C'est dans la seconde moitié du 19ème siècle que furent créées en Europe les grandes Forges. C'est aussi à partir de cette époque, celle de la naissance d'une industrie lourde moderne, qu'elles furent les plus nombreuses. Ces périodes porteuses d'espoir et de renouveau étaient propices aux créations ou au développement de telles entreprises. Tout un tissu industriel était à recomposer avec à chaque fois, l'introduction de nouveaux matériels et donc de nouveaux procédés de forgeage, avec aussi de nouvelles nuances d'acier.

L'ACIER : LES PREMICES

La première apparition de l'acier sous sa forme la plus primaire se situe entre 1650 et 1700 avant notre ère, chez les "HITTITES" et les " CHALYBES " peuples d'Asie mineure (Caucase). C'est en fait d'abord une masse de métal impur. Dans un trou à même le sol, paré de pierres qu'ils recouvraient de couches d'argile, ils mettaient du charbon de bois qu'ils allumaient et sur lequel on entassait en couches alternées du minerai de fer et du charbon de bois. Ce minerai ou oxyde de fer, se présentait alors, sous la forme de petites roches que l'on ramassait à fleur de terre. La température que l'on obtenait dans ces trous était relativement basse, du fait d'un manque efficace de soufflage celui-ci provenait de tiges creuses (chalumeaux) au travers desquels on soufflait. Ils obtenaient de ce fait et après bien des efforts, une masse pâteuse, incandescente, appelée "LOUPE", qu'ils devaient impérativement battre énergiquement afin de la débarrasser de ses scories (résidus, dus à la, chauffe et au charbon de bois). Ces "loupes", ensuite forgées sur un " TAS " devenaient des objets de la vie quotidienne et aussi des armes.

Photo : loupe refroidie

LE FER

Le fer n'apparut en Gaule que vers 500 avant notre ère. C'est aussi vers la même époque qu'il apparut dans une localité suisse du nom de " la TÈNE ", dans le canton de Neuchâtel. C'est le deuxième âge du fer, période gauloise antérieure à l'occupation romaine. Mais ceci, après être tout d'abord passé par l'Egypte (1100 avant JC) ; la Grèce (1000 avant JC), l'Autriche (900 avant JC, à Hallstatt, nom d'une petite localité qui a donné son nom à la première période de l'âge de fer), l'Italie (600 avant JC), l'Angleterre (300 avant JC) puis pour finir, un détour par l'Espagne où sa technique de fabrication subit une première évolution.

Ce qui fut au départ un simple trou, à même le sol, on passe à une sorte de foyer, toujours ouvert, à demi enterré mais dont les côtés s'élèvent un peu plus au-dessus du sol. Il est appelé BAS FOYER ou FOYER CATALAN. Le minerai y est toujours chauffé directement au contact du charbon.

Chez les Celtes et les Gaulois, les foyers se sont élevés franchement au-dessus du sol et le rendement a été tout de suite bien supérieur grâce à un meilleur tirage, mais surtout par le fait que la combustion y était activée par une sorte de soufflet manuel confectionné à partir de peaux de bêtes cousues entre elles. Ce soufflet arrive à porter la température aux environs des 1100 à 1200°, ce qui élimine l'oxygène contenu dans le minerai et donne alors une sorte de fer peu carburé. Puis comme précédemment ces masses pâteuses étaient aussitôt martelées énergiquement. Elles ne dépassent guère le poids d'un demi, à un kilogramme. C'est bien des années plus tard qu'elles atteignent quelques kilogrammes à une vingtaine au début du Moyen Age. Pour extraire ces loupes, on devait détruire systématiquement ces fours, et, bien sûr à chaque fois en reconstruire d'autres. Du fait des besoins toujours grandissants et des trop petites quantités obtenues à chaque fois, plusieurs de ces fours étaient construits et fonctionnaient en même temps. Pour faciliter le transport et le stockage de ces "loupes", nos ancêtres leur avaient donné une forme particulière, allongée, qu'ils appelaient SAUMONS.

Photo : Hauts -fourneaux de la fonderie Westphalie en Allemagne (1885)

LA FONTE

Pendant des siècles, la production de ces loupes de fer reste encore très modestes mais permet à nos ancêtres de fabriquer malgré tout, des outils agricoles et d'autres à usage courant ou guerrier. Dès la fin du 12ème et le début du 13ème siècle les perfectionnements se succèdent rapidement. Les Bas foyers se dressent de plus en plus haut au-dessus du sol pour atteindre 1,50 m à 1,80 m de haut. Ils sont désormais construits en pierres avec un revêtement intérieur en briques réfractaires. Le soufflage a lui aussi fait des progrès. Grâce à l'emploi de la force hydraulique, des températures très élevées sont atteintes, au point que la matière, proche de la lave en fusion, peut être amenée vers l'extérieur au travers d'un orifice spécialement aménagé à cet effet. Les loupes atteignent déjà plusieurs kilos et, entre le 12ème et le 14ème siècle, leur poids passe de quelques dizaines de kilos à près d'une centaine par four.

Photo : Premiers hauts-fourneaux d'une hauteur de 12m (1827)

Pendant des siècles, la production de ces loupes de fer reste encore très modestes mais permet à nos ancêtres de fabriquer malgré tout, des outils agricoles et d'autres à usage courant ou guerrier. Dès la fin du 12ème et le début du 13ème siècle les perfectionnements se succèdent rapidement. Les Bas foyers se dressent de plus en plus haut au-dessus du sol pour atteindre 1,50 m à 1,80 m de haut. Ils sont désormais construits en pierres avec un revêtement intérieur en briques réfractaires. Le soufflage a lui aussi fait des progrès. Grâce à l'emploi de la force hydraulique, des températures très élevées sont atteintes, au point que la matière, proche de la lave en fusion, peut être amenée vers l'extérieur au travers d'un orifice spécialement aménagé à cet effet. Les loupes atteignent déjà plusieurs kilos et, entre le 12ème et le 14ème siècle, leur poids passe de quelques dizaines de kilos à près d'une centaine par four.

Au début du 14ème siècle, la hauteur des fours a encore augmenté et le tirage aussi. Le soufflage s'est, lui aussi, encore perfectionné et de ce fait la température de combustion s'élève maintenant suffisamment pour que le minerai de fer absorbe une quantité croissante de carbone. Ce fer carburé qui commence à fondre à une température plus basse, dissout à son tour du carbone. C'est entre 1350 et 1400 que se produisit un événement tout à fait inattendu et involontaire. De ce type de four sortit un jour, certainement à la suite d'un soufflage mal contrôlé et un peu plus intensif qu'à l'ordinaire, un produit en fusion véritablement liquide (alors que le fer se présentait sous la forme d'une masse pâteuse). Ce nouveau métal dur et cassant n'était pas du tout malléable donc pas forgeable et encore moins soudable au feu, car sa teneur en carbone était trop importante. Seule une utilisation par moulage était possible. La FONTE venait de naître. Certains situent cet événement dans les environs de Liège en Belgique et d'autres dans la Ruhr en Allemagne.

Grâce à la fonte, on peut fabriquer, désormais, de plus en plus d'objets divers et indispensables dans notre vie quotidienne, tels que : Grilles, rambardes, ancres pour bateaux, plaques de cheminée, marmites, caractères d'imprimeries, canons, etc. C'est par tonnes/mois qu'elle est produite dans ce que l'on peut désormais appeler les HAUTS FOURNEAUX.

Photo : Coulée de fonte

Plus tard encore, en débarrassant cette fonte de sa trop grande teneur en carbone (décarburation) et de ses impuretés dans les AFFINERIES (affinage) on obtient une matière de nouveau malléable, donc forgeable, le FER.

C'est aussi à cette époque (au 15ème siècle environ) qu'une véritable industrie métallurgique voit le jour avec l'apparition d'outillages spéciaux et de machines les plus diverses comme : les laminoirs (origine anglaise entre 1750 et 1800). Les marteaux hydrauliques ou les machines à tréfiler qui sont actionnés par des roues à aubes. Ateliers de forges, de tréfilerie, de fonderie transforment ce fer en une foule d'objets usuels : couteaux, scies, clous, épingles, rasoirs, etc. Les loupes vont de 20 à plus de 100 kilogrammes.

En 1530, un minéralogiste allemand, AGRICOLA, rédige un ouvrage permettant de se servir au mieux du fer et des différents autres métaux. Son livre, DE. RE.METALLICA est si complet (avec de nombreux dessins très précis déjà pour l'époque) qu'il sera réédité pendant près de deux siècles à travers toute l'Europe industrielle naissante.

La disparition progressive des forêts amène à remplacer le charbon de bois par la houille (vers 1650). La construction de grands vaisseaux de ligne et de commerce ainsi que la demande sans cesse croissante en charbon de bois, font que des portions entières de territoire ont changé littéralement d'aspect, quelquefois pour des siècles, comme chez nous à travers les îles au large de Marseille.

photo : Les tous premier hauts-fourneaux équipés de soufflets entrainés par des roues à aube (14ème siècle)

En Angleterre la consommation du charbon de bois est telle que l'on arrête la production et que l'on ferme, pour un temps, les usines.

L'ACIER

C'est vers le 5ème siècle de notre ère que les Celtes découvrent la transformation du fer en acier. Ils sont aussi les premiers à réaliser des ustensiles et des armes forgées à partir d'un mélange de fer et d'acier. Ce nouveau métal est appelé, plus tard vers le moyen âge, l'acier de Damas.

Entre 1740 et 1750, un anglais nommé HUNTSMANN réussit à obtenir pour la première fois de l'acier par fusion du fer, obtenu par affinage de la fonte, dans un creuset chauffé au coke soufflé (agglomérat charbonneux obtenu par distillation de la houille - procédé d'A. DARBY 1735), creuset d'une capacité de10 à 12 Kilos environ. C'est l'origine de l'ACIER FONDU.

Photo : Coulée d'acier en creuset, un travail épuisant, début du 20ème siècle

Le physicien français René Antoine FERCHAULT de REAUMUR (1683 - 1757) rédige les principes de base de la Sidérurgie Moderne - du Grec Sidèros, fer et Ergon, travail et pour le latin, de Sidus, astre - car le premier contact de l'homme avec le fer le fut sous la forme de débris de météorites trouvés sur le sol.

Dans la seconde moitié du 18ème siècle, en 1784, un autre anglais, H. CORT, imagine un autre procédé d'affinage de la fonte pour la transformation directe de la fonte en acier, dit aussi acier naturel. C'est le PUDDLAGE (brassage). Pour cela, il construit un four spécial dit four à réverbère car sa voûte renvoyait la chaleur sur la matière en fusion. Pour la toute première fois elle est non seulement brassée mais surtout séparée du combustible, durant la chauffe.

Photo : Préparation de l'acier, fin du 19ème siècle

Le brassage de la matière se fait alors manuellement à l'aide d'un ringard que l'on introduit par une petite porte latérale. Les scories surnageantes sont ainsi tirées vers l'extérieur. C'est un travail pénible, usant les hommes. Un peu plus tard, sont inventés les fours rotatifs dans lesquels le brassage de la matière se fait pour ainsi dire automatiquement. Puis, quelques décennies plus tard, encore, la vapeur mécanise le puddlage. La production est alors de l'ordre d'une centaine de kilos, et vers 1840 celle-ci passe à 650 tonnes/an environ. En 1785, on voit apparaître au Creusot l'emploi généralisé du coke pour le chauffage.

Mais la véritable révolution fut sans conteste l'invention du CONVERTISSEUR (d'un autre anglais, H. BESSEMER, en 1855). C'est une sorte de cornue géante dont les parois intérieures sont en briques réfractaires et dans laquelle on y affine la fonte en fusion, en faisant circuler un violent courant d'air au travers de celle-ci, la transformant ainsi directement en acier. A titre indicatif, en 1806, la production de fonte dans un haut fourneau est de 4 tonnes/jour, en 1850 elle passe à 15 tonnes/jour !

Photo : Four MARTIN (1900)

En 1864, un français, Pierre MARTIN, réussit lui aussi, dans un four à récupérateur de chaleur permettant des températures plus élevées (brevet allemand de W. Von SIEMENS vers 1860), à obtenir de l'acier de très bonne qualité, à partir du minerai de fer ou par la fusion de ferrailles, que le procédé de Bessemer laissaient sans emploi. Le principe de ce four existe toujours.

Photo : Coulées en lingotières (1974)

Au milieu du 19ème siècle, l'Angleterre possède donc une avance technique et techno- logique évidente et impose ses découvertes à l'Europe. Les hauts fourneaux acquièrent des dimensions impressionnantes et leurs productions vont de pair. Grâce à l'invention en 1712 de la machine à vapeur de D.NEWCOMEN, on utilise la vapeur pour le soufflage de l'air ou l'insufflation d'air chauffé dans ces derniers expérimenté en 1828 par J.B. NIELSON.

Puis en 1877, Thomas GILCHRIST (encore un anglais) traita la fonte phosphoreuse grâce à un revêtement intérieur spécial fait d'un mélange de chaux et de magnésie, appliqué dans la cornue de Bessemer. C'est aussi à la même époque, à peu près, que l'on élabore de très grandes quantités d'acier.

Vers la fin du 19ème siècle le développement de l'électricité a des répercussions sur l'élaboration de l'acier. C'est ainsi que l'on voit apparaître le four à arc électrique et, au début du 20ème siècle, c'est au tour des hauts fourneaux d'être électrifiés. Plus tard encore, apparaissent les fours à induction qui remplacèrent partout les vieux creusets.

Après 1890, les propriétés de ce métal (déjà remarquables : élasticité, résistance, malléabilité etc) sont encore développées, améliorées et diversifiées par l'addition d'alliages tels que le nickel, le chrome, le manganèse, etc, donnant ainsi naissance aux aciers dits aciers fins.

Entre les deux guerres mondiales la production d'un haut fourneau est de 100 tonnes et atteint, en 1940, près de 500 tonnes/jour. Entre temps la capacité du four Martin passe de 20/25 tonnes à 100 tonnes et les convertisseurs Thomas passent de 15 à 30 tonnes.

Aujourd'hui, certains hauts fourneaux produisent jusqu'à 10 000 tonnes de fonte/jour. Quant aux convertisseurs, ils atteignent des capacités de 3 à 400 tonnes dans les aciéries à l'oxygène.

De ses débuts hésitants dans les premières années du 19ème siècle (mais aussi très riches en inventions successives de toute première importance), la Sidérurgie moderne, telle que nous la connaissons aujourd'hui naît dans les années 60 et n'a en fait g que les principes de base. De nos jours, il existe plus de 3000 nuances d'acier et celui-ci est le deuxième matériau le plus utilisé au monde.

LE LAMINAGE

Pour que les forgerons puissent utiliser l'acier brut de coulée, il faut d'abord que son énorme masse (parfois de plusieurs centaines de tonnes) au sortir des lingotières soit réduite. C'est le rôle des LAMINOIRS.

Photo : Travail épuisant dans un laminoir à profilés (1864)

Ce sont des machines destinées, au départ, à transformer les lingots soit en demi-produits soit en blooms, (blooming) permettant ensuite de pouvoir les forger sous les pilons ou sous les presses, soit en brames (slabbing) afin de les transformer en produits plats de toutes épaisseurs dans lesquels des pièces seront tirées par oxycoupages, cisaillages etc...

Pour simplifier, les laminoirs sont des bâtis en acier appelés CAGES dans lesquels, des cylindres (en fonte ou en acier) à surfaces lisses ou profilées tournent les uns au-dessus des autres en sens inverse pour faciliter les passages des produits. Le cylindre inférieur reçoit l'impulsion motrice qu'il transmet au cylindre supérieur par l'intermédiaire d'engrenages. Le réglage des écartements appelé ouverture entre les cylindres se fait soit manuellement (sur les petites cages), soit mécaniquement sur les plus importantes.

Les laminoirs à chaud sont de plusieurs types et sont classés d'après le nombre et la disposition des cylindres ainsi que suivant le type de produit désiré : bloom, brame, profilés...

Sur les laminoirs à deux cylindres, appelés DUO ou REVERSIBLE, les moteurs permettent de faire des passes successives, en avant et en arrière dans la même cage jusqu'à obtention de l'épaisseur désirée. Dans les tout débuts, les hommes présentaient les loupes et lorsque celles-ci sortaient des cylindres, ils s'en saisissaient pour les présenter à nouveau.

Sur les laminoirs à trois cylindres ou TRIO ou à doubles effets, les produits passent une première fois entre les cylindres, celui du haut et du médian, puis ensuite entre celui du milieu et celui du bas.

Les laminoirs à quatre cylindres ou QUARTO. Les deux cylindres du milieu travaillent en étant soutenus extérieurement par les deux autres, bien plus gros, appelés cylindres d'appui, évitant de ce fait leur flexion sous l'effort.

D'autres laminoirs encore sont spécialisés pour rouler les billes des roulements (laminoirs transversaux), d'autres encore permettant de profiler les rails pour les chemins de fer, les poutrelles pour la construction, des barres de toutes dimensions et les fers marchands, sans oublier les fils de fer et les feuillards etc...

Photo : Laminoir Sendzimir

Et pour finir, un mot sur un type particulier de laminoir, le SENDZIMIR (du nom de son inventeur, l'ingénieur polonais Tadeusz Sendzimir) ou laminoir à froid réversible, spécialisé dans la fabrication des tôles fines (moins de 2 mm) réclamant des tolérances rigoureuses. Deux cylindres de faible diamètre travaillent en étant soutenu par un nombre important de cylindres d'appui.