Bas-fourneau
Un article de Vev.
Le bas-fourneau est un four à combustion interne qui a servi, de l'Âge du fer au Moyen-Âge, à transformer le minerai de fer (hématite) en fer métallique.
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Histoire
La fabrication du fer sur le continent européen date de 1700 avant Jésus-Christ. Elle est restée la même depuis cette époque jusqu'à la fin du Moyen Âge et consistait à chauffer simultanément du bois et du minerai jusqu'à obtention d'une pâte métallique qui devait être ensuite martelée à chaud afin d'obtenir du fer à l'état brut par l'élimination des impuretés qui pouvaient encore s'y trouver. Les quantités produites étaient faibles et le travail pénible.
En Europe, les premiers bas-fourneaux sont apparus vers 1200 av J.C. Vers la fin du Moyen-Âge, le four évoluera vers le haut-fourneau.
Fonctionnement
Le bas-fourneau se présente comme une cheminée de taille humaine en briques et en terre cuite, dans laquelle on dispose en alternance une couche de minerai de fer et une couche de charbon de bois. Lorsque l'on met le feu, le charbon de bois produit du monoxyde de carbone (gaz CO) qui vient réduire le minerai: le fer est présent dans le minerai sous forme oxydée Fe3O4, par réaction avec le CO, il se forme du fer:
- Fe3O4 + 4CO ? 3Fe + 4CO2
On obtient un solide spongieux (le bas-fourneau ne chauffe pas assez pour produire de la fusion) qui est donc composé de fer impur et de laitier appelé « massiot ». Ce massiot sera ensuite travaillé par le forgeron pour fabriquer l'outil (soc de charrue, serpe, cerclage de roue...) ou l'arme: les impuretés (laitier) sont enlevées par martelage. On obtient ainsi, après un long processus, un bloc de fer qui sera mis en forme, puis trempé (plongé dans l'eau froide alors qu'il est au rouge). Le fer obtenu contient environ 0,06 % en masse de carbone, et contient encore des inclusions de laitier.
L'acier peut être obtenu à partir de ce fer par carburation: on met le fer dans une atmosphère de CO et CO2 mélangé à haute température (en dessous du point de fusion), par exemple vers 850°C. À cette température, la diffusion du carbone est suffisamment rapide pour fabriquer de l'acier en un temps raisonnable.
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Bibliographie
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