Carl Wilhelm Siemens

Carl Wilhelm Siemens ( à Lenthe, royaume de Hanovre - , Allemagne) est un ingénieur allemand, puis britannique originaire du royaume de Hanovre, frère de Werner von Siemens, inventeur et créateur de procédés pour la fabrication de l'acier.

Il émigre en Angleterre en 1844. Par la suite, il dirige la branche anglaise de la société de Siemens & Halske, Siemens Brothers. Il obtient la nationalité britannique en 1859 et est fait chevalier en 1883.

Il est célèbre pour le développement du four à sole avec réchauffage des gaz, appelé « four Siemens », qu'il fait breveter en 1856. Ce four révolutionnaire est utilisé par Pierre-Émile Martin par la suite pour l'affinage de la fonte brute en acier : le procédé Martin-Siemens mis ainsi au point associe les deux inventeurs. Il est aussi l'un des pionniers de l'utilisation de l'énergie électrique et l'une des plus importantes personnalités de Grande-Bretagne dans le domaine de la science et de l'ingénierie.

Expansion de Siemens au Royaume-Uni Élève comme ses frères du Katharineum de Lübeck, Carl-Wilhelm s'inscrit à l'Ecole commerciale de Magdebourg où son frère aîné, jeune officier d'artillerie, peut l'héberger et lui enseigner les mathématiques. Il parachève ses études par une année à l'université de Göttingen, hébergé par un ami de son père, le professeur de physique Carl Himly..

En 1850, Wilhelm prend la direction de la succursale londonienne de la Société Siemens & Halske de Télégraphie, fondée en 1847 à Berlin par son frère aîné Wernher. Il en fait d'abord une filiale, sous le nom de Siemens, Halske & Co. (1858), puis une compagnie à capitaux indépendants, Siemens Brothers & Co. (1865), dont il partage les actions avec ses deux frères Werner et Carl.

Inventions Régénérateur Siemens Le régénérateur Siemens, fondé sur l'accumulation de chaleur, a été très populaire, et son usage a été étendu bien au-delà du four Martin-Siemens.

Il a été notamment utilisé au début du pour améliorer l'efficacité des « fours belges » d'extraction du zinc. Dans ce type d'application, il apporte des économies d'énergie, mais ne révolutionne pas le métier comme dans la sidérurgie. En effet, les températures y sont plus basses (la blende se décompose vers et le zinc se vaporise à , alors que le fer fond à ), ce qui diminue l'intérêt d'un système complexe de récupération d'énergie. Par ailleurs, les oscillations de températures, inhérentes au système Siemens, dégradent l'efficacité du four et la tenue des réfractaires. La nécessité d'avoir une température homogène dans un four de grande taille amène aussi à multiplier les brûleurs, complexifiant d'autant l'exploitation du four..

Procédés de réduction directe

Un des premiers fours de réduction directe imaginé par Siemens consiste en deux cornues parallèles en fonte, dont les extrémités, en argile, débouchent sur un four à réverbère de fusion. Les cornues chauffent le minerai mélangé avec du charbon de bois, le minerai de fer préréduit chaud tombe ensuite dans le four où il est élaboré à la composition chimique désirée. En 1890, soit après la proposition de Siemens, en énumérant les nombreuses difficultés techniques liées à la mise au point d'un tel procédé, le métallurgiste américain s'étonne que .

Un autre procédé de réduction directe, fondé encore sur l'utilisation d'un four à réverbère, a été le four en cascade. Il s'agit d'un four à réverbère à deux laboratoires. Le laboratoire amont chauffe le minerai de fer, qui est amené manuellement dans le laboratoire aval où il est mélangé avec un agent réducteur (charbon, coke). Le procédé est abandonné par Siemens qui lui admet son mauvais rendement en fer (perdu en grande partie par le laitier) et … euphémisme quand on relève les similitudes de ce procédé avec le puddlage!

Plus séduisant car pensé comme un procédé continu, le four continu de réduction directe, fondé encore sur l'utilisation d'un four à réverbère, n'a pas connu plus de succès. Le système de chauffe y est d'un côté, le minerai mélangé au charbon est chargé à l'autre extrémité. Le laitier coule continuellement par un trou, le métal est vidangé à intervalles réguliers. L'estimant inapte à déphosphorer de manière économique. Howe qualifie ce four de .

Enfin, Siemens, en abandonnant le four à réverbère pour un tambour rotatif, abouti à un procédé plus efficace. Le réacteur consiste en un tambour de de diamètre et autant de long, d'axe horizontal, où sont insufflés des gaz préchauffés par deux régénérateurs. Le minerai de fer, ou les déchets métalliques à recycler, y sont mélangés avec du charbon (une tonne consommée par tonne de fer produite) et de la chaux. Le résultat est un fer quasiment dépourvu de soufre et de phosphore. Ce procédé, qui ne sera utilisé, et de manière épisodique, qu'aux États-Unis et au Royaume-Uni, dans les années 1880, est un des ancêtres des procédés modernes de production de minerai de fer préréduit avec du charbon dans un four rotatif.

Cycle de Siemens

En 1857, Siemens brevette une technique de refroidissement des gaz en trois étapes The Siemens cycle, sur le site kryolab.fysik.lu.se.

Thermomètre électrique En tant que membre du comité de circumnavigation qui doit préparer l'expédition océanographique du HMS Challenger, Siemens est chargé en 1871 de mettre au point un thermomètre électrique pour mesurer la température de l'Océan à différentes profondeurs.

Bibliographie Wolfgang König: Sir William Siemens. 1823–1888. Eine Biographie, München: Beck 2020 .

Wilhelm Rothert: Allgemeine Hannoversche Biografie. Band 2: Im Alten Königreich Hannover 1814–1866. Sponholtz, Hannover 1914, S. 445–462. (Werner von Siemens und seine Brüder)

Zukunft gestalten. Die Siemens-Unternehmer 1847–2018. Hrsg. vom Siemens Historical Institute. Hamburg 2018 .

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