fornos para fundicao e refratarios

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Fornos Na Fundição de Metais 
FUNDIÇÃO
Que Que éé um forno?um forno?
• Escolha de Combustível Importante
– Geralmente combustível líquido ou gasoso ou eletricidade
• Equipamento para fundir metais
– Fundição
– Mudar de forma (laminação, forjamento, etc.)
– Mudar de propriedades (ToTo)
• Baixas Eficiências devido:
– Elevadas temperaturas de operação
– Emissão de gases de escape quentes
INTRODUINTRODUÇÇÃOÃO
ÆGases desde o combustível geralmente estão em contato direto com 
metal líquido, podem interferir na sanidade de peças fundidas.
Geralmente fornos trabalham com relativamente baixas eficiências. Isso, se 
deve a que fornos trabalham em altas temperaturas, muitas vezes superiores 
a 1000oC e que vão a emitir gases com temperaturas acima de 1000oC, o que 
resulta numa perda significativa de calor através de chaminés. 
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Componentes do Forno
Câmara do forno: 
construído de 
materiais isolantes
Lareira: suporte para 
a carga metálica ou 
transporte de aço . 
Consiste de materiais 
refratários
Queimadores:
manutenção ou 
aumento da 
temperatura da 
câmara
Chaminé: elimina 
gases de 
combustão
Porta para carga e descarga 
de stock, reparação de forno
INTRODUINTRODUÇÇÃOÃO
Porta para carga e descarga 
de stock, reparação de forno
– Resistentes a altas temperaturas e a mudanças 
repentinas
– Resistentes à ação de fundidos de escoria, fundidos 
vítreos, gases quentes, etc.
– Resistentes a carregamentos severos em condições de 
serviço,
– Resistentes a forças abrasivas
– Conservadores de calor
– De baixo coeficiente de expansão térmica
– Não contaminantes de cargas
Que são materiais refratQue são materiais refratáários?rios?
ÆQualquer material pode ser considerado como abrasivo, no caso de
que possa resistir a ação abrasiva ou corrosiva de líquidos, sólidos ou 
gases em altas temperaturas. e são materiais refratários?
ÆMateriais refratários são fabricados em combinações variadas e de 
formas, dependendo sobre as suas aplicações, e geralmente são:
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Refratários
•Refratários de paredes para o 
interior de um forno, equipado 
com blocos de queimadores
•Refratários de revestimento 
de um forno a arco
Coletor refratário misto
Tijolo de 
sílica
Tijolo de alto 
conteúdo de alumina
Tijolo de argilas 
refratárias
Tijolo de cromita-
magnesita
diretamente ligado 
com metal chapeado 
Tijolo de 
Magnesita 
sinterizada
Revestimento misto de 
alto conteúdo de MgO
Revestimento 
Básico
Revestimento 
Ácido
Tijolo de Sílica
Tijolo de argila 
refratária
Aditivos de Escoria
-Fluorita
-Cal viva
- Pedra calcária
-areia de sílica (caias)
-elevador de carvão
Revestimento com RefratRevestimento com Refratáários de Fornos rios de Fornos 
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Interior de fornos (alto forno) Uso Final
Carvão, Carbeto de silício, zircôniaEspeciais
Tijolos de argila refratários, cromita, 
alumina pura
NEUTRO, não apresentam 
combinação com refratários 
ácidos ou básicos
Magnesita, Cromita -Magnesita, 
Magnesita- Cromita, Dolomita
BASICO, consistem de óxidos 
metálicos que resistem à ação 
de bases
Sílica, Semi-sílica, Alumino-silicatoACIDO, que apresentam algum 
grau de combinação com 
refratários Básicos
Composição Química
ExemplosMétodo de Classificação
Classificação dos Refratários
1290-14251,0-2,011-1714-19----28-3315-343,0-6,0Cromita
1480-16750,5-1,00,3-7,085-931,0-3,5----0,3-1,50,7-4,0Magnesita
1680-17000,02-0,10,3-2,2--2,5-3,5----0,15-0,3595-97Resist. alta Temp.
1635-16650,10-0,30.3-0,9--1,8-3,5----0,45-1,2094-97Convencional
19301,0-2,0------0,4-0,8--89-917,5-9,090%
18501,0-3,0------0,5-3,1--60-7818-34Mulita
20000,3-1,0------traças--98-99,50,2-1,0Coríndon
Tipo Sílica
Tipo Básico
1595-17050,0-0,60,2-1,092-980,5-1,5----0,2-1,00,5-5,0Magnesita alta-p
1595-1675----27-530,7-1,5--18-2816-274,0-8,0Cromo-magnesita
18653,0-4,0------3,0-4,0--77,5-82,511-1580%
1820-18503,0-4,0------3,0-4,0--67,5-72,520-2670%
1805-18203,0-4,0------2,0-3,3--57,5-62,531-3760%
17853,0-4,0------2,0-2,8--47,5-52,541-4750%
Tipo Alumina
1640-16851,0 – 3,0------1,0 – 1,5--18 - 2672-80Semi - Sílica
1600- 16854,0 – 7,0------1,3 – 2,1--25-3857-70Resist. média alta temp.
1745-17652,5 – 4,0------1,5 – 2,5--40-4449-56Resist. Super Alta Temp
Argila Refratária
oCoutrosFe2O3MgOCaOTiO2Cr2O3Al2O3SiO2
Ponto MoleComposição (%)
Tipo
Tipos de RefratTipos de Refratáários e Composirios e Composiççõesões
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Propriedades dos RefratPropriedades dos Refratááriosrios
•Ponto de Fusão: 
Temperatura na qual o refratário falha suportando seu 
próprio peso Æ Teste da pirâmide (refratário cônico) 
•Tamanho: 
Afeta a estabilidade da estrutura do forno. Precisão nas dimensões é necessário, 
afetam o ajuste entre os refratários, a fim de minimizar espaço entre junções de 
tijolos refratários.
•Densidade em bruto: 
Um aumento na densidade aumenta na estabilidade, na capacidade térmica, e 
na resistência à penetração de escoria..
•Porosidade: 
Baixas porosidades permitem menor penetração de matérias fundidos. 
•Resistência ao esmagamento em frio: 
Deve apresentar resistência à abrasão durante o manuseio dos refratários
•Resistência à Fluência em altas temperaturas: 
Não deve deformar-se sob a ação de tensões térmicas através do tempo.
Propriedades dos Refratários
•Estabilidade de Volume, Expansão & Contração: 
Resistir a mudanças permanentes do refratário durante serviço (devido a reações 
químicas, as dimensões podem ser alteradas Æ produzindo novas composições 
e novas propriedades). Geralmente ocorre em altas temperaturas. 
•Expansão térmica reversível: 
Geralmente os refratários, com aquecimento ou resfriamento, sofrem 
transformações de fase, onde sofrem expansão ou contração.
•Condutividade térmica: 
Depende sobre a composição e o conteúdo de sílica. E aumenta com o aumento 
da temperatura. 
Alta condutividade Térmica: são desejáveis quando a 
transferência de calor através dos tijolos são necessários, ex.: 
muflas, regeneradores, etc.,
Baixa condutividade térmica: são desejáveis quando se precisa 
conservar calor (isolantes refratários). Ex.: fornos de tratamento 
térmico e para ligas leves.
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RefratRefratáários de argila refratrios de argila refratááriaria
Na industria comum: disponibilidade de materiais e não são caros
-Consistem de silicatos de alumínio,
-O ponto de fusão diminui com aumento de impurezas de e diminuição de Al2O3. 
Refratários de alto conteúdo de alumina
-45 a 60% de Al2O3
-Alta % alumina = alta refratariedade
-Aplicações: lareiras e e dutos de altos fornos, tanques vítreos. 
Tijolo de Sílica
- > 93% de SiO2 feitas desde rochas 
- Na indústria vítrea e de aço & Ferro
- Vantagens: não sofre amolecimento até que é alcançado o ponto de fusão. Alta 
refratariedade, alta resistência ao choque térmico, alta estabilidade de volume. 
- Quimicamente são básicos: > 85% de óxido de magnésio (MgCO3).
- As propriedades dependem sobre a concentração das ligação do silicato. 
Vantagens: alta resistência às escorias ricas em Fe e óxido de cálcio (cal).
Magnesita
Refratários de Cromita
-15 a 35% de Cr2O3 e 42 a 50% MgO
-Usado para partes criticas de fornos de alta temperatura
-Resistente a escorias e gases corrosivas, alta refratariedade.
Refratários de Cromita-Magenesita
- >60% MgO e 8 a 18% Cr2O3
-Resistente a altas temperaturas
-Usado para entrar em contato com escorias básicas na fusão de aços.
-Alta resistência a choques térmicos,
Refratários de Zirconita, ZrO2
-ZrO2 é um material polimórfico, 
-Estabilizado com Ca antes de uso. Suas propriedades dependem do grau da 
estabilização, da quantidade do estabilizador e da qualidade da matéria prima.
-Alta resistência até temperaturas próximas a 1500oC, baixa condutividade 
térmica, não reativo, baixas perdas térmicas.
-Usado em fornos de vidro, como isolantesrefratários. 
Óxidos refratários (alumina)
-Al2O3 + impurezas: São quimicamente estáveis, fortes, insolúveis, (água, muito 
ácidos inorgânicos), alta resistência em atmosferas oxidantes e redutoras.
-Usados em industrias de processamento térmico, Alumina altamente porosa 
usado em revestimentos de fornos que operem até temperaturas de 1850oC. 
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Tipos de Fornos Usados na FundiTipos de Fornos Usados na Fundiçção de Metais:ão de Metais:
Existem inúmeros tipos de equipamentos (fornos) construídos para a 
fusão dos metais. Alguns deles se prestam praticamente à fusão de 
qualquer liga, enquanto outros são mais indicados para um metal ou 
liga determinada. Apresenta-se, a seguir, um resumo dos tipos de 
fornos existentes.
1. FORNOS A COMBUSTÍVEL Æ CUBILÔ (fornos mais pequenos que os 
altos fornos usados na siderurgia)
2. FORNOS ELÉTRICOS Æ A ARCO ELÉTRICO: DIRETO
INDIRETO
Æ DE RESISTÊNCIA ELÉTRICA: 
Æ DE INDUÇÃO: COM NÚCLEO
SEM NÚCLEO
3. FORNO DE CADINHO (PODE SER A COMBUSTÍVEL OU ELÉTRICO)
ALTO FORNO (Blast furnace)
1, Carvão é despejado dentro de 
grandes estufas de coque é
aquecido até 1300oC Æ Elimina 
gases do carvão e o torna como 
coque, Coque é usado devido a 
que queima com intenso calor e 
produz pouca fumaça.
2. Coque, alinhado 
com minério de ferro 
e pedra calcária 
(limpas) são 
enviadas para o 
forno alto. 
3. Os elementos são erguidos 
para a parte superior do forno e 
borrifados em camadas dentro do 
forno de aquecimento
4. Forno quente: corrente 
de ar quente elevando-se e 
queda do minério de ferro 
por fusão. 
5. Ferro 
fundido é
colhido na 
parte inferior 
e drenado. 
6. Impurezas são 
levadas para a parte 
superior do forno 
(impurezas passam 
por uma 
(escumadeira) e gases 
passam por limpeza.
Os componentes ...Ajudam a fundir o minério ... remoção de impurezas...
Estufa de 
coque 
Minério 
de ferro 
Pedra 
calcária FORNO ALTO 
Forno
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REAREAÇÇÕES NO FORNO ALTOÕES NO FORNO ALTO
Redução
Purificação
Purificação
Purificação
Redução
formação agente redutor e calor 
formação agente redutor
formação agente redutor
impurezas 
impurezas 
impurezas C
am
ad
as
 d
e 
m
in
ér
io
 d
e 
Fe
, 
co
qu
e 
e 
ca
lc
ár
io
Produto Ferro Gusa
Composição: 
∼92% Fe,
3 a 4% C, 
0,5 a 3% Si,
0,25 a 2,5% Mn,
0,04 a 2% P, 
e traças de S.
Ferro Gusa
Combustão
Fusão
Absorção 
de calor
redução
Ferro Gusa 
líquido
Input in Kg Output in Kg
Os principais componentes do fluxo são: CaO e MgO que são 
carregados em minério (fundentes calcários) em escorias de aço.
Temperatura de gás no forno 
alto desde a zona de 
combustão. Observa-se uma 
zona relativamente Cte. (zona 
de reserva térmica)
BalanBalançço de Materiais para um Forno Altoo de Materiais para um Forno Alto
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FORNO CUBILÔ para Ferro Fundido
ÆO ferro fundido, por suas aplicações industriais, é uma das mais importantes 
ligas de ferro.
ÆA rigor, o ferro fundido deve ser considerado uma liga ternária:
Fe - C – Si
Caracteriza-se por possuir teores de carbono (C) relativamente elevados de 2,5 
a 4%, além do silício (Si) igualmente em porcentagens bem acima das 
encontradas nos aços comuns.
ÆEntre os vários tipos de fornos de fusão a combustível, o forno cubilô bastante 
importante na produção de ferro fundido.
ÆO cubilô é um forno vertical feito de chapa de aço, revestida internamente por 
tijolos refratários.
ÆDiâmetro interno do forno: pode chegar a cerca de 1,80m.
ÆAltura: pode superar 15 metros.
ÆCapacidade de fusão: varia de 1 t/h até cerca de 50 t/h.
ÆO bico de vazamento com furo de 12,5mm, por ex.: pode descarregar cerca 
de 5 t/hora de metal líquido.
DescriDescriçção dos Componentes do ão dos Componentes do CubilôCubilô
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FORNO CUBILÔ
ÆA parte superior é aberta e o fundo 
consta de um par de portas de ferro 
fundido, permite a remoção do coque 
não consumido e do metal não fundido 
após cada corrida.
ÆO bico de vazamento geralmente é
circular de φs entre 12,5 a 25mm, e 
está localizado a uma distância do 
fundo compreendida entre 10 e 15cm.
ÆCaixa de vento: localiza-se acima do 
cadinho e envolve o cubilô o ar, 
enviado por um ventilador, penetra por 
aberturas chamadas ventaneiras.
ÆVentaneiras, feitas na carcaça 
(chapa e refratário) do forno, 
chocando-se com a cama de coque 
(obs: “cama” = certa carga de coque).
ÆPlano das ventaneiras: não deve 
estar a mais de 50-60 cm acima do 
fundo do forno. As ventaneiras podem 
ser de seção circular ou retangular.
... Descri... Descriçção dos Componentes do ão dos Componentes do CubilôCubilô
ÆO carregamento do forno é feito 
pela parte superior
ÆAltura da porta: 5 a 6 metros, a 
fim de que sejam aproveitados os 
gases quentes ascendentes, pré-
aquecendo-se a carga.
ÆPlataforma de carga: não 
necessário se carregamento é
mecânico. Necessário se o 
carregamento é manual.
ÆBica de escória situa-se no lado 
oposto da bica vazamento. E 
localiza-se mais acima. 
... Descri... Descriçção dos Componentes do ão dos Componentes do CubilôCubilô
ÆO espaço entre o fundo e o furo de forno é coberto com areia de moldagem 
assentada em rampa, facilita o escoamento do metal para a panela de fundição. 
ÆA panela constitui o cadinho do forno, cuja altura depende do tipo de trabalho:
- Para fundidos de peças levesÆ a altura do cadinho pode ser pequena,
- Para fundidos de peças grandes Æ altura do cadinho deve ser grande (para maior 
armazenamento de metal líquido).
Zona Cadinho/poço
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-Zona de fusão começa na linha das 
ventaneiras, sendo a zona de mais 
alta temperatura do cubilô;
-Zona do cadinho está situada logo 
abaixo das ventaneiras;
-Zona de carga está compreendida 
entre a porta de carga e a zona de 
fusão (zonas de absorção de calor);
-Zona da chaminé geralmente 
revestida com parede fina, não 
superior a 114mm, tem grande 
durabilidade e não requer atenção 
especial.
Obs: o furo de escória deve ser aberto 
a cada 4 ou 6 vazamentos de metal; 
caso se perceba que a escória esteja 
por atingir as ventaneiras, deve-se 
então abrir o furo de escória, estando 
fechado o furo de corrida.
Zonas tZonas tíípicas de um forno picas de um forno cubilôcubilô
Zona do 
Cadinho
Zona de Fusão
Zona de 
carga
Zo
na
 c
ha
m
in
é
Revestimento refratRevestimento refratáário do rio do cubilôcubilô
ÆO revestimento refratário deve resistir:
-a temperaturas elevadas;
-a ação química corrosiva oriunda dos produtos fundidos.
ÆAs condições de resistência dependem essencialmente da qualidade e 
da uniformidade do revestimento.
ÆFatores que afetam o nível de desgaste do refratário:
-muito importante o balanço químico das escórias, com grau de acidez ou 
de basicidade corretos;
-excessiva quantidade de ar ocasiona desgaste prematuro do 
revestimento;
-má distribuição, ou mesmo porcentagens excessivas de fundentes
podem causar desgaste do refratário.
ÆRefratários básicos com elevado teor de carbono pode gerar 
segregação de grafite
ÆRefratários básicos geralmente trabalham com maior conteúdo e Silício 
que refratários ácidos. 
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Exemplo de composiExemplo de composiçção da cargaão da carga
A Tabela abaixo apresenta um exemplo de composição da carga, para produção 
de ferro fundido num forno cubilô com diâmetro de 1,20m.
Metal: Composto por sucata metálica de fundição (canais alimentadores, peças 
defeituosas) + sucata em geral (aço) + ferro gusa de alto forno + adições de Fe-Si 
e Fe-Mn (para acerto da composição química do ferro fundido de acordo com as 
especificações da norma ABNT NBR6589)
Substância fundente: Facilita a separação das impurezas do metal e do carvão, 
formando a escória (calcário fundente).
A composição da carga compreende:
METAL + COMBUSTÍVEL (CARVÃO COQUE) + SUBSTÂNCIAFUNDENTE
... composi... composiçção da carga ....ão da carga ....
Æ O ensaio de queda consiste em deixar cair de uma altura determinada, 4 vezes 
consecutivas, 22,68 kg (50 libras) de coque passado em peneira de 51 mm.
ÆA porcentagem de material que não passa na peneira é considerada como 
índice de resistência do coque. 
-Para os coques nacionais, este valor é muito baixo, da ordem de 75 a 80 % 
(revelando que os coques nacionais são impróprios para esse uso).
Coque de fundição:
Em geral, um bom coque de fundição deve exibir as seguintes características;
- umidade 0,5 a 2,5 %;
- voláteis 0,8 a 1,0 %;
- carbono fixo 88 a 90 %;
- cinzas 9 a 12 %;
- enxofre 0,40 a 0,60 %;
- ensaio de queda (shatter test) 94 a 97 %.
Æ Não produz um material de grande uniformidade quanto à composição 
química, mesmo com os melhores controles operacionais.
Æ A temperatura do material líquido é de difícil controle.
Æ Logo, o cubilô habitualmente é empregado para fundir peças de menor 
responsabilidade com relação à qualidade.
Qualidade do metal obtido no forno de Qualidade do metal obtido no forno de CubilôCubilô
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ÆDe arco eléctrico:
arco directo;
arco indirecto.
ÆDe indução eléctrica
Baixa frequência;
Média frequência;
Alta frequência.
ÆDe resistência eléctrica:
aquecimento directo;
aquecimento indirecto.
Utilizados para a fusão de metais ferrosos como não-ferrosos, 
ÆApresentam numerosas vantagens sobre os fornos a combustível.
ÆSob o ponto de vista do custo de energia, a energia térmica obtida 
quimicamente pela queima de combustíveis comerciais é geralmente mais barata 
do que a obtida via: conversão da energia elétrica em calor.
ÆNo entanto, em aplicações que exigem temperaturas elevadas, como é o caso 
da fusão de metais, o rendimento da transferência de energia à carga metálica 
do forno é superior no caso da energia elétrica.
Fornos ElFornos Eléétricos:tricos:
Tipos de Fornos Elétricos:
Consumo de energia na fusão de ferro e aços fundidos em forno de arco elétrico. 
Valores que variam em função da sucata de ferro-velho, do transformador, 
revestimentos refratários, etc. Considerando que o ponto de fusão de Feo
(0,0%C) é 1535oC e de Fe contendo 4,3% de C, o ponto de fusão é de 1130oC. 
Fator de Potencia (PF): è a 
eficiência com o qual a 
energia é transferida para o 
metal fundido. É a razão de 
watts (W) dividido pela 
amperagem-volts (VA). 
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Fornos elFornos eléétricos a arcotricos a arco
São os mais utilizados para a fundição de metais ferrosos, devido à sua 
flexibilidade de aplicação. Aplica-se para fusão simples como à fusão com refino.
Forno a Arco Direto.
Consiste de uma carcaça cilíndrica de aço, 
montada sobre um sistema que permite o 
basculamento do forno para frente e para trás.
ÆA parte inferior do forno (ou soleira) é
constituída de um revestimento refratário de 
natureza básica ou ácida; as partes laterais 
bem como a cobertura ou abóbada, são 
revestidas de tijolos silicosos.
ÆO forno a arco direto utiliza o calor 
desenvolvido pela descarga elétrica em forma 
de arco, entre os eletrodos e o metal. Usado 
principalmente para a fusão de aços. Sua 
capacidade pode chegar até 100000 kg 
enquanto a velocidade de fusão vai até 40000 
kg/hora e a temperatura de trabalho esta 
entre 1250 a 1750 oC
porta
Eletrodos de 
carbono
Aço líquido
Panela 
Macaco de 
inclinação 
hidráulico
Controle de 
Eletrodos 
Cabos elétricos
Abóboda 
Porta de carga
Camisa de 
água de 
resfriamento
Eletrodo de Grafite 
Sucata 
Revestimento de Soleira
Bico de Vazamento
Revestimento 
refratário
Metal líquido 
Fornos a Arco DiretoFornos a Arco Direto
Æ O banho metálico tem uma altura pequena e apresenta uma grande superfície de 
contacto com a escória; muito embora não haja agitação, as reações escória-metal 
são ativadas pelo sobreaquecimento do leito e da grande superfície de contacto.
ÆNo forno com revestimento básico, pode-se realizar a dessulfuração e 
desfosforação. 
ÆO forno com revestimento ácido tem menos possibilidades de afinação, as 
operações metalúrgicas possíveis limitam-se à descarburação e à desoxidação.
ÆA escolha entre estes dois fornos, depende das qualidades de aço a elaborar, 
considerando as disponibilidades de sucata existentes.
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Efeito do arco sobre o refratário dos fornos devido à
verticalidade dos eletrodos (a) sobre a seção esquerda (b) alto 
fluxo de vazamento após redução ao estado líquido da carga.
ÆO efeito de aquecimento é produzido por arcos de plasma que se formam entre os 3 
eletrodos. igualmente espaçados, cada um dos quais ligado a uma fase de um 
suprimento trifásico de eletricidade. 
ÆMuito empregados eletrodos de grafita por possuírem alta resistência, além de 
elevada condutibilidade elétrica. 
Sistema de AquecimentoSistema de Aquecimento
ÆA energia elétrica é
suprida em alta voltagem, 
sendo transformada para 
baixas voltagens através de 
transformadores, a partir 
dos quais é levada aos 
eletrodos por intermédio de 
cabos flexíveis de cobre.
ÆAs condições de fusão 
são controladas pela 
variação de voltagem e pelo 
ajuste automático da 
posição ou altura dos 
eletrodos.
ÆA faixa de voltagens varia 
entre 90 e 500V.
Eletrodo
não-vertical
Eletrodo em 
adequado ajuste 
com o vazamento
Plasma de 
arco para o 
refratário, 
mesmo o arco 
seja de 
comprimento 
normal.
Plasma de 
arco normal
Plasma de arco anormal 
desde eletrodos com 
comprimento de arco longo
A abóbada do forno é engastada em um anel circular em toda a sua periferia e é
construída de maneira a ser facilmente manobrada nos casos dos dispositivos de 
carregamento pelo topo.
ÆAbóbadas refratárias geralmente são construídas em tijolos silicosos (ácido), 
mesmo para fornos básicos.
ÆApesar de provocar alguma contaminação do material ácido, prejudicando a 
operação de um forno básico, o tijolo silicoso é preferido para abóbadas em 
função das suas propriedades, em especial a resistência a temperaturas 
elevadas.
ÆFatores dos quais depende a duração de uma abóbada:
- qualidade do refratário;
- forma da abóbada;
- cuidados na forma que é construída.
AbAbóóbodas nos Fornos de Arcobodas nos Fornos de Arco
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ÆO forno a arco direto pode fundir 
qualquer tipo de sucata.
ÆNa fusão do ferro fundido, a carga 
é constituída, em geral, de: sucata 
de ferro fundido e de aço; o controle 
dos teores de C e Si é feito 
mediante a adição de C, na forma 
de coque, e de Fe-silício.
ÆOs fornos a arco direto podem 
apresentar revestimentos ácidos
(para simples fusão de aço, sem 
refino exige sucata selecionada sem 
P e S) ou básicos (fusão e refino do 
aço, permite a remoção de P e S).
CaracterCaracteríísticas operacionais no Forno a Arco Diretosticas operacionais no Forno a Arco Direto
Carregamento do forno: por porta localizada do lado oposto ao da calha de 
vazamento.
Em fornos de grande capacidade, a abóbada pode ser retirada e o carregamento é
feito pelo topo.
Produção por hora: depende da energia disponível em média, a produção de 1t/h 
exige cerca de 1.000kVA de capacidade de transformador.
Forno a arco direto, em atmosfera inerte e sistema de refrigeração para 
elaboração de ligas especiais (cadinho de cobre com botões liga recém 
fundidos).
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Forno ElForno Eléétrico de Arco Indiretotrico de Arco Indireto
ÆO forno de arco indireto é monofásico, e geralmente é basculante, 
ÆO calor é gerado por radiação do arco elétrico entre dois eletrodos 
horizontais, e é transmitido para a carga.
ÆO forno tem encontrado boa aceitação na fundição de ferro fundido de alta 
qualidade e na de ligas e metais não-ferrosos pesados.
ÆUsado principalmente para pequenas quantidades de ferro-ligas ou ligas 
pesadas a base de Cobre e para aços inoxidáveis e aços de alto teor de liga. 
ÆSua capacidade pode chegaraté 1000 a 2000 kg enquanto a velocidade de 
fusão vai até 1000 kg/hora. Atemperatura de trabalho esta entre 1000 a 1750oC
Arco de 
radiação
Regulagem do arco: feita automaticamente (através de dispositivos eletro-
mecânicos ou hidráulicos). A medida que os eletrodos se consomem, um deles 
se aproxima, mantendo-se sempre o arco elétrico.
Forno elForno eléétrico de arco indiretotrico de arco indireto
ÆO movimento basculante, desde o inicio do arco, aumenta gradativamente até
atingir 140° - 160°, quando a carga está completamente fundida. 
ÆO movimento tem por finalidade de não perder calor: por radiação acima da 
carga, por condução para as paredes do forn, assim como por convecção. 
Vantagens: menor investimento no custo inicial e na instalação;
ÆFácil operação com mão-de-obra menos qualificada (os fornos trabalham com 
voltagem constante e utilizam potência máxima durante quase toda a corrida);
ÆNa versão moderna, os fornos, permitem uma rápida substituição de carcaças. 
ÆRecomendáveis para fundições de serviço variável: podem ser fundidos no 
mesmo forno (com mínimo perda de tempo) vários tipos de ligas, com a simples 
substituição de carcaças com revestimentos adequados para cada finalidade. 
ÆPermitem a obtenção de temperaturas elevadas.
ÆConsegue-se um controle químico do metal fundido mais rigoroso
Desvantagem: apresenta rendimento inferior ao do forno a arco direto. A 
capacidade é limitada a um máximo de 2t. Para casos excepcionais, podem ser 
construídos fornos de 5 a 10t.
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Aplicação: para fusão e como fornos de espera para ligas leves de baixo ponto 
de fusão à base de alumínio ou magnésio.
Capacidade: pode superar 20t.
Efeito do aquecimento: se dá pela passagem de corrente elétrica em uma 
resistência, geralmente de arames metálicos (Æligas de alta resistência elétrica 
e de alto ponto de fusão). As resistências são geralmente montadas na 
abóbada do forno, sendo suportadas por formas refratárias especiais. O 
aquecimento da carga e do banho ocorre, efetivamente, por irradiação.
Æ Para a fusão de ligas não-ferrosas de mais alto ponto de fusão, e mesmo 
para ferros fundidos e aços, empregam-se fornos de resistência irradiante de 
grafita. Utiliza-se bastão de grafita contínuo que irradia calor ao banho.
Forno ElForno Eléétrico a Resistênciatrico a Resistência
Regulagem de temperatura: em função dos seguintes fatores,
- tamanho do forno;
- tolerância admissível para variação de temperatura.
Dois métodos bastante utilizados para regulagem de temperatura:
- liga e desliga o dispositivo regulador do forno quando a temperatura cai abaixo 
ou ultrapassa a temperatura desejada;
- ligamento e desligamento parcial somente parte das resistências são ligadas 
ou desligadas, aumentado-se a precisão da regulagem de temperatura.
Forno ElForno Eléétrico a Resistênciatrico a Resistência
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Fornos ElFornos Eléétricos de Indutricos de Induççãoão
ÆOs fornos elétricos de indução são fornos usados para a fusão e afinação de 
vários tipos de ligas ferrosas e não ferrosas. Garantem um bom controle 
químico das ligas que são elaboradas. 
ÆO rendimento destes fornos é bom, embora, se utilize uma carga metálica 
parcialmente líquida em fornos auxiliares, para arrancar a fusão. 
Princípio de funcionamento Æ é o mesmo para todas as variações
ÆFuncionam sob o mesmo principio de um transformador:
Subdividem-se em:
Fornos de indução de baixa freqüência (até – 50Hz)
Fornos de indução de média freqüência (volta dos 500Hz)
Fornos de indução de alta freqüência (acima dos 5000Hz)
Æfornos de indução a vácuo, geralmente, é usado para baixa freqüência,
Consiste de uma bobina primária (refrigerada por fluxo de um fluido) pela qual é
percorrida por corrente alternada, induzindo um campo eletromagnético alternado 
(ou seja, gera correntes parasitas ou correntes de Foucalt no metal produzindo 
um efeito de aquecimento) no metal de carga (cadinho) que atuam como bobina 
secundária. 
ÆA profundidade (s) de penetração da corrente é dependente da freqüência (f) na 
carga, de tal forma que a relação S/√f deve ser constante, para fundir o metal.
ÆComparando os fornos de indução de baixa e de alta freqüência se pode 
indicar que:
-A agitação é tanto maior, quanto mais baixa for a freqüência;
-A agitação do banho pode destruir a camada protetora de escória e promover 
a inclusão de óxidos
-Os refratários duram menos tempo nos fornos de baixa freqüência, devido à
agitação do banho metálico.
-Na fase de arranque as correntes de alta freqüência desenvolvem mais calor 
que as de baixa freqüência;
Æ Forno de indução típico: potencia de 1500 kw
- capacidade 35000kg
- Velocidade de fusão 2500 kg/hora
- temperatura de trabalho 600 a 1750oC
Classificação dos fornos de indução : com núcleo e sem núcleo.
Fornos ElFornos Eléétricos de Indutricos de Induççãoão
ÆAs cargas mais utilizadas, nos fornos de indução, incluem sucata de aço, 
sucata de ferro fundido, retornos, ferro-silício e carbono. No entanto a carga varia 
em função do tipo de produto se deseja obter.
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Fornos de InduFornos de Induçção com Não com Núúcleocleo
ÆNeste tipo de forno:
- A bobina do forno envolve um núcleo magnético de aço laminado.
- O conjunto bobina-núcleo, acha-se envolvido por uma camada refratária e 
encontra-se disposto de modo a formar-se, ao seu redor, um canal de metal 
líquido após a fusão do banho do forno.
ÆSão preferidos para a fusão de metais não-ferrosos, embora também 
apliquem-se à fusão de ferros fundidos.
Vantagem:
ÆApresenta elevado rendimento de funcionamento, pois aproveita 95 a 98% 
da energia alimentada e não necessita de muita energia elétrica para manter o 
metal em fusão. 
CaracterCaracteríísticas: sticas: Fornos de InduFornos de Induçção com Não com Núúcleocleo
ÆEntretanto, para a fusão de ligas de Cu, Zn ou Al, e mesmo para ferros 
fundidos de composição constante e em regime contínuo, fornos de indução 
com núcleo encontram grande aceitação.
ÆFornos de indução com núcleo e canal líquido são construídos com 
capacidades diversas, segundo o tipo de metal a fundir.
Desvantagem:
ÆO maior inconveniente do forno é que necessita a permanente manutenção 
de metal líquido no canal do forno, o que traz duas conseqüências:
- Impõe a contínua utilização do forno - 24 h/dia - ou, ao menos, durante os 
horários de não-funcionamento, manter ligada parte da energia para manter 
fundido o metal do canal;
- Para iniciar-se a operação do forno (ou para mudanças do tipo de metal): 
deve-se então dispor de um forno auxiliar para fundir o metal necessário à
formação do canal.
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Princípio do transformador:
-O enrolamento primário é constituído por uma bobina de cobre resfriada à água;
-A bobina secundária do circuito é constituído pela carga metálica.
-A câmara de aquecimento é um cadinho refratário ou é constituída de 
revestimento refratário (de natureza básica) socado no lugar.
Fornos de InduFornos de Induçção sem Não sem Núúcleocleo
Desenhos Esquemáticos de fornos de indução sem núcleo
1) Carregar o forno com sucata de aço ou liga a ser fundida.
2) A seguir, se liga a corrente de alta freqüência é passada através da bobina 
primária.
3) Uma corrente secundária muito mais forte é induzida na carga, resultando 
no seu rápido aquecimento.
4) Formada uma bacia de metal líquido, se inicia uma forte ação de agitação, 
concorrendo para a aceleração da fusão.
5) Fundida inteiramente a carga, busca-se atingir a temperatura desejada.
6) O metal é desoxidado e está pronto para ser vazado.
O processo consiste em:O processo consiste em:
Desvantagem: Apresentam um rendimento inferior ao do forno com núcleo, 
variando de 75 a 85% em função da freqüência utilizada e do tipo de metal a fundir,
CaracterCaracteríísticassticas
Vantagem: são construídos para trabalhar em correntes com freqüências 
variando desde 50-60 Hz (freqüência de linha) até 15.000- 20.000 Hz, 
oferecendo excelente flexibilidade de aplicação a qualquer tipo de metal, desde a 
fusão de metais não-ferrosos (ligas leves, ligas de cobre, metais preciosos) como 
na fusão de ferros fundidos e aços das mais diversas composições.
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Forno de cadinhoForno de cadinho
Æ Fornos de cadinho foram usados desde épocas milenares,
ÆAtualmente o processo de forno de cadinho, é de grande flexibilidade e de 
grande variedade de opções em relação aos metais fundidos, tipos de 
combustíveis e técnicas de processamento, 
ÆAlumínio, bronze, latão, cobre, ferro dúctil e cinza, aços, magnésio, ligas de 
níquel e ligas refratárias e outros metais são produzidas pelo processo de forno 
de cadinho. 
ÆA capacidade do cadinho pode variar 
desde algumas gramas até algumas 
toneladas, dependendo do tipo de liga.
ÆO aquecimento para fusão dos metais 
inclui combustíveis tipo: carvão, coque, 
eletricidade, gases (natural, propano, 
etc.) e líquidos (diesel, óleo queimado). 
ÆCadinhos de chapas metálicas 
freqüentemente são usados fornos de 
indução de baixa e alta freqüência. 
Forno de Cadinho Estacionário
Æcadinhos são usados dentro de uma camada de revestimento de refratário 
equipado com sistema de aquecimento e sistema basculante para vazamento 
do metal líquido através de um bico. 
ÆNormalmente o metal líquido é vazado a panelas (caias) ou, o cadinho 
contendo o metal líquido é removido da camada revestida e transportada para 
a operação de preenchimento dos moldes. 
Forno de Cadinho com 
aquecimento por queima de gás
Forno de CadinhoForno de Cadinho
Forno de Cadinho com 
aquecimento por queima de carvão
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Forno de Cadinho com aquecimento por queima de gás com 
sistema basculante
ÆA maioria dos metais e ligas oxida-se, absorve gases e outras substâncias e 
forma uma casca superficial, existem, técnicas para preservar a pureza dos 
metais e produzir peças de boa qualidade.
ÆO alumínio e suas ligas, p. ex., absorve hidrogênio quando aquecido e esse 
gás causa porosidade nas peças fundidas. Porém, essa casca serve, de certa 
forma, como proteção contra o hidrogênio e oxidação ulterior.
CaracterCaracteríísticassticas
ÆA tendência à oxidação cresce com a temperatura e o tempo, devendo estes 
fatores serem rigorosamente controlados.
ÆAlguns fundentes podem ser adicionados a fim de melhorar as condições de 
fusão. Têm sido desenvolvidos processos de fusão a vácuo, de forma a manter 
metais e ligas não-ferrosas limpas e puras durante a fusão.
ÆO forno mais simples desse tipo é aquele onde o teto deflete a chama e os 
produtos de combustão para a superfície do metal liquido. Usado para metais 
não-ferrosos com capacidade de 50 a 5000 kg e velocidade de fusão de até
10000 kg/hora a temperatura de trabalho de 600 a 1650C. 
ÆEste tipo de forno utiliza-se principalmente na produção de peças de grandes 
dimensões, tais como cilindros de laminadores, encontrando-se sobretudo nas 
fundições integradas nas instalações siderúrgicas. 
ÆAquecimento a gás ou a óleo, e a obtenção das temperaturas necessárias ao 
seu funcionamento exige um excesso de ar, o que torna a atmosfera oxidante. A 
perda ao fogo torna-se muito importante, havendo necessidade de compensá-la, 
pela utilização de gusa com alto teor em carbono ou mediante uma carburação.
Forno de RevForno de Revéérbero (reverberarbero (reverberaçção)ão)
Desenho esquemático de fornos de reverberação
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ÆÉ uma variedade do forno de reverberação possui maior eficiência térmica 
e desgaste do refratário mais uniforme. Assim como alta produtividade. 
ÆCapacidade: varia entre 500 a 25000 kg/hora, velocidade de fusão de 
5000kg/hora e temp. de trabalho entre 800 a 1500C.
ÆDesvantagem, quando se usa sucata leve de carga, as perdas de fusão 
devido á oxidação podem ser bastante elevadas
ÆA transferência de calor no forno rotativo é feita por condução, convecção 
e radiação, sendo esta última a mais importante.
ÆUsado geralmente para todo tipo de ferros fundidos (especialmente 
fundidos cinzentos ligados e maleáveis) e ligas de cobre e de alumínio. 
ÆSe tem perdas de ∼10%. O cálculo das cargas metálicas faz-se da mesma 
forma do que para o cubilô.
ÆNa produção do ferro nodular recomenda-se formar a carga metálica de 
gusa com alto teor em carbono e baixo teor em fósforo e retornos deste 
material.
ÆDevido ao baixo custo de fusão que se obtém neste aparelho, é possível 
constituir um leito de fusão com material de elevado custo e manter a 
competitividade do ferro à bica.
Forno RotatForno Rotatóóriorio
Desenho esquemático de fornos Rotatórios
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ÆEste tipo de forno não é normalmente usado na fundição. È muito 
usado no refino de ferros pré-fundidos e na fabricação de aço por meio 
de oxidação das impurezas de ferro gusa.
ÆA capacidade dos conversores varia entre 5000 a 50000 kg com 
velocidade de fusão de 10000 a 100000 kg/hora. 
ÆA temperatura de trabalho é de 1650oC.
Forno tipo ConversoresForno tipo Conversores
OBRIGADO ...OBRIGADO ...