Les forges étaient construites sur le modèle de la forge catalane. Le procédé pour obtenir le fer est une réduction du minerai essentiellement constitué d'oxydes. A la température du four, le réducteur est essentiellement le monoxyde de carbone. Ce gaz est obtenu par combustion incomplète du carbone, sous forme bûche ou de charbon de bois. Une combustion complète donnerait le dioxyde de carbone sans pouvoir réducteur car complètement oxydé.

            A la température convenable du four, autour de 1000°C, le monoxyde de carbone réduit en fer les oxydes de fer et s'oxyde en dioxyde de carbone.

Globalement :

1° étape :
2° étape :

            Le minerai n'est pas constitué uniquement d'oxydes de fer. Selon sa nature, il peut contenir d'autres métaux : silicium, calcium...ou des non-métaux phospore et soufre qui altéreraient les qualités du fer obtenu. Il convient de les éliminer sous forme de scories.

            Le carbone nécessairement présent ne sera pas complètement éliminé. Selon la teneur en carbone, on distinguera :

Pourcentage de Carbone

Produit obtenu
moins de 0,2 % : fer doux (facilement ductile mais de résistance mécanique faible)
de 0,2 à 2,6% : acier (le plus intéressant dans la fabrication d'outils ou d'armes)
au delà : fontes (plus cassantes)

            Dans la forge catalane, on note  deux innovations technologiques essentielles : le martinet et la trompe à eau.

            La trompe à eau est le système d’alimentation d’air utilisé dans la forge. Un canal alimente un tube vertical qui présente une diminution de sa section  juste après laquelle on trouve des petits trous permettant l’entrée d’air. Arrivant à la caisse des vents, l’eau et l’air qui tombaient mélangés dans le tube se séparent. L’eau est évacué par un orifice situé au fond de la caisse tandis que l’air sous l’effet de la pression passe par la " tobera " directement aux entrailles du four. Ainsi, la combustion du carbone est maintenue dans le four à une température suffisante pour que la production de monoxyde de carbone et la réduction des oxydes de fer ait lieu. L'opération terminé, on recueille à la base du four un bloc incandescent essentiellement constitué de fer : le massé

            Le martinet est le marteau-pilon caractéristique de la forge. Mu par la force de l'eau, il servait à deux opérations :
- pour fracturer le minerai avant son dépôt dans le four (une couche de minerai, une couche de charbon de bois etc..)
- pour forger le métal obtenu : à la sortie du four, le massé est battu et faconné en barre par le martinet. Cela permet d'éliminer les scories et d'améliorer les qualités mécaniques du métal.

Avec 500 kg de minerai, on obtient 150 kg de fer environ en six heures.

           

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