Qu'est que le Fer puddlé ?

Parmi les fers, c’est le fer puddlé qu’a choisi Eiffel. En effet, on y relève très peu de carbone, le fer est donc mécaniquement sain, et plus facile à travailler que l’acier. Le fer puddlé est obtenu par puddlage, un procédé inventé par l’anglais Henri Cort en 1784 qui consistait à décarburer la fonte dans un four à réverbère (comme sur le schéma ci-joint) afin d'obtenir du fer. Cette technique maintenait séparées la fonte et la source de chaleur. Aucune impureté ne venait côtoyer la fonte en fusion, que brassait un ouvrier grâce à un « ringard ». De ces « bains de fonte » on extrayait des « loupes » pâteuses que l'on portait au rouge, puis que l'on « cinglait », martelait, voire pilonnait longuement, afin de décarburer le métal par des oxydes et de le débarrasser de ses scories. Cette innovation anglo-saxonne permettait l’affinage à grande échelle de la fonte.

Illustration d'un four à puddlage à droite; et shcéma simplifié en dessous.

 

 

A : "sole" munie d'une ouverture qui permet au puddler de passer son "ringard" et de mélanger la fonte.

C : cheminée avec un couvercle permettant de régler le tirage et de réguler le chauffage.

D : Séparation entre le foyer et la sole pour éviter le contact direct de la fonte avec le combustible.

F : Foyer

 

 

 

 

 

 

 

 

De ce procédé, on pouvait obtenir du fer puddlé mais aussi de l’acier puddlé. Jules Verne, dans Les cinq cent millions de la Bégum explique d’ailleurs assez précisément la différence : « Les lingots de fonte, jetés dans un four doublé d'un revêtement de scories, y étaient d'abord portés à une température élevée. Pour obtenir du fer, on aurait commencé à brasser cette fonte aussitôt qu'elle serait devenue pâteuse. Pour obtenir de l'acier, ce carbure de fer, si voisin et pourtant si distinct par ses propriétés de son congénère, on attendait que la fonte fût fluide et l'on avait soin de maintenir dans les fours une chaleur plus forte »

Pour ensuite mettre en forme le fer puddlé obtenu, on le passe au laminoir, il est ainsi compressé et réduit en lames de même épaisseur (environ 7mm). Il sera ensuite découpé pour former les 18 038 pièces nécessaires au montage de la Tour Eiffel. Il n’est pas particulièrement pur, contenant de nombreuses inclusions mais il est très homogène : Eiffel y trouvait donc la qualité nécessaire à son projet. La composition des tôles ainsi crées est la suivante : 0.025% de carbone, 0.440% de phosphore et 0.048% de soufre. De plus, en essayant plus de 4 200 barrettes de ce fer, Eiffel s’est rendu compte que les propriétés techniques du fer puddlé étaient très proches de ce qu’il cherchait : résistance moyenne à la rupture de 32kg/mm², allongement moyen de 7%. Il s’est de plus révélé à l’usage comme résistant au vieillissement, à la fatigue, à la corrosion.

De ce procédé, on pouvait obtenir du fer puddlé mais aussi de l’acier puddlé. Jules Verne, dans Les cinq cent millions de la Bégum explique d’ailleurs assez précisément la différence : « Les lingots de fonte, jetés dans un four doublé d'un revêtement de scories, y étaient d'abord portés à une température élevée. Pour obtenir du fer, on aurait commencé à brasser cette fonte aussitôt qu'elle serait devenue pâteuse. Pour obtenir de l'acier, ce carbure de fer, si voisin et pourtant si distinct par ses propriétés de son congénère, on attendait que la fonte fût fluide et l'on avait soin de maintenir dans les fours une chaleur plus forte »

Pour ensuite mettre en forme le fer puddlé obtenu, on le passe au laminoir, il est ainsi compressé et réduit en lames de même épaisseur (environ 7mm). Il sera ensuite découpé pour former les 18 038 pièces nécessaires au montage de la Tour Eiffel. Il n’est pas particulièrement pur, contenant de nombreuses inclusions mais il est très homogène : Eiffel y trouvait donc la qualité nécessaire à son projet. La composition des tôles ainsi crées est la suivante : 0.025% de carbone, 0.440% de phosphore et 0.048% de soufre. De plus, en essayant plus de 4 200 barrettes de ce fer, Eiffel s’est rendu compte que les propriétés techniques du fer puddlé étaient très proches de ce qu’il cherchait : résistance moyenne à la rupture de 32kg/mm², allongement moyen de 7%. Il s’est de plus révélé à l’usage comme résistant au vieillissement, à la fatigue, à la corrosion.

 Plus concrètement, pour créer du fer puddler on doit faire réagir du monoxyde de carbone avec du minerai de fer métal.

Pour cela, dans un premier temps, on produit de l'agent réducteur CO par combustion de coke :

2C + O2  2CO

 

Une autre réaction permet d'obtenir du monoxyde de carbonne. Lorsque la température est élevée et que le carbone se trouve en présence d'oxygène alors se forme du dioxyde de carbonne:

C + O CO2    

C + CO→ 2CO 

On fait alors réagir avec le fer métal :

Fe2O + 3CO → 2Fe + 3CO2 

Le minerai de fer est alors débarrassé de son oxygène, c'est de la fonte. On lamine et martèle celle-ci pour lui extraire le carbone. On obtient alors du carbone.

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