Glossaire
p. 173-176
Texte intégral
1Acier : alliage de fer et de carbone contenant de 0,02 à 1,7 % de carbone (Mangin et al. 1992 : 321).
2Alcôve : dans les fourneaux du type II, espace quadrangulaire ou triangulaire réservé entre les parois latérales du four d’argile et la couronne de grès. Les buses ou trous à vent aménagés à la base des parois latérales débouchent sur cet espace.
3Archéométrie : toutes les méthodes d’étude d’échantillon, en laboratoire ou in situ (ex. géophysique), qui aboutissent à des mesures ou à des déterminations ; c’est l’application de divers outils scientifiques en archéologie. Ici, renvoie aux études des déchets archéométallurgiques (Mangin et al. 1992 : 322).
4Atelier : ce terme désigne ici l’aire de production, c’est-à-dire l’espace de travail (surface de circulation) consacré à la réduction et comprenant les bas fourneaux. Les déchets produits lors des réductions sont généralement évacués en dehors de l’atelier dans une zone de rejet où ils sont amoncelés en terrier ou déposés dans des fosses.
5Bas fourneau : fourneau de réduction du minerai de fer par la méthode directe, produisant bloc (loupe) ou éponge de fer et/ou acier. Peut parfois produire de la fonte. Il a tout ou partie de sa structure en élévation (Mangin et al. 1992 : 322).
6Bas fourneau à scorie coulée : bas fourneau où la séparation métal/scorie se fait en laissant s’écouler les scories vers l’extérieur par une ouverture prévue à cet effet (Mangin et al. 1992 : 322).
7Bas fourneau à scorie piégée : bas fourneau où la séparation métal/scorie se fait en laissant s’écouler les scories dans une fosse prévue à cet effet à la base du fourneau (Mangin et al. 1992 : 322) ou sur la sole de ce dernier sans qu’elle ait subi d’aménagement particulier.
8Bas foyer : structure de combustion avec ou sans tuyère, constituée d’une simple fosse, ici quadrangulaire, qui est utilisée dans la chaîne opératoire lors d’un travail au réchauffage, lors des opérations de cinglage ou à la forge (Mangin et al. 1992 : 322).
9Bauxite (du village des Baux-de-Provence, France) : roche sédimentaire ou résiduelle qui est un minéral d’aluminium (40 % au moins de A12O3) car riche en hydrates d’alumine AlO (OH) : boehmite ou diaspore ; Al (OH) 3 : gibbsite. Il s’y ajoute des oxydes de fer, des minéraux argileux (par exemple kaolinite), des minéraux titanés (rutile, anatase). La roche est assez tendre, blanchâtre (sans Fe), Jaunâtre (à goethite), rosée ou rouge (à hématite). La structure est variable, mais souvent pisolithique : par exemple pisolites à zones concentriques plus au moins ferrugineuses et rouges, pris dans un ciment cryptocristallin (recristallisation d’un ancien gel colloïdal alluminoferrique). Leur classification et leur genèse sont discutées... (Foucault, Raoult 1980 : 37).
10Bec de tuyère : extrémité de la tuyère qui pénètre dans la cuve (Mangin et al. 1992 : 322). Généralement cette partie est scorifiée.
11Boudin d’argile : terme employé ici pour définir des blocs d’argile cuite cylindriques ou semi-cylindriques à base plate (souvent de couleur orange), qui peuvent parfois être pourvus de cavités d’environ 2 cm de diamètre.
12Boudin de scorie : terme désignant un type de scorie coulée de forme cylindrique ou semi-cylindrique, correspondant au remplissage d’un canal d’évacuation.
13Buse : conduit aménagé dans l’épaisseur de la paroi d’un fourneau dans lequel peut s’adapter la tuyère.
14Canal d’évacuation : canal creusé devant les fours et communiquant avec la porte afin de permette l’évacuation de la scorie.
15Cémentite : constituant essentiel des fontes blanches ou trempées, des aciers cémentés et hypereutectiques. C’est un composé cristallin contenant du fer et 6,67 % de carbone, répondant à la formule du tricarbure de fer (Fe3C) (Bader, Théret 1961 : 129).
16Chape : revêtement argilo-sableux appliqué sur la face interne de la cuve lors des réfections de cette dernière (cf. rechapage).
17Cheminée : partie supérieure des bas fourneaux du type II, qui surmonte la cuve en tronc de cône (cf. cuve). La cheminée peut être en tronc de cône inversé ou en cylindre.
18Cinglage : opération essentielle de l’épuration du fer produit par réduction directe ou par certaines méthodes d’affinage de la fonte. Opération qui consiste à rassembler le fer mêlé à de la scorie (éponge, loupe) en martelant à chaud (maillet, marteau) (Mangin et al. 1992 : 323).
19Comminutlon : action de broyer, de concasser ; employé ici pour définir les opérations de traitement du minerai (cf. traitement mécanique).
20Complexe métallurgique : ici, le terme est employé pour définir l’ensemble des ateliers métallurgiques et des ferriers présents au même endroit.
21Cordon : coulée de magma de scorie en fusion qui se refroidit sur les surfaces supérieures des scories.
22Cotectique : courbe dans le diagramme de phase ternaire ou quaternaire (T, X) ; les surfaces liquides et solides se rejoignent en cette courbe. Le long de cette courbe coexistent deux phases solides et une phase liquide (Mangin et al. 1992 : 323).
23Coulure : paroi fondue et/ou scorie se déposant en gouttes sur la paroi interne de la cuve.
24Crassier : cf. ferrier. Terme souvent employé dans la littérature ancienne.
25Croûte : partie interne de la paroi de four, scoriacée superficiellement.
26Cuve : partie interne du fourneau dans laquelle sont placés les produits à traiter, entre la sole et le gueulard pour les fours de types I, III et IV et entre la sole et la cheminée pour les fours de type II.
27Dendrite : cristallisation ramifiée rappelant des branches ou du feuillage. Indice de cristallisation rapide (Mangin et al. 1992 : 324).
28Enclume ou bloc-enclume : bloc de roche disposé dans un atelier et servant à briser le massiau extrait du fourneau pour séparer mécaniquement l’éponge de fer des scories (Mangin et al. 1992 : 323).
29Eponge de fer : lors de la réduction directe, fer néoformé non en masse compacte (loupe) mais en agrégats multiformes, intimement mélangé à de la scorie, parfois avec charbons (Mangin et al. 1992 : 324).
30Eutectique (du grec, eutekos, qui fond facilement) : mélange de deux solides dont la fusion se fait à température constante (Foucault, Raoult 1980 : 114).
31Fayalite : silicate de fer, de formule Fe2Si04 de symétrie orthorhombique. Fréquent dans les scories. Ca, Mn, Mg peuvent se substituer au fer (kirschsteinite, téphroïte, forstérite) (Mangin et al. 1992 : 325).
32Fer : symbole chimique Fe. N° et masse atomique 26 et 55, 85 ; ion 2 + (ferreux), 3 + (ferrique) de rayons 0,74 Å et 0,64 A ; densité 7,8 ; clarke 50 000 g/t, soit 5 % (4e élément de l’écorce terrestre). Métal blanc-gris, le plus dur des métaux usuels tout en étant malléable et ductile ; c’est le principal métal magnétique ; à l’air humide, il s’altère en rouille (oxydes hydratés...). Il existe à l’état natif, en cristaux du système cubique, avec souvent un faible pourcentage de Ni, ce qui freine l’altération. Ses réactions sont faciles avec S et O, et il entre, en particulier, dans des nombreux silicates, en donnant des solutions solides avec Mn2 + ou Mg2 +, ou encore avec A13 +. Soluble, surtout à l’état ferreux, il est transporté par les eaux sous forme de sulfates ou de bicarbonates à partir desquels des précipitations pourront conduire à des gîtes résiduels (Foucault, Raoult 1980 : 123).
33Four : structure destinée à réduire le minerai de fer. Ici ce terme désigne uniquement la structure d’argile sableuse ou de tuiles et de briques construite à l’intérieur de la couronne de grès.
34Ferrier : amas de déchets issus des opérations de réduction et/ou de forgeage.
35Ferrifère : se dit d’une roche sédimentaire, contenant du fer (sel ou oxyde) (Foucault, Raoult 1980 : 123).
36Ferrite : cristaux plus au moins polyédriques de fer alpha avec moins de 0,05 % de C dans son réseau ; rarement maclés. Ici, Fe métallique pur, sans éléments d’alliage (C, P, S, N, etc.) (Mangin et al. 1992 : 325).
37Ferrugineux : qui contient du fer ou l’un de ses composés ferreux (Fe2 +) ou ferriques (Fe3 +) (Foucault, Raoult 1980 : 123).
38Fond de four : scorie dense interne qui reste dans le fourneau, se formant lors du refroidissement final au sein de la masse de charbon de bois brûlé ou lorsqu’elle atteint la partie inférieure de la cuve où la température est trop faible. Sa forme est variable. Il faut distinguer :
39– le fond de four provenant de fourneau ne comportant pas de système d’évacuation de la scorie, il constitue alors la quasi-totalité de la scorie produite lors d’une réduction ;
40– le fond de four provenant d’un fourneau comportant un système d’évacuation de la scorie, qui ne représente qu’une faible partie des déchets produit lors d’une réduction.
41Fonte : alliage fer-carbone (plus de 2 %), peut contenir Si, P, S, Mg, Ca, C. En fait, très souvent association de ferrite et cémentite, perlite et graphite. Normalement produite en coulée par haut fourneau mais un bas fourneau peut en produire, sans coulée, occasionnellement, parfois volontairement (Mangin et al. 1992 : 325).
42Forge : atelier, où se déroulent les opérations postérieures à la réduction, la mise en forme du métal, y compris les soudures. Ce terme désigne aussi un site où toute la chaîne des processus (réduction indirecte) peut être effectuée (ou Grange Forge), d’où une certaine ambiguïté.
43Foyer dans lequel on travaille le fer. Le foyer de forge ancien ressemble à un bas foyer (Mangin et al. 1992 : 325).
44Dans la chaîne opératoire du fer, ensemble des opérations postérieures à la réduction (travail de forge : raffinage, fabrication d’objet).
45Fourneau : tout foyer où on réduit le minerai ; four fermé, c’est-à-dire dont la zone de combustion est peu accessible pour l’ouvrier. Ici, utilisé par opposition à bas foyer ; syn. de bas fourneau (Mangin et al. 1992 : 325).
46Gangue : minéraux ou roche mélangés à un minerai exploité et considérés comme sans intérêt technique ou économique (syn. : stérile) (Mangin et al. 1992 : 326).
47Gîte : concentration géologique de minerai susceptible d’être exploité (Mangin et al. 1992 : 326).
48Goethite : hydroxyde FeO-OH, du système orthorhombique, en cristaux tabulaires (à clivages parfaits) ou en prismes courts, aiguilles, lamelles, et en masses concrétionnées ; elle est jaunâtre, rougeâtre, brun-noir, et accompagne les autres oxydes de fer (ex. hématite) (Foucault, Raoult 1980 : 141).
49Gouttes ou gouttelettes : termes employés ici pour définir un type de scorie dense interne qui se forme en traversant la couche de charbon de bois déposée à la base des cuves (syn. : coulée interne).
50Grillage : opération métallurgique qui consiste généralement à chauffer un minerai sulfuré pour le transformer en oxyde, en le débarrassant du souffre (éventuellement As) qu’il contient. Le métal sera extrait de l’oxyde par réduction. Pour les oxydes (de fer), le grillage est destiné à éliminer une certaine quantité d’eau (soit d’apport, soit de constitution), à faciliter le concassage (entre autre par éclatement) mais également à obtenir une porosité plus importante ; l’hématite surchauffée se transforme en magnétite. Par extension, ce terme désigne abusivement n’importe quel traitement thermique préliminaire d’un minerai (Mangin et al. 1992 : 326).
51Gueulard : ouverture supérieure du fourneau par laquelle on introduit la charge.
52Hématite : hématite rouge ou oligiste : Oxyde Fe203, du système rhomboédrique, de formes variées suivant la température de cristallisation, bipyramidée (HT) à lenticulaire ou tabulaire, et enfin à lamellaire (BT), à macles fréquentes, avec certaines faces finement striées. Elle est noire à gris acier (poussière rouge en rayant au couteau), avec des variétés écailleuses à reflets violacés, et d’autres compactes grises ou rouges. On la trouve en imprégnations, en massifs, et en filons dans des roches magm. alcalines (granites, rhyolites, trachytes, syénites) et dans leurs auréoles métamorphiques. Mélangée à des argiles, elle donne l’ocre rouge. Hématite brune : syn. de limonite (Foucault, Raoult 1980 : 153). Hématite brune (2Fe2O3 3H2O). Résulte généralement de l’altération de l’hématite rouge ; elle est très abondante dans les roches sédimentaires. Plus au moins mêlée d’argile, elle devient jaune et constitue la limonite qui se présente, entre autres, sous forme de concrétions sphériques (oolithes) agglomérées par un ciment de nature chimique variable (stérile ou ferrifère) (Bader, Théret 1961 : 350).
53Hercynite : spinelle (du latin spinelle, petite épine). Oxyde MgA12O4, du système cubique, en cristaux octaédriques souvent maclés, à éclat vitreux, de teinte rose pâle (rubis balais), rouge (rubis spinelle), jaune (rubicelle), verte, bleue, brune. On distingue essentiellement le pléonaste (Mg, Fe) A12O4 en cristaux à très nombreuses facettes, vert foncé à noir (pôle ferreux Fe2 + (Fe, Al) 2O4 définissant l’hercynite (Foucault, Raoult 1980 : 291).
54Loupe : masse de fer (hg à kg) formée lors de la réduction directe. Il s’agit du massiau qui pourrait être débarrassé de ses scories les plus labiles directement sur le site de production avant d’être transporté dans un atelier d’épuration (cf. raffinage) et de forgeage (cf. forge) (Mangin et al. 1992 : 327).
55Manteau : revêtement argileux constituant le four, appliqué ou appuyé contre la construction extérieure du fourneau, ici, la couronne de grès.
56Marcassite (ou Marcasite) : sulfure FeS2 du système orthorhombique, en prismes allongés à macles répétées (cristaux d’aspect dentelé : pyrite crêtée ; cristaux groupés par 5), à cassure inégale, jaune avec tendance au gris ou au verdâtre. On la trouve dans les veines métallifères (souvent associée à la pyrite), ou dans des sédiments (ex. craie) et souvent en boules rayonnées à surface brune (limonite par altération) (Foucault, Raoult 1980 : 185).
57Massiau : bloc de scorie et de fer réduit produit par l’opération de réduction ; il doit être travaillé pour séparer le fer utilisable de la scorie ; il comporte sur sa partie supérieure, si l’opération de réduction a réussi, une éponge et/ou une loupe de fer qui en est séparable (Mangin et al. 1992 : 327).
58Métallurgie du fer : dans le procédé direct en bas fourneaux, la réduction d’oxydes de fer par le monoxyde de carbone et le carbone produit du fer, plus ou moins aciéré, qu’il faudra séparer des scories. Ce fer ne coule pas. Dans les procédés indirects, en hauts fourneaux (exceptionnellement en bas fourneaux), les températures sont plus élevées et le fer fond en s’alliant au carbone (et phosphore) : la fonte se sépare du laitier et peut être évacuée en coulée. Cette fonte pourra être transformée en acier ou en fer par décarburation (= affinage). Certains procédés d’affinage (wallon, comtois, champenois, bourguignon...) produisaient des scories denses et des loupes qu’il fallait épurer par cinglage. Les procédés indirects émergent en Europe, au xive s., alors qu’en Chine la fonte est produite très tôt (vie s. av. J.-C.) (Mangin et al. 1992 : 327).
59Minerai : roche présentant une concentration anormalement élevée en minéraux utiles, économiquement et techniquement exploitables dans les conditions de l’époque considérée. Un minerai peut contenir également des minéraux sans valeur qui constituent la gangue (Mangin et al. 1992 : 328).
60Oxyde : minéraux formés d’un ou plusieurs métaux combinés avec l’oxygène. Ils sont présents dans la plupart des roches, le plus souvent en quantité très faible. Leurs concentrations naturelles peuvent former des minerais, notamment fer, étain, chrome, aluminium. Les scories denses sont souvent riches en wustite, ou oxyde de fer ferreux (FeO), qui est exceptionnel dans les roches naturelles. Certaines altérations de métaux, de minéraux, etc. produisent des oxydes et/ou des hydroxydes, ex. : la rouille, les chapeaux de fer (Mangin et al. 1992 : 328).
61Paléométallurgie : étude des mines et de la métallurgie ancienne quel que soit le minerai ou le métal concerné. Syn. archéométallurgie (Mangin et al. 1992 : 328).
62Perlite : constituant micrographique des alliages fer-carbone, résolu à grossissement élevé, sous forme de lamelles alternées et parallèles plus au moins fines de ferrite sombre et de cémentite claire. Cet agrégat composé de 87 % de ferrite et de 13 % de cémentite (Fe2C) se forme au cours d’un refroidissement lent de l’austénite... La transformation s’effectue à partir de germes de cémentite qui se développent au sein du cristal d’austénite suivant une direction privilégiée, en donnant une série de lamelles bordées de ferrite. Le perlite contient 0,88 % de carbone (Bader, Théret 1961 : 478-479).
63Porte : ouverture située à la base du fourneau permettant à la scorie de couler et éventuellement d’extraire le massiau (Mangin et al. 1992 : 329).
64Raffinage : opération au cours de laquelle on raffine l’éponge de fer pour fabriquer un bloc de fer forgeable. Elle consiste essentiellement à chasser les déchets (charbon, scorie) encore contenus dans l’éponge, mécaniquement (martelage, tri) ou par fusion et martelage. Il faut également compacter le métal et le souder à lui-même. Le raffinage consiste en une série de chauffages en bas foyer suivis de martelages de plus en plus intensifs (Mangin et al. 1992 : 329).
65Rechapage : méthode de rénovation d’un four qui consiste à appliquer une couche d’argile sableuse (cf. chape) sur la face interne de la cuve endommagée ; technique également employée pour restaurer la sole. Se dit aussi du revêtement argilo-sableux (syn. : chape).
66Réduction : phénomène chimique qui transforme le minerai en atmosphère réductrice : le carbone s’unit à l’oxygène du minerai oxydé et libère le métal. Cette opération nécessite une maîtrise de la température et de l’oxygénation et de la charge du fourneau. Cela n’implique pas toujours une fusion complète (Mangin et al. 1992 : 328).
67Réduction directe : réduction du minerai de fer qui produit du fer doux ou légèrement carburé voire aciéré sans que le métal « coule » ; opération se pratiquant dans le bas fourneau ou le bas foyer. La réduction directe fournit du métal directement utilisable après épuration (cinglage). S’oppose donc à la réduction indirecte effectuée dans le haut fourneau (éventuellement en bas fourneau) produisant de la fonte qui peut être évacuée en coulée. Pour obtenir du fer ou de l’acier cette fonte devra être décarburée (affinage) (Mangin et al. 1992 : 330).
68Scorie : produit de la solidification d’une fusion au moins partielle de silicate et d’oxyde ; ici déchet silicaté provenant de la métallurgie du fer ; terme qui, archéologiquement, recouvre tous les types de résidus témoins d’ateliers, hormis les vestiges de structures... (Mangin et al. 1992 : 330).
69Scorie coulée : scorie qui a coulé (hors du fourneau). Sa surface supérieure présente une structure en cordon (Mangin et al. 1992 : 330).
70Scorie interne : scorie qui reste dans le fourneau à la différence de la scorie coulée. Elle se solidifie lors du refroidissement final au sein de la masse de charbon de bois brûlé ou lorsqu’elle atteint la partie inférieure de la cuve où la température est trop faible (Mangin et al. 1992 : 330). Dans cette catégorie, il faut distinguer les coulées internes (cf. goutte et gouttelette), les scories rouillées ou oxydées et les fonds de four.
71Scorie légère : scorie de faible densité du fait de sa composition.
72Scorie lourde ou dense : scorie massive de forte densité, présentant plus ou moins de vacuoles.
73Sidérurgie ancienne : métallurgie du fer relevant de la réduction directe (Mangin et al. 1992 : 330).
74Sole : fond de la cuve, constitué du sol naturel sur lequel le four est construit, ou aménagé à l’aide d’argile.
75Soufflet : instrument servant à souffler, à produire du vent pour activer la combustion dans le foyer ou le fourneau par l’intermédiaire de la tuyère ; généralement prolongé par un tube à vent. Il peut être actionné par l’homme (à la main ou au pied) ou encore par un système mécanisé (Mangin et al. 1992 : 330).
76Trou à vent : trou percé dans la paroi du four permettant d’introduire l’air dans la zone de combustion de l’appareil (Mangin et al. 1992 : 331) (syn. : buse).
77Tuyère : pièce d’argile réfractaire placée dans la buse aménagée dans l’épaisseur de la paroi du four et destinée à recevoir l’embouchure d’un soufflet permettant ainsi de concentrer et de diriger de l’air vers l’intérieur du four.
78Vacuole : bulle gazeuse piégée à l’intérieur de la masse de magma de scorie.
79Ventilation forcée : système destiné à envoyer de l’air soufflé dans le fourneau par un mécanisme sous pression (soufflet) et un rythme qui peuvent être contrôlés (Mangin et al. 1992 : 331).
80Wustite : composé à base d’oxyde de fer FeO, contenant en solution un peu d’oxyde magnétique Fe304, qui se forme au cours de la malléabilisation de la fonte, lorsque le pourcentage de gaz carbonique du milieu est tel que le point représentatif du mélange gazeux se trouve au-dessous de la courbe 3 sur le diagramme des équilibres Fe-C-O. La fonte s’oxyde : Fe + CO2 = FeO + CO et il y a formation de wustite en équilibre avec mélange gazeux (Bader, Théret 1961 : 675).
81N.B. Certaines définitions sont empruntées à Pelet 1973 : 263-265.
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