Forno Cubilô - parte 1

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PROCESSOS DE FUSÃO
EMENTA DO CURSO
 Reações Físico-Químicas;
 Fornos de Fusão:
– Cubilô;
– Fornos Elétricos:
• Indução;
• Arco;
– Forno à Óleo;
– Forno à Gás;
PROCESSOS DE FUSÃO
EMENTA DO CURSO
 Ferro Fundido:
– Cinzento;
– Nodular;
– Vermicular;
 Aço Fundido;
 Ligas Não-Ferrosas:
– Alumínio;
– Magnésio;
 Refratários:
– Forno;
– Panela.
FORNO CUBILÔ
• Fundamentos;
• Descrição do Forno Cubilô;
• Considerações Gerais;
• Variáveis de Operação:
– Cama de Coque e Coque de Fusão;
– Peso da Carga Metálica;
– Injeção de Ar;
• Carregamento do Forno;
• Início de Fusão;
• Sangria;
• Escória;
FUNDAMENTOS
• O forno cubilô ou forno de cúpula é um 
equipamento de fusão empregado para a 
produção de ferros fundidos, por meio da 
refusão de materiais metálicos ferrosos e 
funciona baseado no princípio de contra 
corrente, ou seja, a carga metálica e o 
combustível possuem um fluxo contrário 
ao do comburente que é o oxigênio do ar.
(CARGA DESCE/GASES SOBEM)
Descrição do Forno Cubilô
1 – CUBA: parte do forno compreendida no plano superior das 
ventaneiras até a porta de carga.
2 – CADINHO: parte inferior do forno, desde a soleira até o plano 
médio das ventaneiras. É o elemento básico para o 
dimensionamento do forno cubilô e tem por finalidade servir de 
reservatório para o ferro fundido e para a escória.
3 – ANEL DE VENTO: também chamado caixa de vento, 
podendo ter formato circular ou retangular, que envolve todo o 
forno. Serve para a distribuição do ar nas ventaneiras.
4 - VENTANEIRAS: orifícios para a entrada de ar. São 
construídas de ferro fundido e parafusadas internamente contra 
a carcaça do forno.
5 – VIGIAS: tem por finalidade facilitar a observação do 
andamento da fusão no interior do forno.
6 – PORTA DE VISITA: geralmente encontra-se do lado oposto à 
bica de sangria do ferro fundido. Serve para facilitar a 
preparação da soleira e o acendimento do forno.
Descrição do Forno Cubilô
Descrição do Forno Cubilô
7 – PORTA DE CARGA: serve para dar entrada aos materiais de 
carga. Suas dimensões dependem do tipo de carregamento.
8 – PLATAFORMA DE CARGA: Serve para facilitar a entrada 
dos materiais de carga bem como facilitar as operações no 
caso de engaiolamento do forno.
9 – CHAMINÉ: prolongamento da cuba com a finalidade de levar 
os gases para fora da fundição ou para estações de tratamento 
dos gases.
10 – BICA DE SANGRIA DO FERRO: calha de aço ou ferro 
fundido revestida de argamassa pela qual o ferro líquido jorra 
para o exterior do forno.
11 – BICA DE SANGRIA DA ESCÓRIA: destina-se a retirada da 
escória. Se situa 10 a 15 cm abaixo do plano inferior das 
ventaneiras. As bicas de escória e de ferro fundido podem 
constituir-se num só elemento no caso de sangria contínua.
Descrição do Forno Cubilô
12 – BICA AUXILIAR: Bica alternativa para uso no caso de 
reparos na bica principal, solidificação do ferro no furo de 
sangria, etc. Também pode ser usada juntamente com a bica 
principal para esvaziamento do forno.
13 – TUBULAÇÃO DE ÁGUA: serve para refrigerar a carcaça do 
forno. 
14 – VENTILADOR: Gera o ar que é injetado pelas ventaneiras.
15 – PORTA DE CARGA: serve para dar entrada aos materiais 
de carga. Suas dimensões dependem do tipo de carregamento.
16 – ANTECADINHO: forno de espera (holding).
17 – REFRIGERAÇÃO DO REFRATÁRIO.
18 – CAPTAÇÃO DE POEIRAS: coleta os pós e envia para a 
estação de tratamento e descarte.
19 – COLUNA DE SUSTENTAÇÃO: geralmente de ferro fundido 
ou perfis de aço soldados. Servem de sustentação do forno e 
construção da plataforma de trabalho.
Descrição do Forno Cubilô
20 – VÁLVULA DE REGULAGEM DO AR: controlam a vazão de 
ar no interior do forno de acordo com a temperatura e a 
quantidade de metal fundido (T/h).
21 – TUBULAÇÃO DE ÁGUA: serve para lavar os gases que 
saem do cubilô.
22 – SAÍDA DE ÁGUA E POEIRA.
23 – REFRATÁRIO: protege a carcaça do forno.
24 – TIJOLO DE FERRO FUNDIDO: protege a carcaça do forno 
devido a agressão causada pela adição dos materiais de 
carga.
25 – SOLEIRA: fundo do forno. Pode ser feito de areia de moldar 
ou massa refratária.
26 – FUNDAÇÃO: estrutura preparada para suportar o peso do 
forno.
Descrição do Forno Cubilô
REGIÃO A: zona do cadinho. Região compreendida entre a 
soleira e o plano inferior das ventaneiras. Serve para 
armazenar o ferro líquido que goteja através da cama de 
coque.
REGIÃO B: zona de combustão ou zona de oxidação. Região 
acima da zona do cadinho. Nesta região ocorre a oxidação do 
coque através do oxigênio do ar soprado. Também ocorre 
oxidação do silício e do manganês. 
REGIÃO C: zona de redução ou fusão. Região situada acima da 
zona de combustão até o plano inferior dos tijolos de ferro 
fundido. Região onde se 
inicia e termina a fusão da carga metálica.
REGIÃO D: zona de pré-aquecimento. Situa-se acima da zona de 
redução até a porta de carga. 
Considerações Gerais
• Nos fornos cubilô, as reações que promovem a 
formação de CO2 e CO (combustão) são responsáveis 
pelo fornecimento do calor necessário ao processo de 
fusão.
• CO2 -> produto da combustão completa do carbono
• CO -> produto da combustão incompleta do carbono
• Reações:
C + O2  CO2 (+8140 Kcal/kg C)
C + ½ O2  CO (+2450 Kcal/kg C)
CO2 + C  2 CO (-3240 Kcal/Kg C)
Dessa forma, a formação do CO através de uma 
redução do CO2 deve ser evitada, pois implica na 
absorção de calor.
Considerações Gerais
• No forno cubilô, a combustão se processa mais 
intensamente na região situada logo acima do cadinho, 
onde a oxidação do coque é efetuada pelo oxigênio do 
ar soprado. Nesta zona, que é chamada “zona de 
oxidação”, os gases são altamente oxidantes e nela 
ocorre a oxidação do silício e do manganês que é 
acompanhada por uma liberação adicional de calor, que 
superaquece o ferro fundido que goteja no cadinho. As 
reações de oxidação do silício e do manganês são as 
seguintes:
Si + O2  SiO2 (+208300 Kcal)
Mn + ½ O2  MnO (+96720 Kcal)
Considerações Gerais
Considerações Gerais
• As temperaturas mais elevadas dentro do 
cubilô são obtidas na zona de máximo 
teor de CO2 no gás. A medida que o teor 
de CO2 diminui e o teor de CO aumenta, a 
temperatura do gás decresce. Quanto 
maior a distância das ventaneiras, maior é 
a queda de temperatura no interior do 
forno em função da troca de calor com a 
carga que desce.