Réduction des minerais à l’état liquide : la fonte
Fonderie et moulage de l’acier - Évolution des procédés d’élaboration

Le perfectionnement des fours primitifs a conduit à la construction des premiers « bas-foyers » dont les plus évolués sont les bas-foyers catalans. Ils fonctionnent toujours selon le même principe, par la mise en œuvre de minerais de fer et de charbon de bois, mais l’air est injecté à l’intérieur du foyer à l’aide de soufflets afin d’activer la combustion du charbon et d’augmenter sensiblement la température de la charge en cours de traitement. Grâce à cette élévation de température, les minerais de fer sont réduits à l’état liquide et pour la première fois, on a obtenu, un peu par hasard, un nouvel alliage qui a été appelé fonte. Dans un premier temps, ce matériau ferreux saturé en carbone se révèle être parfaitement inutilisable car il est trop dur, trop fragile et il est impossible de le mettre en forme par forgeage. Un peu plus tard, l’injection encore plus massive d’air permit d’obtenir un excès d’oxygène qui eut pour effet d’éliminer une partie du carbone contenue dans la fonte, directement dans le bas-fourneau, et de produire du métal forgeable. Ce procédé est connu sous la dénomination d’affinage au bas-foyer.

À la fin du XIV^e, la puissance du vent croît fortement grâce à l’utilisation de soufflets mus par la force hydraulique. Les débits et les pressions d’air injecté augmentent ainsi que les dimensions des fours et les températures de fonctionnement. C’est la naissance du haut-fourneau qui apparaît vers 1530. Dans cet appareil, la charge est constituée de couches alternées de charbon de bois et de minerai. Sous l’action de forts courants d’air, le charbon brûle et se transforme en gaz réducteurs qui agissent sur le minerai et le transforment en fer. Lorsque la hauteur du fourneau est suffisante, le fer se recarbure en traversant les couches inférieures de charbon et l’alliage devient liquide vers 1 200 ^oC, voire beaucoup moins lorsque le minerai contient du phosphore. Le métal liquide s’écoule et il est recueilli au bas du fourneau avec le laitier constitué par la gangue du minerai, les cendres du charbon et les fondants éventuels. Ainsi, le souci de productivité qui a conduit les métallurgistes à accroître la hauteur des fours et les débits de vent s’est concrétisé par la découverte d’une technologie nouvelle et performante : l’élaboration de la fonte au haut-fourneau. Ensuite, cette fonte pouvait...