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Milena

Haut-fourneau : la deuxième méthode de fabrication du fer

La méthode de haut-fourneau révolutionna la fabrication du fer en Europe depuis le moyen-âge. En effet cette technique a permis de fabriquer en plus grand volume et lança la généralisation de l’utilisation du fer dans nos civilisations.

Gravure d'une coulée de fonte d'un haut-fourneau.
Gravure d'un haut-fourneau

Faisons un petit rappel : l’humanité a globalement commencé à fabriquer du fer aux environs de -800 av J.C. par la méthode de bas fourneau. Ce fut le point de départ de l’âge du fer et le début des premières grandes civilisations qu’on peut lier à l’apparition du travail de ce métal.

Pour en savoir plus sur cette méthode primaire de fabrication du fer c’est par ici : le bas fourneau

 

Le haut-fourneau : 2ème méthode de fabrication du fer :

Schéma d'une coupe transversale d'un haut fourneau
Coupe d'un haut fourneau crédit : afb70.wordpress.com

Le haut-fourneau est une méthode de fabrication de fer dite « indirecte ». En effet celle-ci se fera en deux temps :

-          Etape de l’oxydo réduction : la fabrication de fonte (fer + >2% carbone) : on verse dans un fourneau du minerai avec du charbon comme pour les bas fourneaux. A la différence qu’ici on dispose d’une cheminée plus haute et une oxygénation plus forte.

Que ce passe-t’il exactement lors de cette étape ? du monoxyde de carbone vient se former. Il va se combiner à l’oxygène et part en fumée/gaz. Il se transforme ainsi en dioxyde de carbone et c’est cette étape là qui rend la fabrication de l’acier polluante de nos jours, en raison de l’accumulation de dioxyde de carbone.

L’oxygène qui a été enlevé laisse encore le minerai de fer combiné à sa « gangue minérale »

-          Etape de la décarburation : dans un four d’affinage on vient enlever le carbone présent en trop grande quantité pour ainsi obtenir l’acier. Il faut ainsi descendre en-dessous de 2% de carbone pour obtenir le résultat voulu.

Cette méthode a également permis de fabriquer ce nouvel alliage qu’est la fonte. La fonte fond à basse température et coule en ruisseau de feu et se moule très bien.

Il exista plusieurs "types" de décarburation, voici un peu plus en détail les différentes techniques :


Schéma représentant différentes techniques qui ont existées dans la pratique de haut fourneau
Schéma des différentes techniques de haut-fourneau

Pour s'immerger un instant dans l'atmosphère d'un haut-fourneau c’est ici

Historiquement, l’origine de l’apparition des hauts-fourneaux en Europe n’a pas encore été prouvée.

Il existe deux hypothèses :

-          La 1ère se base sur le fait que la chine ait inventé la méthode de haut-fourneau bien avant qu’elle fut exploitée en Europe. On retrouve des traces de hauts-fourneaux autour du 1er siècle dans ce pays ! Ici on suppose que cette technologie ait été rapportée en Europe via la route de la soie. Mais cela reste à prouver.

-          La 2ème hypothèse se base sur l’apparition des hauts-fourneaux en scandinavie indépendamment des inventions chinoises. Ainsi cette technologie se serait généralisée par la suite en Allemagne, pays-bas et puis en France.

Au 16ème siècle on ne compte pas moins de 460 hauts-fourneaux existent et 20 à 30 s’ajoutent chaque année.


Néanmoins l’industrialisation de la fabrication du fer avec ce procédé va poser un problème de grande ampleur : la déforestation.

En effet, le charbon utilisé était alors du charbon de bois. On évalue à un besoin de 25 stères de bois pour fabriquer 50kg de fer !

Dessin représentant des charbonnières en train d'être construites, pour la fabrication de charbon de bois
Gravure représentant des charbonnières qui formeront le futur charbon de bois

On trouve même de nombreux exemples d’interdiction de fabrication du fer en raison du manque de bois.

Humbert II émit d’ailleurs une ordonnance qui fut renouvelées à trois reprises : 1339,1340 et 1346 où il prescrivait la démolition de tous les martinets et fourneaux à charbonner dans un rayon de trois lieues de Grenoble avec défense d’en bâtir de nouveaux sur une longueur d’au moins vingt lieues (~100km à la ronde).


Puis Abraham Darby réussit en 1709 à fabriquer du fer avec du charbon minéral : le coke. Il vient donc d’inventer le haut-fourneau à coke.

Cette invention révolutionna le monde de la métallurgie, puisqu’il n’était plus nécessaire d’avoir du bois, le coke l’ayant remplacé. De plus les rendements de fer furent décuplés par cette méthode. Cela n’empêchera pas d’autres effets néfastes d’exister comme le monde de l’industrie charbonnière et de ses dangers.

 

Par la suite en 1784, Henry Cort invente le procédé du puddlage de la fonte qui produit le fameux fer puddlé très apprécié des taillandiers. Pour découvrir plus en détail le fer puddlé c’est par  !

 

Je termine cet article avec un extrait qui évoque l’évolution de la métallurgie :

Jacques Chevalier indique dans la préface du livre d’Augusute Bouchayer « les chartreux maitres de forges » : « Nul ne saura jamais à quelle intuition divinatrice ou à quelle géniale utilisation d’un heureux hasard est due l’idée première d’où est sortie la métallurgie moderne »

 

Combien d’essais, d’échecs, d’échanges, de tests ont eux lieu pour arriver à ce résultat ! Cela devait être grisant lorsque les premières personnes étaient en train d’inventer la technique des hauts-fourneaux…

C’est ici encore un exemple, que les échecs et les essais ne sont jamais vains, ils sont toujours le chemin pour mener à bien nos idées.

 

On ne peut que terminer cet article en évoquant un projet actuel à ce sujet  : la fabrication d’un haut-fourneau au Sénégal. Un article sur le sujet sera écrit sous peu!

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