu'un grand appareil intervient en quelque sorte. comme régulateur de la chaleur. Les variations brusques dans la nature des gaz réagissent d'autant moins sur la température du vent, que la masse de briques dont se compose le four est plus considérable. Sous tous ces rapports, l'appareil de Bességes mérite la préférence sur ceux de Newport et d'Ayresome. Mais, comme régulateurs de chaleur, on doit surtout signaler les appareils en briques du système Siemens (382).

Appareils en terre réfractaire. Lorsqu'on veut dépasser la température de 600°, il faut substituer la terre réfractaire à la fonte; mais comme l'argile cuite est peu conductrice de la chaleur, on ne peut s'en servir avec avantage sous forme de tuyaux, même s'il était possible de les rendre parfaitement étanches. Il faut donc avoir recours au principe

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