Aula 06 - Fornos de Fundição

Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico

Introdução

Os processos de fundição dos metaisconsistem principalmente em aquecer osmetais, fundindo-os e preenchendo moldespreparados com este metal líquido.

O aquecimento até o ponto de fusão é feitoem fornos de fusão.

Podem ser de diferentes tipos, segundo ometal e a qualidade das peças que desejafundir.


Tipos de Fornos

Entre os principais tipos de fornos utilizadospara a fundição estão:

• Fornos Cubilô

• Fornos de Reverberação

• Fornos de Crisol

• Fornos Elétricos a Arco

• Fornos Elétricos por Indução

• Fornos Elétricos pro Resistência


Tipos de Fornos

Fornos Cubilô• Fundição de Ferro

Fornos de Reverberação• Fundição do Aço

Fornos de Crisol• Fundição do Ferro, do Aço, das Ligas Leves e das Ligas de Cobre

Fornos Elétricos a Arco• Fundição do Ferro e do Aço

Fornos Elétricos por Indução• Fundição das Ligas Leves

Fornos Elétricos pro Resistência• Fundição de toda classe de metais


Forno Cubilô

Utilizado na maioria dasfundições de ferro.

Forno de cuba vertical Cilindro de placas de ferro

com revestimento refratário Crisol: parte inferior, onde

se deposita o FerroFundido.

Caixa de vento: alimentaçãodo ar necessário para acombustão do carvão.


Forno Cubilô

Ar soprado com pressão entre 0,03 e 0,10kg/cm², controlado por manômetros.

Garantir boa temperatura e fluidez do metallíquido.

Correto fluxo de ar para elevação datemperatura através da combustão completado carvão.

Excesso de ar acarreta resfriamento do ferrolíquido nos canais.


Forno Cubilô

O ferro fundido é depositado entre os canais ea placa de fundo, na parte inferior do cubilô,permanecendo as escórias sobre a superfíciedo ferro líquido.

A escória é evacuada por orifício adequado:escoriador.

Evita que as escórias alcançem os canais,provocando sua obstrução.


Forno Cubilô

Na parte superior existeuma abertura chamadaalçapão, onde éintroduzida toda amatéria-prima para afundição do ferro.• Ferro fundido

• Sucata

• Coque

• Calcário


Forno Cubilô

Acima do alçapão termina oforno na chaminé, por ondeocorre a exaustão dos gasesproduzidos pela combustão docarbono entre outros.

Câmara de Fagulhas: evitar asaída destas para o exterior econsequentemente incêndios.

Cortina de água: eliminarcompletamente as fagulhas.


Forno Cubilô

Desvantagem:

• Não consegue grandequantidade de ferrofundido em uma únicavez, pois precisa esperaro enchimento do crisolpara cada vazamento,proporcionando umamarcha irregular deprodução.


Forno Cubilô

Solução:

• Instalação deantecrisol: Oferro fundido nocubilô passaimediatamentepara um crisolexterno.


Forno Cubilô

Funcionamento:• Pré aquecimento do forno com queima de lenha

no crisol: eliminar umidade que pode danificar orefratário.

• Carregamento de coque até 1m acima dos canaisde ventilação aproximadamente. Coque duro,denso e resistente para evitar fragmentação equeima rápida. (Carbono fixo: 90% mín. Cinzas:10% máx. Enxofre: 1% máx.)

• Carrega-se o ferro, com camadas alternadas decoque e fundente: formação de escórias fluidas.


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 aproximidade da zona de fusão do ferro com oscanais de ventilação: oxidação do metal eaumento do enxofre. O aumento de óxido de ferrona escória diminui sua eficiência.

• Abre-se o alvado ou orifício de vazamento, atéentão fechado com tampão de argila. (80% deargila refratária, 20% pó de carvão)


Forno Cubilô


Forno Cubilô

Formação de escória:

• CaCO3 + calor = CaO + CO2

• CaO+SiO2=CaSiO3 (escória)

Dessulfuração:

• FeS + Na2CO3 = Na2S + FeO+ CO2


Forno de Reverberação

Nesses fornos o carvão não está em contato como metal, logo não se produz um aumento no teorde carbono no ferro.

Utilizado para ferros fundidos com baixo teor decarbono (2,0-2,5%) e na fundição de bronze.

Utilizado para fundir peças de grandesdimensões.

Calefação feita a partir de hulha (60-80%C),carvão pulverizado, petróleo, óleo diesel ou gás.



1. Lareira.

2. Laboratório: Fusãodo metal. Ocorrepela reverberaçãoda chama de gáspela abóbada,aquecendo ometal.

3. Altar: Separa olaboratório dalareira.

4. Saída dos gases.



Consiste em uma lareira revestida de ladrilhosrefratários, separadas da soleira oulaboratório onde se encontra o metal por ummuro chamado altar.

A soleira deve ter uma dimensão tal que osgases ao sair pelo alçapão ainda tenhotemperatura suficiente para fundir o metal.



Funcionamento:• Combustão incompleta do carvão: CO

• 2C + O2 = 2CO

• Este óxido é queimado com o ar secundárioinsuflado, completando a reação:• 2CO + O2 = 2CO2

• Reação exotérmica, desprendendo calor para ofuncionamento do forno.

• O calor se transmite por radiação, istoé, pelareverberação da abóbada e as paredes do forno,distribuindo-se pela soleira.



Obtém-se temperaturas de 1500 a 1600°C

Pode ser rotativo, com queimador decombustível em um extremo e no outro asaída de gases.



Reverberação:

“Ato ou efeito de reverberar. Reflexão da luz ou calor.”


Forno de Crisol

Amplamente utilizados para todo tipo defundições: Fundição de ferro, aço, ligas leves ebronzes.

Crisol: recipiente construído de materialrefratário, argila e grafite, que é colocado nointerior de uma mufla coberta interiormentepor ladrilhos refratários, que se aquece pormeio de carvão, gás, óleo combustível,petróleo, etc.


Forno de Crisol

O combustível não entra em contato com ometal fundido, de modo que nestes fornospodem ser preparadas fundições de altaqualidade.

Através de tampas adequadas, capasprotetoras de fundentes ou campanas degases inertes, evita-se também o contato dosgases de combustão com o metal líquido,


Forno de Crisol

Observa-se o crisol C de grafite, sustentado pelo pedestal P, sobreum fundo de revestimento refratário do forno. A chama doqueimador envolve o crisol antes de sair pela chaminé superior.


Forno de Crisol

Podem ser basculantes para facilitar ovazamento, ou pode ter o crisol retirado por meiode tenazes adequadas para efetuar o vazamentodo metal líquido contido no mesmo.


Forno de Crisol

Abaixo, um tipo de forno de crisol para fusãodo bronze.


Forno de Crisol

Neste tipo de forno para bronze a tampa estásituada ao nível do solo.

O crisol é colocado sobre um queimador,estando totalmente rodeado pelo coque emcombustão.

Construído num fosso, de modo que possa seextrair facilmente do crisol o metal fundido,com o auxílio de uma concha.


Forno de Crisol

O crisol está apoiado por um suporte oupedestal no fundo do forno, cujo interior estárevestido de ladrilhos refratários

Na parte inferior temos o queimador, junto auma entrada de ar forçado, procedente de umventilador elétrico.

A chama sobre entre a parede refratário e ocrisol, saindo pela parte superior do forno.


Forno de Crisol

Desvantagens:• Em fornos aquecidos por carvão, deve-se tomar

cuidado no armazenamento do coque, para evitarumidade: desprendimento do vapor de água oxidariao crisol.

• Da mesma maneira evita-se o abastecimento do fornocom coque de alta granulometria, pois o ar alcançariaa superfície do crisol, oxidando-a.

• Em fornos com calefação a óleo, a oxidação dos crisóisé devida frequentemente também ao malfuncionamento dos queimadores, ao não pulverizarcorretamento 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 naprática).

• Oxidante: excesso de ar, provocando perdas demetal fundido por oxidação.

• Redutora: Falta de ar, com combustão incompletado combustível, produzindo gases redutores, quepodem ser absorvidos pelo metal líquidoformando porosidades.


Forno de Crisol

Cuidados:

• Fusão de Bronze e Latões: evitar a incorporaçãodos gases redutores com a criação de atmosferaoxidante ao redor do metal.

• Efetuar a carga com lingotes e sucata que possamse dilatar livremente, evitando a pressão sobre asparedes do crisol, rompendo as mesmas.

• Ligas com muitos fundentes, evitar a incrustraçãodestes na parede do crisol, também mantendo omesmo 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 decomposição do produto final, evitando acontaminação.

• Menos espaço para instalação.

• Operados com maior limpeza e facilidade.


Forno a Arco

Utilizam o calordesenvolvido pela descargaelétrica em forma de arco oseletrodos que sãointroduzidos no forno.• Dois eletrodos: corrente

monofásica

• Três eletrodos: correntetrifásica

• Dois eletrodos e a soleira:corrente trifásica


Forno a Arco

A corrente utilizada é muito grande e sãoconectados a rede de distribuição de altatensão através de transformadores especiais.

São construídos normalmente de formabasculante para facilitar o vazamento.

Existe tipos de forno com arco entre umeletrodo e a parede do forno, e após fundir ometal, entre o eletrodo e o banho de metallíquido.


Forno a Arco

Funcionamento:

• Os eletrodos são baixados até entrar em contatocom a carga metálica.

• Neste momento salta o arco, começando oaquecimento e a fusão do metal.

• A partir deste momento, os eletrodos sobem edescem até se formar um depósito de metallíquido debaixo de cada um.


Forno a Arco

Pelo fato de não estar em contato comcombustíveis, nem gases resultantes dacombustão, é obtido um metal de boaqualidade, podendo ser mantido o controle decomposição química mais exato do que emqualquer outro tipo de forno.


Forno de Indução

Fundição das Ligas Leves

Podem ser de baixa ou alta frequência.

Vantagens:

• Em ambos a força eletrodinâmica produz agitaçãono banho, obtendo-se um metal homogêneo.


Forno de Indução

Baixa frequência:• Metal fundido se dispõem em um cadinho de forma

anular, que constitui a espira secundária de umtransformador.

• Pela ação magnética da bobina primária, gera-se nabobina 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 correntede alta frequência percorre o a bobinacilíndrica em cujo interior está o cadinho, demodo que o metal a ser fundido seja o núcleopercorrido pelo fluxo magnético induzido pelabobina.

• Pela variação desse fluxo magnético, sãogeradas correntes que produzem oaquecimento e a fusão do metal.


Forno de Indução


Forno de Resistência

Utilizados para a fundição de metais de baixoponto de fusão, geralmente alumínio e ligasleves, sendo sua capacidade bastantereduzida.

São basicamente constituídos de uma muflade material refratário com alojamentos para aresistência (fios de Níquel-Cromo).

Na mufla é alojado o cadinho de grafite oumetálico.



Não são muito empregados na fundição,apesar de o fato de o metal não entrar emcontato com os combustíveis ou gasesproduzidos pela combustão dos mesmos,produzem peças de boa qualidade.

A regulagem de temperatura é perfeita porpirômetros e termopares automáticos.



Desvantagem:

• Consumo elevado de energia.

• Levam tempo para alcançar a temperatura defusão.

• Geralmente exigem reparos ou trocas frequentesde resistência.


OBRIGADO!

Março de 2011

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