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[Processos de Fundição] Aula
06 - Fornos de Fundição
Fundição
Universidade Federal Fluminense (UFF)
46 pag.
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Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Introdução
 Os processos de fundição dos metais
consistem principalmente em aquecer os
metais, fundindo-os e preenchendo moldes
preparados com este metal líquido.
 O aquecimento até o ponto de fusão é feito
em fornos de fusão.
 Podem ser de diferentes tipos, segundo o
metal e a qualidade das peças que deseja
fundir.
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Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Tipos de Fornos
 Entre os principais tipos de fornos utilizados
para a fundição estão:
• Fornos Cubilô
• Fornos de Reverberação
• Fornos de Crisol
• Fornos Elétricos a Arco
• Fornos Elétricos por Indução
• Fornos Elétricos pro Resistência
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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
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Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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.
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Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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
líquido nos canais.
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Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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,
provocando sua obstrução.
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Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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
• Calcário
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Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Forno 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
completamente as fagulhas.
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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.
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Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Forno Cubilô
 Solução:
• Instalação de
antecrisol: O
ferro fundido no
cubilô passa
imediatamente
para um crisol
externo.
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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 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
coque e fundente: formação de escórias fluidas.
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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)
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Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Forno Cubilô
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Forno Cubilô
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Forno Cubilô
 Formação de escória:
• CaCO3 + calor = CaO + CO2
• CaO+SiO2=CaSiO3 (escória)
 Dessulfuração:
• FeS + Na2CO3 = Na2S + FeO
+ CO2
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Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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.
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Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
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.
4. Saída dos gases.
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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
temperatura suficiente para fundir o metal.
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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.
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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.
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Forno de Reverberação
 Reverberação:
“Ato ou efeito de reverberar. Reflexão da luz ou 
calor.”
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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,
petróleo, etc.
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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,
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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.
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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.
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Forno de Crisol
 Abaixo, um tipo de forno de crisol para fusão
do bronze.
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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.
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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
crisol, saindo pela parte superior do forno.
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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.
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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 líquidoformando porosidades.
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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.
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Fornos Elétricos
 Os fornos elétricos podem ser de 3 tipos:
• A arco
• Por indução
• Por resistência
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Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Fornos Elétricos
 Vantagens:
• Peças fundidas de alta qualidade: controle de
composição do produto final, evitando a
contaminação.
• Menos espaço para instalação.
• Operados com maior limpeza e facilidade.
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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:
corrente trifásica
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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
líquido.
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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.
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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
qualquer outro tipo de forno.
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Forno de Indução
 Fundição das Ligas Leves
 Podem ser de baixa ou alta frequência.
 Vantagens:
• Em ambos a força eletrodinâmica produz agitação
no banho, obtendo-se um metal homogêneo.
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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.
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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.
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Forno de Indução
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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.
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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
pirômetros e termopares automáticos.
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Forno de Resistência
 Desvantagem:
• Consumo elevado de energia.
• Levam tempo para alcançar a temperatura de
fusão.
• Geralmente exigem reparos ou trocas frequentes
de resistência.
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Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
OBRIGADO!
Março de 2011
brenno.senai@sistemafieg.org.br
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