La siderurgie chez les nains :
Les Secrets du Nain Urí, Maitre de Forge
© Christophe Moreau (Rekk), Chroniques de Chant-de-Fer, 2004.

II. De la poudre de minerai au pain ou lingot de fer : le traitement thermique du minerai de fer.
A. La réduction
Le premier traitement thermique que subit la poudre de minerai de fer est la réduction.
La réduction est un phénomène chimique de transformation des oxydes.
La réduction directe, ou procédé direct, car il ne comprend pas l'élaboration d'un produit intermédiaire comme la fonte, est la réduction du minerai de fer. Elle se fait dans un bas fourneau à scorie coulée.
Figure 1
1) Le bas fourneau à scorie coulée. (figure 1)
Il se compose d'un bas foyer, pouvant servir non seulement à la réduction, mais aussi au réchauffage lors des opérations de cinglage à la forge. Le foyer a trois pieds (1) et demi de haut et cinq de large. Il s'agit d'une simple fosse quadrangulaire à fond concave entourée sur trois côtés de parois de granit, matériaux réfractaire, autrement dit qui résiste à la chaleur(figure 2).
Figure 2
La façade du bas fourneau est percée à la base d'une porte, appelée bouche ou trou de coulée, qui permet aux déchets ou scories de couler à l'extérieur du bas fourneau (figure 3). Au pied de la porte, un trou d'un pied de profondeur et d'un pied et demi de large, rempli de sable tassé, constitue un creuset réfractaire où les scories coulant de la porte se déposent. Le foyer est prolongé par une tuyère en argile cuite d'une coudée (2) de hauteur. La base du mur opposé à la porte est percée de deux buses raccordées chacune à un bec de soufflet à main ou à pied, soufflets fait de bois et de cuir (figure 4).
Figures 3 et 4
2) La préparation du bas fourneau.
La cuve du fourneau est revêtue, à l'aide d'une truelle en bois, d'un enduit d'argile lissé. La chape en argile sert autant à boucher les interstices des parois qu'à protéger les parois en pierre de la chaleur. Sur la partie inférieure du fourneau, nommée sole, de l'argile est mélangée à de la poudre de charbon, pour empêcher que la sole ne soit gâtée par la cendre du foyer. De la même façon, la porte du fourneau est bouchée avec des morceaux de charbon mêlée d'argile. Ensuite un peu de charbon est jeté dans la fosse par la tuyère avec des braises pour l'enflammer avec l'aide du soufflet. La fosse est chaude en une demi-heure. Si la fosse n'est pas chauffée avant d'y jeter le minerai à fondre, le fourneau est abîmé et le métal perdu. Après chaque opération de réduction, les scories de réduction sont défournées avec une perche en fer, nommée ringard, et le bas fourneau doit être à nouveau préparé.
Figure 5
3) La mise en place du combustible et du minerai. (figure 5)
Le fondeur jette du charbon de bois par la tuyère dans la fosse, puis il répand dessus une pelletée de minerai de fer préalablement préparé et mélangé à de la chaux incandescente. Il renouvelle l'opération jusqu'à hauteur de la tuyère.
4) La réduction.
Le fondeur allume le charbon et attise le feu avec l'air du soufflet. Pour éviter que la chaleur du feu ne brûle le visage du fondeur, celui-ci se couvre la tête d'une cagoule munie de trous pour voir et respirer. Le fondeur utilise le ringard pour toutes les opérations de maintenance du foyer. Le carbone contenu dans le charbon s'unit à l'oxygène des minerais oxydés et libère le métal. Cette opération nécessite une maîtrise de la température d'oxygénation, et de la charge du fourneau. Ainsi le fer cuit, atteint sa température de fusion, fond et une masse de deux ou trois cents livres (3) peut être recueillie. Le fondeur débouche avec le ringard le trou de coulée du fourneau (figure 6) et la séparation du métal et des scories se fait en laissant s'écouler les scories (figure 7) par le trou de coulée vers le creuset situé au pied du fourneau (figure 8). Lorsqu'elles sont complètement écoulées, il laisse la masse de fer restée dans la fosse du fourneau se refroidir. Le bloc obtenu appelé massiau (figure 9), contient du fer réduit mais encore des scories. Il passe une journée à faire ce travail.
Figures 6, 7, 8 et 9
La réduction directe fournit le massiau qui contient du fer doux ou légèrement carburé, voire de l'acier. Le massiau doit être épuré de ses scories.

B. L'épuration.
Le massiau doit être travaillé pour séparer le fer utilisable de la scorie. Il comporte sur sa partie supérieure une éponge de fer, fer en agrégat multiforme qui en est séparable.
1) Le dégrossissage.
Figure 10
Le ferron enlève le massiau encore incandescent par la bouche du fourneau avec des crocs de fer et la pose à terre. Puis, avec de petits maillets en bois, il bat le massiau afin de faire tomber les scories qui y adhèrent et afin de la rendre compacte en même temps qu'il l'aplanit (figure 10). Car, si l'éponge de fer ainsi séparée des scories de dégrossissage, appelées grumps, est placée aussitôt sur un bloc-enclume et qu'elle est battue par un gros marteau de fer, elle se disperserait. L'éponge de fer en se compactant devient une loupe de fer (figure 11) qui est battue sur le bloc-enclume puis coupée en morceaux avec une lame de fer aiguisée, appelé tranchet, en quatre, cinq ou six parties selon la taille.
Figure 11
2) Le cinglage
le ferron réchauffe les loupes de fer à une température inférieure à celle de fusion dans un bas fourneau de recuit similaire à celui utilisé pour la réduction. Ensuite, aidé d'un assistant, il enlève une loupe de fer réchauffée avec une pince et la pose sur une enclume, fixée sur un socle de bois enchâssé dans le sol, puis la martèle pour la compacter et pour séparer le métal de l'oxygène et des autres éléments auxquels il est associé dans le minerai (figure 12). Ce travail n'exige pas une température très élevée, pour peu qu'on accepte d'abandonner une part importante du métal contenu dans le minerai, associé aux impuretés sous forme de scories de cinglage. La substance métallique obtenue est la matte, matière métallique sulfureuse résultant d'une première fusion d'un minerai traité et pas assez épuré.
Figure 12
3) Le raffinage
aussitôt, pendant que la matte est encore chaude, le ferron compacte de la loupe et la soude à la matte, pour remplacer celle qui a été absorbé par la matte cinglée et éliminer les dernières scories, en une série de chauffages dans un bas fourneau, similaire à celui mentionné plus haut, suivis de martelages sur enclume de plus en plus intensifs. Enfin, la matte subit le revenu, c'est-à-dire qu'elle est chauffée, martelé de façon à lui donner la forme d'un pain ou d'un lingot, dit "primaire", qu'on laisse refroidir (figure 13). Un ferron fait une vingtaine de pains ou lingots de cinq livres par jour.
Figure 13
Toutes les scories sont accumulées à l'extérieur des ateliers de fonderie et leurs dépôts forment un tas appelé ferrier.
Les lingots primaires sont destinés au stockage, au commerce ou au transport de la fonderie dans l'atelier de forge pour le forgeage.

Notes 2
(1) Le pied est une mesure de longueur valant 12 pouces soit une trentaine de centimètres.
(2) La coudée est une mesure de longueur équivalent à 50 centimètres.
(3) La livre est une unité de poids d'environ 500 grammes.