Introdução
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preparados com este metal líquido.
preparados com este metal líquido.
O aquecimento até o ponto de fusão é feito
O aquecimento até o ponto de fusão é feito
em fornos de fusão.
em fornos de fusão.
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Tipos de Fornos
Tipos de Fornos
Entre os principais tipos de fornos utilizados
Entre os principais tipos de fornos utilizados
para a fundição
para a fundição estão:
estão:
•
• Fornos CubilôFornos Cubilô
•
• Fornos de ReverberaçãoFornos de Reverberação
•
• Fornos de CrisolFornos de Crisol
•
• Fornos Elétricos a ArcoFornos Elétricos a Arco
•
• Fornos Elétricos por InduçãoFornos Elétricos por Indução
•
Tipos de Fornos
Tipos de Fornos
Fornos CubilôFornos Cubilô
•
• Fundição de FerroFundição de Ferro
Fornos de ReverberaçãoFornos de Reverberação
•
• Fundição do AçoFundição do Aço
Fornos de CrisolFornos de Crisol
•
• Fundição do Ferro, do Aço, das Ligas Leves e das Ligas de CobreFundição do Ferro, do Aço, das Ligas Leves e das Ligas de Cobre
Fornos Elétricos a ArcoFornos Elétricos a Arco
•
• Fundição do Ferro e do AçoFundição do Ferro e do Aço
Fornos Elétricos por InduçãoFornos Elétricos por Indução
•
• Fundição das Ligas LevesFundição das Ligas Leves
Fornos Elétricos pro ResistênciaFornos Elétricos pro Resistência
•
Forno Cubilô
Utilizado na maioria das
fundições de ferro.
Forno de cuba vertical
Cilindro de placas de ferro
com revestimento refratário
Crisol: parte inferior, onde
se
deposita
o
Ferro
Fundido.
Caixa de vento: alimentação
do ar necessário para a
combustão do carvão.
Forno Cubilô
Ar soprado com pressão entre 0,03 e 0,10
kg/cm², controlado por manômetros.
Garantir boa temperatura e fluidez do metal
líquido.
Correto fluxo de ar para elevação da
temperatura através da combustão completa
do carvão.
Excesso de ar acarreta resfriamento do ferro
Forno Cubilô
O ferro fundido é depositado entre os canais e
a placa de fundo, na parte inferior do cubilô,
permanecendo as escórias sobre a superfície
do ferro líquido.
A escória é evacuada por orifício adequado:
escoriador.
Evita que as escórias alcançem os canais,
Forno Cubilô
Na parte superior existe
uma abertura chamada
alçapão,
onde
é
introduzida
toda
a
matéria-prima para a
fundição do ferro.
• Ferro fundido • Sucata • Coque • CalcárioForno Cubilô
Acima do alçapão termina o
forno na chaminé, por onde
ocorre a exaustão dos gases
produzidos pela combustão do
carbono entre outros.
Câmara de Fagulhas: evitar a
saída destas para o exterior e
consequentemente incêndios.
Cortina de água: eliminar
Forno Cubilô
Desvantagem:
• Não consegue grande
quantidade de ferro fundido em uma única vez, pois precisa esperar o enchimento do crisol para cada vazamento, proporcionando uma marcha irregular de produção.
Forno Cubilô
Solução:
• Instalação de antecrisol: O ferro fundido no cubilô passa imediatamente para um crisol externo.Forno Cubilô
Funcionamento:
• Pré aquecimento do forno com queima de lenha
no crisol: eliminar umidade que pode danificar o refratário.
• Carregamento de coque até 1m acima dos canais
de ventilação aproximadamente. Coque duro, denso e resistente para evitar fragmentação e queima rápida. (Carbono fixo: 90% mín. Cinzas: 10% máx. Enxofre: 1% máx.)
• Carrega-se o ferro, com camadas alternadas de
Forno Cubilô
Funcionamento:
• O Coque se queima com o ar projetado pelo
ventilador, fundindo o ferro, que goteja no crisol.
• A zona de coque não pode estar baixa, evitando a
proximidade da zona de fusão do ferro com os canais de ventilação: oxidação do metal e aumento do enxofre. O aumento de óxido de ferro na escória diminui sua eficiência.
• Abre-se o alvado ou orifício de vazamento, até
então fechado com tampão de argila. (80% de argila refratária, 20% pó de carvão)
Forno Cubilô
Formação de escória:
• CaCO3 + calor = CaO + CO2 • CaO+SiO2=CaSiO3 (escória)
Dessulfuração:
• FeS + Na2CO3 = Na2S + FeO
Forno de Reverberação
Nesses fornos o carvão não está em contato com
o metal, logo não se produz um aumento no teor
de carbono no ferro.
Utilizado para ferros fundidos com baixo teor de
carbono (2,0-2,5%) e na fundição de bronze.
Utilizado para fundir peças de grandes
dimensões.
Calefação feita a partir de hulha (60-80%C),
carvão pulverizado, petróleo, óleo diesel ou gás.
Forno de Reverberação
1. Lareira. 2. Laboratório: Fusão do metal. Ocorre pela reverberação da chama de gás pela abóbada, aquecendo o metal. 3. Altar: Separa o laboratório da lareira.Forno de Reverberação
Consiste em uma lareira revestida de ladrilhos
refratários,
separadas
da
soleira
ou
laboratório onde se encontra o metal por um
muro chamado altar.
A soleira deve ter uma dimensão tal que os
gases ao sair pelo alçapão ainda tenho
Forno de Reverberação
Funcionamento:
• Combustão incompleta do carvão: CO
• 2C + O2 = 2CO
• Este óxido é queimado com o ar secundário
insuflado, completando a reação:
• 2CO + O2 = 2CO2
• Reação exotérmica, desprendendo calor para o
funcionamento do forno.
• O calor se transmite por radiação, istoé, pela
reverberação da abóbada e as paredes do forno, distribuindo-se pela soleira.
Forno de Reverberação
Obtém-se temperaturas de 1500 a 1600°C
Pode ser rotativo, com queimador de
combustível em um extremo e no outro a
saída de gases.
Forno de Reverberação
Reverberação:
“Ato ou efeito de reverberar. Reflexão da luz ou calor.”
Forno de Crisol
Amplamente utilizados para todo tipo de
fundições: Fundição de ferro, aço, ligas leves e
bronzes.
Crisol: recipiente construído de material
refratário, argila e grafite, que é colocado no
interior de uma mufla coberta interiormente
por ladrilhos refratários, que se aquece por
meio de carvão, gás, óleo combustível,
Forno de Crisol
O combustível não entra em contato com o
metal fundido, de modo que nestes fornos
podem ser preparadas fundições de alta
qualidade.
Através de
tampas
adequadas,
capas
protetoras de fundentes ou campanas de
gases inertes, evita-se também o contato dos
gases de combustão com o metal líquido,
Forno de Crisol
Observa-se o crisol C de grafite, sustentado pelo pedestal P, sobre um fundo de revestimento refratário do forno. A chama do queimador envolve o crisol antes de sair pela chaminé superior.
Forno de Crisol
Podem ser basculantes para facilitar o
vazamento, ou pode ter o crisol retirado por meio
de tenazes adequadas para efetuar o vazamento
do metal líquido contido no mesmo.
Forno de Crisol
Abaixo, um tipo de forno de crisol para fusão
Forno de Crisol
Neste tipo de forno para bronze a tampa está
situada ao nível do solo.
O crisol é colocado sobre um queimador,
estando totalmente rodeado pelo coque em
combustão.
Construído num fosso, de modo que possa se
extrair facilmente do crisol o metal fundido,
com o auxílio de uma concha.
Forno de Crisol
O crisol está apoiado por um suporte ou
pedestal no fundo do forno, cujo interior está
revestido de ladrilhos refratários
Na parte inferior temos o queimador, junto a
uma entrada de ar forçado, procedente de um
ventilador elétrico.
A chama sobre entre a parede refratário e o
Forno de Crisol
Desvantagens:
• Em fornos aquecidos por carvão, deve-se tomar
cuidado no armazenamento do coque, para evitar umidade: desprendimento do vapor de água oxidaria o crisol.
• Da mesma maneira evita-se o abastecimento do forno
com coque de alta granulometria, pois o ar alcançaria a superfície do crisol, oxidando-a.
• Em fornos com calefação a óleo, a oxidação dos crisóis
é devida frequentemente também ao mal funcionamento dos queimadores, ao não pulverizar corretamento o combustível.
Forno de Crisol
Atmosfera controlada:
• Neutra: não exerce nenhuma ação sobre o metal
fundido, conseguido com a combustão completa, sem excesso de oxigênio (difícil de se obter na prática).
• Oxidante: excesso de ar, provocando perdas de
metal fundido por oxidação.
• Redutora: Falta de ar, com combustão incompleta
do combustível, produzindo gases redutores, que podem ser absorvidos pelo metal líquido formando porosidades.
Forno de Crisol
Cuidados:
• Fusão de Bronze e Latões: evitar a incorporação
dos gases redutores com a criação de atmosfera oxidante ao redor do metal.
• Efetuar a carga com lingotes e sucata que possam
se dilatar livremente, evitando a pressão sobre as paredes do crisol, rompendo as mesmas.
• Ligas com muitos fundentes, evitar a incrustração
destes na parede do crisol, também mantendo o mesmo livre de dilatações distintas.
Fornos Elétricos
Os fornos elétricos podem ser de 3 tipos:
• A arco
• Por indução • Por resistência
Fornos Elétricos
Vantagens:
• Peças fundidas de alta qualidade: controle de
composição do produto final, evitando a contaminação.
• Menos espaço para instalação.
Forno a Arco
Utilizam
o
calor
desenvolvido pela descarga
elétrica em forma de arco os
eletrodos
que
são
introduzidos no forno.
• Dois eletrodos: corrente
monofásica
• Três eletrodos: corrente
trifásica
• Dois eletrodos e a soleira:
Forno a Arco
A corrente utilizada é muito grande e são
conectados a rede de distribuição de alta
tensão através de transformadores especiais.
São construídos normalmente de forma
basculante para facilitar o vazamento.
Existe tipos de forno com arco entre um
eletrodo e a parede do forno, e após fundir o
metal, entre o eletrodo e o banho de metal
Forno a Arco
Funcionamento:
• Os eletrodos são baixados até entrar em contato
com a carga metálica.
• Neste momento salta o arco, começando o
aquecimento e a fusão do metal.
• A partir deste momento, os eletrodos sobem e
descem até se formar um depósito de metal líquido debaixo de cada um.
Forno a Arco
Pelo fato de não estar em contato com
combustíveis, nem gases resultantes da
combustão, é obtido um metal de boa
qualidade, podendo ser mantido o controle de
composição química mais exato do que em
Forno de Indução
Fundição das Ligas Leves
Podem ser de baixa ou alta frequência.
Vantagens:
• Em ambos a força eletrodinâmica produz agitação
Forno de Indução
Baixa frequência:
• Metal fundido se dispõem em um cadinho de forma anular, que constitui a espira secundária de um transformador.
• Pela ação magnética da bobina primária, gera-se na bobina secundária uma correntes de alta intensidade, desenvolvendo o calor necessário para a fusão do metal.
Forno de Indução
Alta frequência:
• Como no forno de baixa frequência, a corrente
de alta frequência percorre o a bobina cilíndrica em cujo interior está o cadinho, de modo que o metal a ser fundido seja o núcleo percorrido pelo fluxo magnético induzido pela bobina.
• Pela variação desse fluxo magnético, são
geradas correntes que produzem o aquecimento e a fusão do metal.
Forno de Resistência
Utilizados para a fundição de metais de baixo
ponto de fusão, geralmente alumínio e ligas
leves, sendo sua capacidade bastante
reduzida.
São basicamente constituídos de uma mufla
de material refratário com alojamentos para a
resistência (fios de Níquel-Cromo).
Na mufla é alojado o cadinho de grafite ou
metálico.
Forno de Resistência
Não são muito empregados na fundição,
apesar de o fato de o metal não entrar em
contato com os combustíveis ou gases
produzidos pela combustão dos mesmos,
produzem peças de boa qualidade.
A regulagem de temperatura é perfeita por
Forno de Resistência
Desvantagem:
• Consumo elevado de energia.
• Levam tempo para alcançar a temperatura de
fusão.
• Geralmente exigem reparos ou trocas frequentes
