La verrière : mariage de l’acier et du verre

L’acier

L’acier est le matériau de référence naturel et 100% recyclable.
L’existence du fer était connue en Égypte et en Mésopotamie 3.000 ans avant notre ère, mais ce n’est qu’à partir de la fin du 18ème siècle que l’industrie métallurgique perce les secrets du rôle du carbone dans le fer permettant de différencier le fer, la fonte et l’acier.
Le fer a un taux de carbone se situant en dessous de 0,025.La fonte a un taux de carbone variant entre 2,1 et 6,67%.C ‘est un métal très dur mais très cassable utilisé pour les balles à canons, les tuyaux d’égouts…).Quant à l’acier, son taux de carbone se situe entre les deux et varie de 0,025 à 2,1.Il est très dur et quasiment incassable. C’est le secret de la révolution industrielle !
Le passage de la production artisanale à la production industrielle implique une augmentation de 50% des températures passant d’environ 1000°C à plus de 1500°C. Pour y parvenir, l’histoire du fer a été jalonnée de révolutions et d’inventions.

La production artisanale

Dans les tout premiers temps de la sidérurgie, le fer est produit dans un bas foyer : il s’agit d’un simple trou, creusé dans la terre et tapissé d’argile, qui atteint à peine un mètre de profondeur. À l’intérieur, le minerai de fer est entassé, par lits alternés, avec du combustible (charbon de bois). La chaleur produite (entre 1100 et 1200° C) élimine l’oxygène contenu dans le minerai et donne un fer peu chargé en carbone. Le fer produit est ramolli et non fondu et les pertes sont assez importantes. Après la démolition du fourneau, on retirait le fer du foyer et on obtenait une loupe incandescente de la taille du poing, mélange de fer et de scorie que l’on martelait.

Au fil des siècles, le bas foyer évolue vers les bas fourneaux en ajoutant des pierres réfractaires, puis un tronc en cône.

La production industrielle

Pour réduire le coût et le temps de production de l’acier, l’homme va construire des « hauts fourneaux » équipés d’une soufflerie à énergie hydraulique.
Le charbon de bois et le minerai de fer sont entassés dans un haut fourneau d’environ 3m, la température atteint 1535° Celsius, température de la fusion du fer. Le fer liquide est coulé dans des moules. Le métal obtenu est appelé « la fonte ». Celle ci doit être décarbonée et affinée par différents procédés. Au lieu du martelage, le laminage va également aider à la production d’acier de bonne qualité.

A la fin du XVIIe siècle, les hauts-fourneaux se multiplient provoquant une pénurie en bois. Le coke obtenu à partir de la houille (charbon de terre) va donc progressivement remplacer le charbon de bois.
Un nouveau bond technologique est franchi en 1860, quand l’anglais Henry Bessemer met au point le convertisseur qui élimine le carbone excédentaire de la fonte en fusion en y insufflant de l’air sous pression.
La qualité de l’acier s’améliore donc peu à peu et sa fabrication connaît un développement spectaculaire. L’acier permet l’apparition d’une série d’outils dans l’industrie (pièces de machines), la construction (ponts, navires, gares) et la vie quotidienne (locomotives, rails, voitures). Le chemin de fer se généralise dans toute l’Europe et aux États-Unis. Les rails et les locomotives sont en acier.