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Histoire(s) stéphanoise(s)

La métallurgie de la Loire à l'Exposition de 1878 : entre le fer et l'acier

Les Aciéries de la Marine et des Chemins de fer en 1890 (VD 14708).

Par Thierry Veyron, conservateur du patrimoine

Le support de ce travail est le livre de l'ingénieur Francis Laur, Les Lettres d'un Stéphanois à l'Exposition Universelle, paru à Saint-Etienne en 1880. Le volume rassemble la correspondance que Laur a adressée au Mémorial de la Loire et de la Haute-Loire pendant l'été 1878, en tant qu' envoyé spécial à l'exposition. Bien que l'auteur s'intéresse  à tous les produits présents au Champ de Mars et au Trocadéro - des cigares de la Régie aux poissons séchés de Norvège - il insiste particulièrement sur ceux de l'industrie ligérienne, et notamment sur ceux de la métallurgie qu'il connait bien et leur consacre 128 pages sur les 514 que comprend le document.

On considère généralement que l'exposition de 1878 marque la fin de la période de recueillement consécutive à la défaite de 1870-71 : la France qui a pansé ses plaies et est en passe de rénover son appareil de guerre accueille à nouveau les nations étrangères au coeur de Paris et expose, non sans fierté les produits de son industrie, ainsi que l'exprime Laur :

"Car c'était la France - qui devant le monde entier assistant à ce spectacle par les yeux de ses innombrables visteurs - célébrait le succès de sa merveilleuse exposition, c'est à dire la plus admirable victoire, celle de la paix ; la plus glorieuse revanche, celle du travail. Hier écrasée et ruinée, aujourd'hui rayonnante d'ardeur et d'orgueil, à quel heureux vainqueur cette vaincue ne porte-t-elle pas aujourd'hui envie ?"

1878 est une date clé à de nombreux égards : la crise de mai 1877 a affermi le régime républicain et éloigné les incertitudes intérieures ; au plan militaire un nouveau système de fortification, la rénovation de l'armement terrestre (canons de Lahitolle et de Caron de Bange, en acier, chargés par la culasse), la mise en place de la conscription et un énorme effort budgétaire (38 % en 1872) réduisent la disparité des forces avec l'Allemagne. Au plan proprement métallurgique 1878, c'est la maturité du procédé Martin-Siemens, qui permet de produire avec précision toutes les nuances d'acier, notamment celles qui sont nécessaires aux industries de guerre. L'antidote, en quelque sorte, à la découverte par Thomas et Gilchrist du convertisseur basique, qui va permettre d'affiner les fontes phosphoreuses. Cette découverte, précisément datée de 1878, va faire de l'acier doux un métal de grande consommation et de la France, qui dispose en Lorraine du plus vaste gisement de fer d'Europe, une très grande puissance métallurgique. La promotion du minerai lorrain va modifier la carte industrielle dès 1882 et accentuer la spécialisation de la sidérurgie du centre. Une année pré-révolutionnaire donc !

La sidérurgie française

Avant de pousser le portail des usines ligériennes, et pour les mieux situer, un état des lieux de la sidérurgie française avant la mise en oeuvre du convertisseur basique s'impose. Cette sidérurgie reste fortement basée sur la production de fer.

Restée majoritaire en tonnage jusqu'en 1860 (production de fonte au bois et de fers affinés ou puddlés localisée sur le minerai en Champagne, Berry, Franche-Comté...), la sidérurgie traditionnelle régresse alors fortement au profit des forges à l'anglaise, grosses usines concentrées souvent apparues à la Restauration mais "dopées" sous le Second Empire par la réalisation du réseau ferré. Leur produit vedette est le rail de fer, pièce d'usure qu'il faut fréquemment renouveler. Ces forges utilisent les hauts fourneaux au coke et obtiennent leurs fers par puddlage et laminage. Elles sont localisées sur la houille, dans la Loire, le Gard, la Saône-et-Loire, l'Allier, le Nord et la Moselle.

Le fer n'est pas l'acier. Ce métal, plus carburé, est obtenu en France par cémentation et fusion depuis le transfert de technologie opéré depuis la Grande-Bretagne par James Jackson en 1815. Il est la spécialité des usines ligériennes (Assailly, Unieux) qui fournissent la moitié de la production nationale. Mais les tonnages sont très faibles et le prix très élevé. L'acier puddlé est produit régulièrement à partir de 1855, grâce à une meilleure maîtrise de la technique du puddlage, opération qu'il convient d'arrêter avant la complète décarburation du métal. Mais l'acier puddlé manque de régularité.

Deux inventions vont bouleverser ce paysage. Le procédé Bessemer consiste à décarburer la fonte liquide en projetant dans sa masse un vif courant d'air comprimé. Les brevets anglais sont déposés en1855 mais le détail n'est vraiment au point que cinq ans plus tard. Le premier convertisseur français est installé par William Jackson à Saint-Seurin près de Libourne en 1858. Les entreprises du Centre suivent rapidement, telles Assailly, Terrenoire, Bessèges, Imphy. Le métal Bessemer est produit en grandes quantités (5 t par convertisseur au début), il convient à la production d'aciers de construction et de rails durables. En revanche, il exige la mise en oeuvre de minerais purs, comme ceux de Mokta el Hadid - société avec laquelle les sidérurgistes de la Loire passent rapidement des marchés - ou des Pyrénées.

Le procédé Martin-Siemens apparaît en 1867. La fusion de l'acier sur sole est permise par les hautes températures que l'on obtient du four à gaz de Siemens. C'est un procédé précis, permettant par le dosage des charges (fontes, minerais, riblons), l'obtention d'un acier homogène et dont on peut déterminer la carburation. Conséquemment, il est bien adapté à la mise en oeuvre de fabrications spéciales. Mis au point dans la petite usine de Sireuil (Charente), le procédé est industrialisé par Félix-François Verdié, fondateur des Aciéries de Firminy et rapidement adopté par Terrenoire. La Loire dispose en 1869 de 16 fours Martin-Siemens sur les 24 installés en France. Notons enfin que ce procédé impose une métallurgie scientifique.

Francis Laur

Intéressons-nous à présent à l'auteur, Francis Laur. Le jeune Francis est un "champi" de George Sand, qui le pousse vers l'état d'ingénieur civil et le fait entrer, en 1864, à l'Ecole des Mineurs de Saint-Etienne. Le banquier Rodrigues, frère du Saint-Simonien, finance ses études. Il sort breveté en 1866 et entre en politique : ce Républicain, ami de Gambetta, brigue un premier mandat en Algérie. Le Gouvernement provisoire en fait son commissaire spécial à Marseille. Après la Commune et le 16 Mai, il se classe parmi les Opportunistes et obtient la députation de la Loire en 1885, puis celle de Saint-Denis en 1890. Pendant la crise boulangiste, il rejoint le général, dont il est le consultant pour les questions industrielles. Heureux en affaires, il découvre (en cherchant de la houille!) la source thermale de Montrond-les-Bains qui fera sa fortune et anime L'Echo des Mines et de la Métallurgie. Publiciste, il rédige des études industrielles et économiques : Mines et Usines en 1889, De l'Accaparement, où il dénonce les abus de la concentration industrielle.

A coup sûr, Le Mémorial  ne pouvait choisir de meilleur correspondant pour "couvrir" l'Exposition universelle : un ingénieur compétent, un publiciste au style alerte, un homme public patriote dont la notoriété croît. 

C'est dans ce contexte que va se poser le problème de l'adéquation entre des besoins militaires urgents et appuyés par des financements massifs et les capacités industrielles de la sidérurgie française et notamment  ligérienne : à partir de 1872, l'armée passe des commandes complètes, des canons du système de Bange par exemple, à l'industrie privée. Au Second Empire, elle ne commandait aux forges que des composants assemblés aux arsenaux de Ruelle et de Bourges sous la responsabilité directe de l'Etat. Où en sont, entreprise par entreprise, les usines du bassin stéphanois ?

Les Forges et Aciéries de la Marine et des Chemins de fer

A tout seigneur, tout honneur ! Il convient de débuter par les Forges et Aciéries de la Marine et des Chemins de fer, la plus importante société de la Loire. Fondée en 1854 par Petin, Gaudet, la famille Jackson et d'autres métallurgistes du Gier moins connus, elle a réalisé les objectifs contenus dans sa raison sociale : ses bandages sans soudure pour locomotives font merveille et la société a armé et cuirassé la marine de guerre du Second Empire. On compte cinq établissements principaux : Toga, en Corse, qui produit des fontes au bois, Givors, dont les hauts-fourneaux marchent au coke, Rive-de-Gier, berceau de la société pour la grosse forge, Assailly, la fonderie d'acier au creuset, puis l'aciérie Bessemer (1862), Saint-Chamond enfin pour les blindages et les frettes de canons.

Soit un ensemble de 5 à 6000 ouvriers travaillant à l'entreprise et 45000 t de produits finis, parmi lesquels il faut distinguer 18000 t de rails Bessemer et 5 à 6000 t de fabrications spéciales destinées à la Guerre. Au sein de ce tonnage on trouve 3000 t d'éléments de canons et de frettes.

Il convient, pour mieux appréhender le propos, de se pencher sur la fabrication des bouches à feu au XIXe siècle. Depuis les travaux de Piobert (1831), et de Lamé rendus pratiques par le Russe Gadolin (1852), on sait qu'il est inutile "d'épaissir" les fûts des canons de bronze ou de fonte pour augmenter leur puissance : les couches extérieures de métal n'ont qu'une faible part dans la résistance totale, c'est par la substitution de l'acier demi-dur, à la fois souple et résistant, à la fonte et au bronze, par l'emploi rationnel, au lieu d'un seul bloc de métal, d'enveloppes superposées soit du même métal soit de métaux différents qu'il devient possible d'accroître la résistance des bouches à feu. D'où ces canons formés de plusieurs tubes de longueur décroissante (les éléments) à partir de la chambre, popularisés par les fictions de Jules Verne, ou ces canons frettés, où la fonte de l’âme est serrée par des ceintures d’acier. Tout cela devient crucial avec la généralisation de la rayure, l'augmentation des vitesses initiales des projectiles et le chargement par la culasse.

Saint-Chamond fabrique les éléments de canon en acier puddlé, en forgeant et soudant en hélice des barres de métal, opération analogue à celle que les armuriers pratiquent pour fabriquer le canon de fusil. Les manchons d'acier puddlé sont ensuite posés à chaud les uns sur les autres : le refroidissement leur apporte un surcroît de résistance, puis alésés et tournés. Ces dernières opérations sont pratiquées dans les établissements de l'Etat, bien que l'entreprise en maîtrise la technique (proposition de prototypes complets très modernes, tel la Marie-Jeanne, en 1861). Les mêmes procédés sont employés pour les frettes des canons de marine : Saint-Chamond s'en est fait une spécialité. On entoure d'une enveloppe d'acier puddlé les anciennes pièces de fonte. Elles peuvent ainsi tirer 2000 coups au lieu de 400. Le Second Empire ayant connu trois systèmes différents d'artillerie navale de plus en plus puissants, le travail est assuré. 7000 frettes ont été produites depuis 1854.

Mais la grande spécialité militaire de la société, ce sont les blindages : c'est à Saint-Chamond que la marine impériale s'adresse pour construire trois des cinq batteries flottantes (la Lave, la Dévastation, la Tonnante) qui contribuent à réduire la forteresse de Kinburn durant la guerre de Crimée et forment les prototypes des navires cuirassés. C'est encore Saint-Chamond qui blinde en 1858 la Gloire, première frégate cuirassée, donnant à la marine française une avance technique marquée sur la britannique. En 1878 l'entreprise a réalisé 60 cuirasses de navires français (dont l'Océan), italiens, russes, turcs; aucun vaisseau anglais toutefois. On ne réalise alors que des blindages de fer qui deviennent de plus en plus épais pour résister aux progrès concomitants des bouches à feu et des obus de rupture. Les batteries flottantes portaient des blindages de 11 cm d'épaisseur et étaient à l'abri des projectiles russes. En 1874, Saint-Chamond réalise des plaques de 30 cm d'épaisseur. Les plaques de blindages sont obtenues par la soudure et le martelage au pilon de plusieurs plaques de fer au bois. Plus tard, on emploiera le laminoir. Les plaques sont ensuites gabariées à la presse en fonction de la forme des flancs du navire, enfin découpées et usinées.

En outre l'aciérie d'Assailly coule en acier fondu au creuset les éperons de navires, tels ceux pesant 16 t, des frégates cuirassées Solferino et Magenta.

En dépit de ces réussites, les Forges et Aciéries de la Marine donnent des signes de vieillissement : elles restent à l'âge du fer, à celui de l'acier puddlé pour les fabrications de guerre, au Bessemer pour les fabrications courantes, à l'heure où les essais de la Spezia (4), en 1876, démontrent la supériorité des premiers blindages d'acier. L'entreprise ne produit pas d'acier Martin. Elle expose un lingot d'acier puddlé de 40 t, pièce certes respectable mais sans commune mesure avec le lingot de 150 t (un fac similé à vrai dire) exposé par le Creusot. A bien des égards, il n'y a pas eu d'évolution depuis le Second Empire.

Adrien de Montgolfier, directeur de l'entreprise, décrit sans aménité l'état de ses usines à sa prise de fonction en 1874, lors du départ d'Hippolyte Petin :

"Tout se transformait dans l'industrie métallurgique : méthodes et matériels. Celui de nos usines était vieilli. Sous peine de mort il fallait se mettre au niveau de la science".

Adrien de Montgolfier sera l'homme de l'aggiornamento, en préparation dès 1875, effectif à partir de 1880.

La Compagnie des Fonderies et Forges de Terrenoire, la Voulte et Bessèges

La seconde visite de Laur est pour la Compagnie des Fonderies et Forges de Terrenoire, la Voulte et Bessèges. La société est issue de la fusion de deux vieilles entreprises du bassin stéphanois : la Compagnie des Mines de fer de Saint-Etienne, inspirée dès 1822 par de Gallois et la Compagnie des Forges de la Loire et de l'Isère, créée par Frérejean en 1819. Avec la forge de Saint-Julien-en-Jarez, elles sont à l'origine de la sidérurgie ligérienne à l'anglaise, basée sur le puddlage de la fonte. Terrenoire pratique la concentration verticale : concession houillère de Janon, mines de fer de Privas, hauts fourneaux au coke de la Voulte, forges de Terrenoire et de Bessèges, dans le Gard. Jusqu'en 1862, on ne produit que du fer et l'aciérie Bessemer installée à cette date à Terrenoire fabrique des rails. La société emploie 5000 ouvriers et produit 40000 t de rails et de fers marchands.

Sous la direction de Jules Euverte, distingué métallurgiste et ancien ingénieur du Creusot, Terrenoire va juxtaposer à partir de 1865 à son activité traditionnelle quelques fabrications spéciales et emprunter des voies hardies. Deux faits méritent d'être notés : Euverte adopte dès 1868 le four Martin-Siemens - en 1878, il y en a deux de 20 t chacun- ce qui permet d'exposer au Champ de Mars une collection complète d'échantillons d'acier au carbone, et surtout développe considérablement les essais chimiques et mécaniques des aciers : si la plupart des sidérurgistes pratiquent les essais de traction et de flexion, Terrenoire leur ajoute les essais à la compression et les essais au choc. De plus on expérimente la trempe, à l'eau et à l'huile, le recuit, le revenu, ainsi que les alliages au chrome et au tungstène. A Terrenoire, le laboratoire tient une place éminente, ce qui classe l'usine parmi les plus innovatrices, comme Imphy ou le Creusot.

Plus contestable est la volonté d'Euverte de substituer l'acier coulé "sans soufflures" (grâce à une addition de silicium et de manganèse) au métal forgé pour les pièces devant supporter des efforts importants. L'entreprise ne s'engage que modestement dans la production de guerre : obus de rupture en fonte dure, puis en acier coulé (1864) acceptés par la marine, essai de canons en acier coulé, qui restent sans lendemain.

Malgré une évidente volonté d'innovation, Terrenoire demeure en 1878 une importante forge à l'anglaise et le plus important producteur de rails Bessemer en France. On en reste là aussi pour l'essentiel, au Second Empire. L'entreprise paiera très cher sa fidélité globale à des recettes industrielles bientôt périmées par le développement de la production lorraine : elle fermera définitivement ses portes en 1887.

Les Fonderies, Forges et Aciéries de Saint-Etienne

Aux deux géants que sont Marine et Terrenoire s'ajoutent des entreprises plus modestes, aux effectifs de 1000 à 1500 ouvriers. Telles sont les Fonderies, Forges et Aciéries de Saint-Etienne, créées en 1865 par l'ancien directeur technique de l'usine de Petin Gaudet de Saint-Chamond, Charles Barroin. Les spécialités de l'entreprise sont identiques à celles de Marine : rails (8000 t sur les 21000 t de métal transformées), plaques de blindage, frettes, éléments de canons, le tout en acier puddlé. Toutefois, Saint-Etienne s'est orientée dès l'origine vers des matériels puissants permettant des fabrications plus lourdes, avec le début du forgeage des plaques au laminoir - alors le plus puissant de France - en attendant l'installation d'un puissant marteau-pilon de 80 t.

Saint-Etienne fournit notamment la marine italienne : cuirassement des vaisseaux Venezia, Principe Amedeo, Conte Verde, frettage de tous les canons italiens depuis 1872.

Les Forges de la Loire et du Midi

Les Forges et Aciéries de Saint-Etienne et les Forges de la Loire et du Midi, à Rive-de-Gier appartenant aux frères Marrel - entreprise familiale fondée sur la forge de moyennes oeuvres en 1852 - se ressemblent : les tonnages traités et l'effectif du personnel sont comparables. Mais on ne relève pas de production de matériel ferroviaire chez les frères Marrel, dont la récente et rationnelle usine des Etaings (1868), est davantage spécialisée dans les fournitures aux marines de guerre et dispose d'une réelle avance technologique : gabariage des plaques de blindage à l'aide d'une puissante presse hydraulique de 4000 t et surtout ajout tout récent de deux fours Martin pour produire l'acier à canons aux 15 fours à puddler de l'aciérie traditionnelle. En 1878, l'entreprise expose un canon d'acier Martin et s'outillera dès 1881 pour produire les blindages Cammel-Wilson. La clientèle est très cosmopolite : les Marrel ont livré en 1878 45 cuirasses de navires à la France, l'Italie, l'Autriche, le Danemark, l'empire ottoman, l'Egypte et le Brésil. Ce sont les frères Marrel qui trouvent les premiers une voie pleine d'avenir.

Les Forges et Aciéries de Firminy et les établissements Holtzer

Restent, en exceptant les tout petits producteurs, deux entreprises adonnées aux fabrications spéciales : Firminy et Jacob Holtzer.

Les Forges et Aciéries de Firminy ont été fondées en 1855 par Félix-François Verdié, dont l'objectif était alors de souder une platine d'acier fondu sur les rails de fer afin d'augmenter leur longévité. Dix ans plus tard, Verdié engage une collaboration avec les frères Martin et industrialise la production d'acier sur sole dont il contrôle les brevets.

Aussi, malgré la production de canons de 155 mm signalée par Laur, Firminy est-elle surtout une aciérie et la prospérité de l'entreprise est due à la vente de licences. Cette aciérie est à l'origine de la métallurgie spéciale moderne. Elle se différencie en cela d'un pôle de la tradition fécondé par la science, les établissements Jacob Holtzer, installés à Unieux, tout près de Firminy. L'entreprise est une des doyennes de la Loire : créée en 1819, elle s'est spécialisée dans l'acier cémenté fondu qu'elle produit au creuset, confidentiellement. Mais les creusets sont au milieu des années 1860 chauffés par les fours à gaz de Siemens. Surtout sous l'influence du grand chimiste Boussingault et la direction technique de l'ingénieur Aimé Brustlein, ils produisent en 1877 des alliages au chrome d'une dureté exceptionnelle. La science, comme à Terrenoire, est entrée dans l'usine. Unieux est ainsi à l'origine de l'industrie des aciers spéciaux. Au strict plan des productions de guerre, elle livre des obus de rupture dont l'ogive est en acier chromé.

Entre aciers puddlés et aciers spéciaux

La visite étant terminée, on peut grouper les usines ligériennes de diverses manières, par la taille ou bien par les techniques qu'elles mettent en oeuvre. Ainsi, Marine, se trouve être à la fois la plus grosse des entreprises et la moins évoluée techniquement tandis que Terrenoire, à dix ans de sa chute apparaît comme l'une des plus innovantes. On peut aussi tenter un classement par la part des produits courants fabriqués : Marrel, Firminy ou Unieux n'en produisent pas; au contraire Marine et Terrenoire fournissent l'essentiel des rails français.

Enfin, on peut classer par le métal utilisé dans les fabrications : fers, acier puddlé et acier fondu, dont le Martin-Siemens. Terrenoire, Marrel, Firminy, Unieux, utilisatrices d'acier moderne s'opposent à Marine et aux Aciéries de Saint-Etienne.

Typiquement les usines ligériennes sont situées entre l'acier puddlé, les aciers Siemens-Martin et les aciers alliés spéciaux requérant une forte valeur ajoutée d'ingénierie.

Le tournant vers les aciers à haute valeur

Globalement la Loire est-elle en retard ? En 1878 et pour l'essentiel oui : le retard est sensible vis à vis des grands concurrents que sont Krupp ou le Creusot (3 fois la taille de Marine), où l'on dispose déjà du pilon de cent tonnes (1877), où l'on peut produire un lingot de 150 t (contre 40 pour Marine). Un ingénieur du Génie maritime, Joseph Barba, qui s'apprête à "pantoufler" au service de Schneider, admire le pilon servi par quatre fours Martin et par autant de grues de 150 t.

Mais ce retard n'est que passager et il n'est pas trop tard pour réagir : l'emblématique évolution de Marine, sous la direction d'Adrien de Montgolfier voit l'abandon, dans la Loire des productions courantes, déplacées au Boucau près des minerais riches de Bilbao, la spécialisation dans le matériel de guerre, incarné par le recrutement du Cdt. Mougin, ex-collaborateur de Séré de Rivière, chargé de concevoir des tourelles "clés en main" (1875), l'adoption du pilon de 100 t, des grands fours Martin améliorés par l'ingénieur Pernot (1880), l'achat du brevet et la fabrication consécutive de plaques Cammel-Wilson. Le temps des forgerons Petin et Gaudet est terminé : place au X-Ponts Adrien de Mongolfier, porteur d'autres logiques.

Tout semble se jouer dans les années 1880, lorsque l'expansion très rapide de la sidérurgie lorraine, où le million de tonnes est atteint en 1894, provoque l'extinction de la fabrication de rails et de poutrelles dans la Loire et son remplacement par les fabrications spéciales, notamment par celles liées à la guerre.

Francis Laur l'évoque clairement dans un nouvel article du Mémorial de 1880 :

"La Loire fait en ce moment quelque chose de très intelligent et de très pratique : elle se spécialise, Firminy, Saint-Chamond, Rive-de-Gier s'adonnent exclusivement à la fabrication très lucrative du blindage , du canon, de l'essieu, du ressort, etc. Adieu les fortes productions de métal, qui n'ont du reste donné que des déboires".

En 1896, la Statistique de l'Industrie minérale indique une production d'acier d'1,2 Mt. en Lorraine, alors que la Loire ne fabrique que 82000 t. Mais cette production, désormais issue à 96 % des fours Martin-Siemens, n'est composée que de produits de haute valeur.


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