Upload
ranieri-vieira
View
63
Download
26
Embed Size (px)
Citation preview
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.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Forno Cubilô
Na parte superior existeuma abertura chamadaalçapão, onde éintroduzida toda amatéria-prima para afundição do ferro.• Ferro fundido
• Sucata
• Coque
• Calcário
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Forno Cubilô
Desvantagem:
• Não consegue grandequantidade de ferrofundido em uma únicavez, pois precisa esperaro enchimento do crisolpara cada vazamento,proporcionando umamarcha irregular deprodução.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Forno Cubilô
Solução:
• Instalação deantecrisol: Oferro fundido nocubilô passaimediatamentepara um crisolexterno.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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)
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Forno Cubilô
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Forno Cubilô
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Forno Cubilô
Formação de escória:
• CaCO3 + calor = CaO + CO2
• CaO+SiO2=CaSiO3 (escória)
Dessulfuração:
• FeS + Na2CO3 = Na2S + FeO+ CO2
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Forno de Reverberação
1. Lareira.
2. Laboratório: Fusãodo metal. Ocorrepela reverberaçãoda chama de gáspela abóbada,aquecendo ometal.
3. Altar: Separa olaboratório dalareira.
4. Saída dos gases.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Forno de Reverberação
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.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Forno de Reverberação
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.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Forno de Reverberação
Obtém-se temperaturas de 1500 a 1600°C
Pode ser rotativo, com queimador decombustível em um extremo e no outro asaída de gases.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Forno de Reverberação
Reverberação:
“Ato ou efeito de reverberar. Reflexão da luz ou calor.”
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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,
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Forno de Crisol
Abaixo, um tipo de forno de crisol para fusãodo bronze.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Fornos Elétricos
Os fornos elétricos podem ser de 3 tipos:
• A arco
• Por indução
• Por resistência
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Forno de Indução
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Forno de Resistência
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.
Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Forno de Resistência
Desvantagem:
• Consumo elevado de energia.
• Levam tempo para alcançar a temperatura defusão.
• Geralmente exigem reparos ou trocas frequentesde resistência.