FUNDIÇÃO I apostila

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Fundição I
Prof. Cleber Lessa Cleber Lessa Cleber Lessa Cleber Lessa 
cleber.lessa@caxias.ifrs.edu.br
CL
Avaliação do aluno
NOTA FINAL: PI + PII - T* ≥ 6,0
5 5 2
T*: trabalhos, participação em aula, etc.
Frequência ≥ 75%
Exame = nota final + Prova final ≥ 12,0
CL
2
CL
INSTRUÇÃO DE USO DESSA APOSTILA
Esse apostila foi desenvolvida ao longo de diversos estudos, revisões bibliográficas,
materiais da internet selecionados, cursos e conhecimentos práticos por parte do
docente, ou seja, deu muuuuito trabalho. Portanto, o aluno tem apenas que preenchê-
la conforme assiste as aulas e tira as dúvidas com o professor.
Dessa forma, fica estipulado que:
1. O Aluno, e somente o aluno, fica responsável por preencher os espaços em
branco.
2. Existe o material de apoio no site que serve como introdução aos assuntos e
exemplos (https://sites.google.com/site/tecnologiaprocessometalurgico/fundicao-i).
Didaticamente seria interessante que o aluno olhasse os conteúdos no site
anteriormente as respectivas aulas.
3. Atenção (DICA): as palavras que estão faltando, além de serem chaves,
geralmente são cobradas em prova no contexto ao redor das mesmas.
Parágrafo único: NÃO SERÁ ENVIADO MATERIAL COMPLETO! Ou seja, o professor
não tem obrigação de enviar a apostila completada. Faz parte da didática do
professor que o aluno preencha durante as aulas.
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1. Introdução a disciplina de Fundição
1.1. Revisão.
O que é um processo?
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1. Introdução a disciplina de Fundição
1.1. Revisão.
Processo deriva do latim procedere, verbo que
indica a _______________________, ir para frente
(pro+cedere) e é um _______________________e
particular de ações com objetivo comum . Pode
ter os mais variados propósitos:
criar, inventar, projetar, transformar, produzir, contro
lar, manter e usar produtos ou sistemas.
Fonte: wikipédia.
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1. Introdução a disciplina de Fundição
1.1. Revisão.
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PROPRIEDADES DOS MATERIAIS:
Mecânicas 
resistência à tração, compressão, flexão
resistência ao escoamento, à fluência, à 
fadiga
ductilidade
módulo de elasticidade
resistência ao desgaste
Físicas
propriedades elétricas
magnéticas
térmicas
ópticas
densidade
Químicas
resistência à corrosão
ESTRUTURA NOS MATERIAIS
•ESTRUTURA ATÔMICA
•ESTRUTURA CRISTALINA
•MICROESTRUTURA
•MACROESTRUTURA
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1. Introdução a disciplina de Fundição
1.1. Revisão.
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1. Introdução a disciplina de Fundição
1.1. Revisão.
...e agora, será que...
Fundição é um processo?
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1. Introdução a disciplina de Fundição
1.2. Introdução.
“A fundição pode até parecer inicialmente um PROCESSO SIMPLES,
sem grandes atrativos ou coisa que qualquer um sabe fazer. Isto é um
engano. Trata-se de um processo apurado cheio de detalhes técnicos,
que envolve engenharia aguçada e química avançada, onde o menor
descuido pode condenar um lote inteiro de produção.”
Vocês já ouviram falar de um tal Arquimedes????
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1. Introdução a disciplina de Fundição
1.2. Introdução.
“A fundição pode até parecer inicialmente um PROCESSO simples, sem
grandes atrativos ou coisa que qualquer um sabe fazer. Isto é um
engano. Trata-se de um processo apurado cheio de detalhes técnicos,
que envolve engenharia aguçada e química avançada, onde o menor
descuido pode condenar um lote inteiro de produção.”
Aplicação pura e simples do princípio de Arquimedes:
“o _______toma a forma do______ 
que o contém”
CL
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1. Introdução a disciplina de Fundição
1.2. Introdução.
Produção de peças pela __________
de _____________ em ________...
Além de “__________” às peças
determina as suas ___________.
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1. Introdução a disciplina de Fundição
1.2. Introdução.
CL
O ____________________da fundição é o de dar_______
_____________adequada ao metal, vertendo-o em estado
líquido dentro de uma cavidade de um______com a______
desejada. O próprio molde ___________ do metal líquido e
após a______________________se obtém a peça com as
__________________pretendidas (__________).
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1. Introdução a disciplina de Fundição
1.3. Principais Processos Produtivos de Fundição.
Muitos processos produtivos de fundição são utilizados atualmente para
a manufatura de metais, eles vão desde processos milenarmente
conhecidos a técnicas produtivas modernas e muito apuradas:
• Fundição em Areia (processo mais conhecido)
• Fundição em Moldes Permanentes (Coquilhas)
• Fundição Sob-Pressão (injeção de metais - die castin g)
• Fundição por Centrifugação (Tubos Fundidos)
• Fundição de Precisão (Microfusão, Cera Perdida)
• Fundição por Moldagem (em Gesso, Silicone)
• Fundição em Casca (Shell Molding)
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1.4. Fatores determinantes Para a Escolha do PROCESSO.
Basicamente o que determina o melhor processo a ser adotado para confecção
ou desenvolvimento de uma determinada peça, são os seguintes fatores:
• Peso da peça ,
• Metal base envolvido (por exemplo, se ferrosos ou não-ferrosos),
• Liga de determinado metal,
• Características metal-mecânicas exigidas,
• Acabamento superficial desejado ,
• Espessuras mínimas e máximas de cada parte ou parede da peça,
• tolerâncias dimensionais exigidas,
• Ângulos desejados,
• Matrizes , ferramentas , moldes e/ou modelos necessários,
• Tamanho da peça
• Formato geral da peça.
• Quantidade de peças que serão produzidas ,
• Capacidade de repetibilidade das peças,
• Custos operacionais envolvidos no processo escolhido.
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1.4. Fatores determinantes para a escolha do PROCESSO.
•Peso da peça ,
•Metal base envolvido (por exemplo, se ferrosos ou não-ferrosos),
•Liga de determinado metal,
•Características metal-mecânicas exigidas,
•Acabamento superficial desejado ,
•Espessuras mínimas e máximas de cada parte ou parede da peça,
•tolerâncias dimensionais exigidas,
•Ângulos desejados,
•Matrizes , ferramentas , moldes e/ou modelos necessários,
•Tamanho da peça
•Formato geral da peça.
•Quantidade de peças que serão produzidas ,
•Capacidade de repetibilidade das peças,
•Custos operacionais envolvidos no processo escolhido.
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1. Introdução a disciplina de Fundição
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1.4. Fatores determinantes para a escolha do PROCESSO.
•Peso da peça ,
•Metal base envolvido (por exemplo, se ferrosos ou não-ferrosos),
•Liga de determinado metal,
•Características metal-mecânicas exigidas,
•Acabamento superficial desejado ,
•Espessuras mínimas e máximas de cada parte ou parede da peça,
•tolerâncias dimensionais exigidas,
•Ângulos desejados,
•Matrizes , ferramentas , moldes e/ou modelos necessários,
•Tamanho da peça
•Formato geral da peça.
•Quantidade de peças que serão produzidas ,
•Capacidade de repetibilidade das peças,
•Custos operacionais envolvidos no processo escolhido.
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1. Introdução a disciplina de Fundição
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1.5. Fatores Operacionais do PROCESSO.
• Insumos e matérias primas,
• Conhecimento dos equipamentos de fusão (fornos e dispositivos),
• Conhecimento da matéria-prima a ser fundida,
• Formulação das ligas metálicas e uso correto dos elementos de liga ,
• Dinâmica de trabalho do metal fundido e elementos de liga , no forno,
• Limpeza do metal líquido , no forno (retirada de escória e impurezas ),
• Conhecimento sobre gases envolvidos no processo de fundição (bolhas ),
• Temperaturas de fusão (do metal e das ligas),
• Temperatura de vazamento do metal,
• Velocidade de vazamento do metal,
• Fluidez ,
• Escoamento ,
• _____________________________________,
• Conhecimento sobre modelos de fundição (modelagem) ,
• Conhecimento sobre moldes de fundição (moldagem) ,
• Conhecimento sobre canais de alimentação e canais de ataque ,
• SOLIDIFICAÇÃO,
• Temperatura de solidificação do metal,
• Velocidade de solidificação do metal (Taxa de resfriamento),
• Tempo de Solidificação ,
• Contração metálica ,
• Transferência MASSA E CALOR (metal para o molde e molde para o meio),
• Extração da peça do molde ,
• Retirada de canais de alimentação e ataque ,
• Rebarbação,
• Acabamento superficial ,
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1.6. Processo Produtivo de uma fundição.
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1. Introdução a disciplina deFundição
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1.7. Layout.
1. Introdução a disciplina de Fundição
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1.8. Exercício.
Com base na aula, com auxílio de revistas, internet, material didático e etc, montar um rascunho de
uma empresa de fundição mostrando alguns de seus fluxos, logística, equipamentos e/ou insumos
necessários.
Obs.: como se fosse fazer uma lista de compras para montar partes de uma FUNDIÇÃO, descrever os
equipamento, insumos e etc. numa tabela contendo a marca, a aplicação, as características e o contato
da empresa (fone, mail, homepage...). Exemplo:
Dica: Procurar referências na revista Fundição e Serviços.
Exemplos orientativos: areia, descarte de areia, reaproveitamento, injetoras de não ferrosos, simulação,
equipamentos de análise química, cadinhos, ligas ferrosas, ligas não ferrosas, macharia, fornos,
canais, refugo, refratários, moldagem, panelas, equipamentos para moldar, misturador de areia, caixas
de moldar, fornos para tratamento térmico, equipamentos para medição de temperatura, filtros,
sopradoras, ferramentas pneumáticas, modelos (madeira, isopor, alumínio, resina...) filtros, quebrador
de canais e refugo, ferro-ligas...
1. Introdução a disciplina de Fundição
Equipamento marca Aplicação Características contato
Espectrômetro
de emissão ótica
shimadzu
Análise
química
materiais
metálicos.
Tecnologia de fotomultiplicadores
para controles de processos de
fundição. Possui método de discrição
de pulsos (PDA) e limpeza automática
de eletrodo.
Tel.: (11) 2134-1688
http://www.shimadzu.com.br/
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2. RECEBIMENTO DE MATERIAIS
2.1. Definição
________________ é a
atividade intermediária
entre as tarefas de
compra e pagamento ao
fornecedor, sendo de
sua responsabilidade a
conferência dos
materiais destinados à
empresa.
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2.2. As atribuições básicas do Recebimento
Analisar o certificado:
• ___________
• ____________________(normas, R.M., módulo de elasticidade, T.G...)
Analisar a documentação recebida (conferência quantitativa):
• Nota fiscal
• Quantidades
• volumes declarados (pesagem, medição...)
Conferência visual (conferência qualitativa):
• condições de embalagem
• Condições do equipamento
• Condições do material.
.
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2. RECEBIMENTO DE MATERIAIS
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Exercícios:
1. Cite algumas atribuições básicas do recebimento.
2. Diferencie matérias primas e insumos.
3. O que são ferro-ligas? Qual a aplicação? Dê exemplos.
4. O rendimento de uma ferro-liga é sempre 100%? Explique.
5. Qual a necessidade de calcular a carga antes de adicionar ao forno?
6. Quais as principais etapas do cálculo de carga?
7. Como é feito o acerto das cargas?
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3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
3.1. Definição 
____________________de fundição correspondem aos materiais que
_____________as peças fundidas, exemplo: ferro gusa, sucata, etc.
_____________de fundição correspondem aos materiais que participam
_______________na fabricação das peças fundidas. Exemplos: energia
elétrica, refratários, escorificantes, etc.
3.2. Utilização das matérias-primas
Existem muitas opções na utilização destes materiais que_________do
tipo do______utilizado, da_________do produto, da disponibilidade dos
materiais e do custo do material que será produzido.
3.3. Matérias-primas
A seguir vamos relacionar as principais matérias-primas utilizadas na
fusão e seus efeitos nas propriedades dos ferros fundidos cinzentos e
nodulares.
CL
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3.3. Matérias-primas
3.3.1. Ferro Gusa
O ferro gusa constitui a______________matéria-prima de que se dispõe para a
produção do ferro fundido cinzento e nodular, qualquer que seja o equipamento
de fusão disponível. É uma excelente fonte de C e Si, além de ser em geral
homogêneo, denso e de baixa concentração de elementos residuais,
principalmente o ferro gusa obtido de alto forno à carvão vegetal. Em fornos
elétricos de indução e cubilô, é muitas vezes recomendado o seu uso de pelo
menos cerca de 20% nas cargas e nos fornos rotativos 50%. Suas vantagens
residem no fato de possuir_____________, favorecer a__________________de
aço servir como________________e também________________________, por
incrementar a intensidade da nucleação do banho. Além disso, não necessita de
limpeza adicional para ser carregado, o que é, também uma ótima contribuição
para uma maior_________________do revestimento refratário.
CL
3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
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3.3. Matérias-primas
3.3.1. Ferro Gusa
COMPOSIÇÃO QUÍMICA ( %)
ELEMENTO COMPOSIÇÃO 
DISPONÍVEL
COMPOSIÇÃO TIPÍCA 
F.F ° CINZENTO
COMPOSIÇÃO TIPÍCA 
F.F °NODULAR
Observações
Carbono (C) 3,60 / 4,20 3,80 / 4,00 4,0min. A partir do 
cálculo de carga 
do forno estas 
composições 
devem ser 
definidas.
Silício (Si) 0,50 / 3,50 2,50 / 2,70 1,50 / 1,70
Manganês (Mn) 0,05 / 1,00 0,60 / 0,80 0,10 max.
Fósforo (P) 0,05 / 0,15 0,12 max. 0,08 max.
Enxofre (S) 0,01 / 0,10 0,05 max. 0,015 max.
Nota: Percentagens limites para os elementos deletérios. Titânio (Ti) = 0,04 Max; 
Antimônio (Sb) = 0,01.
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3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
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3.3. Matérias-primas
3.3.2. Sucata de Aço
São sobras, geralmente em forma de chapas, aparas, canos, perfis, estruturas,
etc, gerados pelos processos de estampagem, prensagem, forjaria, recortes e
são recebidas em lotes diferenciados com composição química conhecida (Ex:
Aço 1010, 1020, 1030, 1045 e etc).
CL
3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
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3.3. Matérias-primas
3.3.2. Sucata de Aço
A sucata de aço não sendo utilizada normalmente nos fornos rotativos é
empregada como componente das cargas em fornos à indução até 50%
ficando limitada ao %Mn nos ferros nodulares, e no cubilô (até 15%). Seu
uso é desejável além da facilidade de incorporar os elementos de liga, tem
um________________________________. A sucata mais desejada é a___
_____________na forma de pacotes prensados para os fornos à indução.
Atenção: deve ser evitada a contaminação do banho com sucatas contendo
Alumínio (revestimento), titânio (tintas), chumbo (tintas, misturas com
metais não ferrosos, revestimentos, etc) e estanho (chapas galvanizadas).
COMPOSIÇÃO QUÍMICA MEDIA DAS SUCATAS DE AÇO AO CARBON O (NÃO LIGADO)
Material SAE % Carbono (C) % Manganês (Mn) % Silicio (Si) % Fósforo (P) % Enxofre (S)
1010 0,10 0,30 0,20 0,04 0,03
1020 0,20 0,40 0,20 0,04 0,03
1030 0,30 0,50 0,20 0,04 0,03
1045 0,45 0,70 0,20 0,04 0,03
1060 0,60 0,70 0,20 0,04 0,03
CL
3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
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3.3. Matérias-primas
3.3.3. Sucata de Ferro Fundido
Corresponde a sucata de peças adquiridas de terceiros utilizado
na elaboração dos ferros fundidos cinzentos e nodulares.
Normalmente não devem ser aplicadas para o_______________
_________devido a presença de elementos nocivos que inibem a
formação da_______________, como Chumbo, Titânio, Alumínio,
Bismuto, Antimônio, Boro e para o ferro cinzento com
composições conhecidas.
CL
COMPOSIÇÕES TÍPICAS
%C %Si %Mn %P %S %Cr %Cu
Blocos de motor 3,20 2,25 0,65 0,10 0,08 0,15––––
Tambor de freio 3,50 1,90 0,65 0,10 0,08 0,25 0,80
Camisa de cilindro 3,40 2,20 0,65 0,10 0,08–––– 0,80
Disco de freio 3,40 1,90 0,65 0,10 0,08–––– 0,80
Polias 3,40 2,40 0,65 0,10 0,08–––– ––––
Sucata de FºF° Nodular 3,50 2,60 0,30 0,08 0,02–––– 0,10
3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
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3.3. Matérias-primas
3.3.4. Canais de retorno de Ferro Fundido
Os canais de retorno de ferro fundido constituem uma matéria-
prima de___________________, uma vez que a sua composição
química é a que geralmente mais se aproxima daquela
especificada para o banho líquido. A porcentagem de sucata de
retorno a ser utilizada é função, logicamente, da quantidade de
sucata de retorno gerada em uma determinada fundição e da
disponibilidade de custos de outros materiais que compõem a
carga.
Salienta-se, que no caso de uma fundição fabricar vários tipos de
liga, é necessário um___________de cada tipo de________para
evitar contaminações do banho metálico e suas consequências
na qualidade das peças fundidas. CL
3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
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3.3. Matérias-primas
3.3.5. Cavacos de aço e cavacos de ferro fundido(limalha)
Numerosas fundições geram cavacos de ferro fundido ou de aço,
ou então situam-se nas vizinhanças de indústrias que o fazem.
Visa-se, com sua utilização, principalmente a redução de custo
da carga uma vez que seu______geralmente é muito_______ao
da sucata de aço ou de ferro fundido. No forno cubilot e rotativo
necessitam de serem briquetadas, já nos fornos a indução
podem ser usados soltos desde que estejam isentos de óleo e/ou
água, de partes oxidadas, normalmente são utilizados
percentuais de até 20%.
CL
3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
31
3.3. Matérias-primas
3.3.6. Carburantes
Muito empregado quando se utiliza sucata de aço nas cargas e para carburação
em fornos rotativos. Os carburantes foram classificados por Moore como
“_______________” e “___________________”.
Os “grafíticos” são geralmente provenientes de usinagem de eletrodos de grafite
de alta pureza e cristalinidade, podendo ser obtidos sinteticamente, a partir de
grafites naturais.
Os “não grafíticos” são produzidos a partir da calcinação de resíduos de
refinaria de petróleo (coque de petróleo), coques de fundição ou eletrodos de
grafite com menor teor de carbono fixo, sendo menos cristalinos que os outros
anteriormente citados ou ainda amorfo. Nesta ultima classe estão os carvões
vegetais e o carbureto de silício, que é considerado por alguns o produto de
adição mais importante em cubilôs e fornos elétricos na fabricação de ferro
fundido cinzento e nodular, agindo como fonte de carbono e de silício e
influenciando o poder nucleante do banho. Na elaboração dos ferros fundidos
nodulares deve-se cortar o uso de carburantes não grafíticos que apresentem
alto teor de enxofre com a conseqüente formação de grafita degenerada.
CL
3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
32
3.3. Matérias-primas
3.3.6. Carburantes
O rendimento das adições dos carburantes é de 80% a 90% sobre o carbono
contido (que varia de 80 à 99%) nos fornos a indução e de 30 à 40% nos fornos
rotativos. Apresenta-se sob a forma granulada ou em escamas.
CL
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DOS PRINCIPAIS CARBURANTES
Tipo do Carburante % C fixo % Si % N % S
Grafite Sintético 99,30 –––– 0,005 0,050
Grafite Natural Cristalino 86,30 –––– 0,060 0,35
Coque Petróleo Calcinado. BE 98,00 –––– 0,080 0,30
Carbureto de Silício 
Metalúrgico
30,00 63,00 0,030 0,001
3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
33
3.3. Matérias-primas
3.3.7. Ferro Silício 45 e 75% em Pedras
Utilizado para ajustar o teor de silício para a composição
desejada durante a fusão sendo um agente__________. Dilui-se
facilmente no banho e seu rendimento sobre a liga é de
aproximadamente 80% sobre o silício contido na liga.
Deve-se limitar o teor de alumínio presente na liga em 1,0% max.
para evitar a formação de pinholes (porosidades).
CL
3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
34
3.3. Matérias-primas
3.3.8. Ferro Silício 75% Granulado (0,3 À 3,0mm)
Utilizando como um_________________comum e para ajuste da
composição química na panela de vazamento, sendo que, estas
adições variam de 0,3 à 0,5%.
CL
3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
35
3.3. Matérias-primas
3.3.9. Inoculantes: Granulometria (0,3 à 3,0mm)
São ligas de______________contendo elementos como Cálcio, Bário, Estrôncio
que em variadas proporções beneficiam a formação de ferrita, perlita,
distribuição da grafita e reduzem a formação da cementita.
O________é efetivo para promover a formação de_____________________e é
um poderoso_________________e____________. O Bário tende á aumentar a
velocidade de crescimentos dos núcleos de grafita e aumenta o tempo de ação
do inoculante na panela.
CL
COMPOSIÇÕES TÍPICAS DE INOCULANTES (%)
FoFo Cinzento FoFo Nodular
Si 60 – 67 74 - 79
Ca 1,0 – 1,5 0,8 – 1,3
BA 2,0 – 2,5 0,8 – 1,3
Mn 5,0 – 8,0 ––––
Al 0,75 – 2,0 1,3 max
3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
36
3.3. Matérias-primas
3.3.10. Ferro Manganês - 75% (Alto Carbono)
Utilizado em pedras para____________o teor de manganês para a composição
desejada durante a fusão dilui-se facilmente e seu rendimento é de
aproximadamente 60%. Utilizado em forma de pó para adição na panela com
boas condições de diluição em teores inferiores à 0,5% com rendimento de 50%
sobre a liga.
O manganês__________________e resistência com formação de perlita, porém
se utilizado em excesso (acima de 0,8% para Ferro Fundido Cinzento e 0,5%
para Ferro Fundido Nodular) prejudica a usinabilidade e provoca coquilhamento
(cementita) e pontos duros nas peças por segregação.
Nota: O Ferro Manganês de baixo carbono (1,0% max.) é normalmente utilizado
na produção de aços e ferros brancos de alta liga (maior custo).
CL
COMPOSIÇÃO TÍPICA DO FERRO MANGANÊS AC (%)
Mn:70 – 78
Si:0,50
C:5 - 8
3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
37
3.3. Matérias-primas
3.3.11. Ferro Silício Magnésio ou Liga Nodularizante
Utilizada para a fabricação do Ferro Fundido__________com o objetivo
de alterar a forma da grafita de____________________. Um residual de
Magnésio na ordem de 0,030 à 0,060% promove este efeito sem
consequências prejudiciais na matriz.
_____do limite de______provoca a formação de________________e a
formação de carbonetos. _____________provoca a formação de grafita
lamelar ou vermicular. Outros elementos contidos na liga como o Cerio
(Terras Raras) e Cálcio em conjunto reduzem o coquilhamento,
neutralizam elementos nocivos (Pb, Bi, As, Sb e Ti) e aumentam o
tempo de ação da liga na panela de vazamento.
CL
3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
38
3.3. Matérias-primas
3.3.11. Ferro Silício Magnésio ou Liga Nodularizante
A granulometria da liga é definida em função da quantidade de metal contido na
panela de vazamento e o formato da mesma com as seguintes faixas
granulométricas (indicativo):
01 à 06mm : Panelas até 100kgs
06 à 12mm : Panelas até 500kgs
10 à 25mm : Panelas acima de 500kg
Composição química das ligas nodularizantes mais comercializadas,
principalmente devido ao menor custo quando comparadas com ligas contendo
níquel ou altos percentuais de Terras Raras.
CL
COMPOSIÇÕES TÍPICAS DE LIGAS NODULARIZANTES
Liga Número 04 Liga Número 01
Si 43 – 48 43 – 48
Ca 0,8 – 1,3 0,8 – 1,3
Mg 5,0 – 7,0 8,0 – 10,0
Tr (Ce) 0,8 – 1,1 0,8 - 1,1
Al 1,2 máx. 1,2 máx.
Nota: A Liga Número 01
provoca uma reação mais
violenta e normalmente
utilizada em panelas de
reação com tampa.
3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
39
3.3. Matérias-primas
3.3.12. Nucleantes
Utilizado para a_____________________de grafita e diminuição
da oxidação do banho melhorando a sua qualidade é adicionado
no banho líquido do forno um pouco antes do vazamento,
atuando também como um carburante. Contem
aproximadamente 60% de silício, 6,0% de cálcio e 15% de
carbono, com granulometria de 0,35 a 3,0 milímetros.
As percentagens adicionadas variam de 0,3 a 1,0%.
Nota: São comercializado com nomenclaturas Grafaloy, Inofor e
outros.
CL
3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
40
3.3. Matérias-primas
3.3.13. Ferro Cromo – Alto Carbono
Utilizado em pequenas percentagens de 0,10 à 0,30% para o_______________
________________________________nos FoFos, teores mais altos promovem
a formação de carbonetos coquilhamento).
As adições de ferro cromo nestes pequenos teores podem ser feitas na panela
ou na bica do forno devido a alta oxidação do cromo quando carregado no
forno. O rendimento de adição nas panelas podem atingir 80 à 90 do cromo
contido na liga.
A liga pode ser fornecida em pedras para a adição no forno ou granuladas de
0,3 a 3,0mm para adições na panela.
CL
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DE FERRO CROMO AC (%)
Cr 55 – 60
C 6 – 9
S 0,025max
P 0,035max
Si 5,0max
3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
41
3.3. Matérias-primas
3.3.14. Ferro Molibdênio – Granulometria 1,0 a 3,0mm
Utilizado para aumentar efetivamente a_________________, a dureza e
o módulo de elasticidade. É adicionado em teores de 0,30 à 0,50%.
Apresenta baixa tendência para formar carbonetos e extensa utilização
para aumentar as propriedades à temperatura elevada.
Em geral é adicionado no forno em forma de pedras e na panela comgranulometria de 1,0mm a 3,0mm, apesar do alto ponto de fusão,
dissolve-se facilmente na panela. É pouco oxidável, apresentando
rendimento acima de 80% sobre o molibdênio contido.
Normalmente não é utilizado isoladamente devido ao alto custo.
CL
3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
42
3.3. Matérias-primas
3.3.14. Ferro Molibdênio – Granulometria 1,0 a 3,0mm
Outros Ferro Ligas utilizadas na fundição para a produção de Ferros
Fundidos Especiais:
Ferro Vanadio: efeito similar ao molibdênio, teores limitados à
0,20%;
Ferro Titânio: atua como grafitizante em baixos teores para Ferro
Fundido Cinzento.
CL
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DO MOLIBDÊNIO
Mo 60 – 65
C 0,10max
P 0,10max
S 0,15max
Si 1,50max
Cu 1,00max
3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
43
3.3. Matérias-primas
3.3.15. Metais Puros – Cobre, Estanho e Níquel
Diluem-se facilmente no banho e são utilizados na condição de metal puro.
Cobre:
Utilizado como ________ na solidificação e promovedor na
________________no estado sólido elevando a resistência,
e a dureza nos ferros fundidos cinzentos e nodulares,
evitando a formação de zonas conquilhadas e diminuindo o
alongamento nos ferros nodulares. As adições variam de
0,5 á 1,0%.
CL
3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
44
3.3. Matérias-primas
3.3.15. Metais Puros – Cobre, Estanho e Níquel
Diluem-se facilmente no banho e são utilizados na condição de metal puro.
Cobre:
Apresenta-se sob a forma de cobre puro de preferência
cobre eletrolítico (fios, cabos, condutores de eletricidade), já
que o emprego de cobres refundidos pode acarretar a
introdução do chumbo, antimônio, estanho, arsênico, etc.,
que provocam deterioração nas propriedades mecânicas.
CL
3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
45
3.3. Matérias-primas
3.3.15. Metais Puros – Cobre, Estanho e Níquel
Cobre
A adição de cobre pode ser feita na panela de vazamento, na bica ou no forno
em face do baixo ponto de fusão o cobre dissolve-se facilmente no forno fundido
líquido. No caso de adição na panela não se recomenda colocá-lo no fundo,
pois devido à densidade elevada pode não haver homogeneização completa,
deve ser adicionado em pequenos pedaços na panela quando esta já possui
certa quantia de metal líquido. O rendimento de adição de cobre é acima de
90% e nos canais de retorno a recuperação é quase total.
Quando se deseja aproveitar o efeito da ação isolada do cobre na resistência á
tração, recomenda-se uma redução do teor de silício em 0,25% para cada 1,0%
de cobre adicionado devido ao seu efeito grafitizante.
CL
3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
46
3.3. Matérias-primas
3.3.15. Metais Puros – Cobre, Estanho e Níquel
Níquel
É um elemento__________________e assim como o cobre
diminui a formação de carbonetos na solidificação. Durante
o resfriamento no estado sólido (eutetóide) atua como
______________e como conseqüência aumenta dureza e a
resistência á tração. As adições variam normalmente de 0,5
a 2,0%, sendo usadas principalmente para contrabalançar o
efeito de estabilizador de carboretos do cromo, molibdênio
e vanádio. É caro e raramente é usado separadamente.
CL
3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
47
3.3. Matérias-primas
3.3.15. Metais Puros – Cobre, Estanho e Níquel
Níquel
Apresenta-se normalmente sob a forma de esferas,
pequenos pedaços ou briquetes, e mais raramente
como Ferro Níquel. As adições podem ser feitas na
panela em quantidades até 2,0% quando se
dissolve facilmente e o processo de adição e o
rendimento é semelhante ao do Cobre.
CL
3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
48
3.3. Matérias-primas
3.3.15. Metais Puros – Cobre, Estanho e Níquel
Estanho
O Estanho atua como forte ______________________, sem apresentar
tendência a formação de carbonetos na solidificação e modificar a forma
de grafite. Atua com efeito semelhante ao Cobre na proporção de 1 para
10. As adições estão limitadas a 0,10%, acima destes teores provocam
fragilidade no material.
Como as quantidades adicionadas são baixas, as mesmas são feitas na
panela ou na bica de forno. O estanho funde rapidamente, é facilmente
homogeneizado pela própria turbulência no jato do metal.
CL
3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
49
3.3. Matérias-primas
3.3.16. Alumínio
O alumínio é um metal leve, macio e resistente.
Utilizado como desoxidante do banho e como elemento de liga.
Também utilizado como material para produção de peças em Al.
É muito maleável, muito dúctil, apto para a mecanização e fundição,
além de ter uma excelente resistência à corrosão e durabilidade devido
à camada protetora de óxido. É o segundo metal mais maleável, sendo
o primeiro o ouro, e o sexto mais dúctil. Por ser um bom condutor de
calor, é muito utilizado em panelas de cozinha.
CL
3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
50
3.3. Matérias-primas
3.3.16. Alumínio
Considerando a quantidade e o valor do metal empregado, o uso do
alumínio excede o de qualquer outro metal, exceto o aço. É um material
importante em múltiplas atividades econômicas.
O alumínio puro é mais dúctil em relação ao aço , porém suas ligas com
pequenas quantidades de cobre, manganês, silício, magnésio e outros
elementos apresentam uma grande quantidade de características
adequadas às mais diversas aplicações. Estas ligas constituem o
material principal para a produção de muitos componentes
dos aviões e foguetes.
CL
3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
51
3.3. Matérias-primas
3.3.17. Coque e Calcário – Matérias-Prima para o Forno Cubil ô
Coque
O êxito na marcha de operação do cubilô, depende de uma série de fatores,
dentre eles um dos mais importantes é a___________________. Alterações na
qualidade do coque podem promover interferências significativas na
temperatura do ferro fundido, na carburação e no teor de enxofre da liga
fundida.
É desejável que, o coque de fundição seja, de difícil combustão, de tamanho
grande (80-120mm) e de baixa reatividade. Constitui-se, também,
características importantes, do coque de fundição: ______________, o _______
____________, o teor de materiais voláteis, teor de carbono fixo e a resistência
mecânica.
CL
3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
52
3.3. Matérias-primas
3.3.17. Coque e Calcário – Matérias-Prima para o Forno Cubil ô
Coque
Em cubilô ácido de 40 a 50% do enxofre do coque passa para o ferro fundido.
Dessa forma, em ferros fundidos que se exige baixo enxofre, o teor deste
elemento varia de 0,6 a 1,4%.
O teor de carbono fixo do coque é determinante do seu poder calorífico. Quanto
mais elevado, mais alto é o poder calorífico do coque e maior tende a ser o
potencial de carburação. Só o teor de carbono fixo deveria ser superior a 85%.
Todos os coques possuem em menor ou maior quantidade resíduos não
combustíveis, que se constituem nas cinzas e devem ser escorificadas no
interior do forno. Quanto ________________________, mais _______________
___________. Teores de cinzas abaixo de 10% não chegam a causar influência
significativa no processo de fusão. Os coques em geral tem teor de cinzas entre
8 e 15%. A quantidade de matérias voláteis é um indicativo de estado de
coqueificação. Geralmente o teor de voláteis situa-se abaixo de1%, teores mais
elevados, indicam que houve coqueificação deficiente.
CL
3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
53
3.3. Matérias-primas
3.3.17. Coque e Calcário – Matérias-Prima para o Forno Cubil ô
Calcário
O emprego de calcário no forno cubilô tem por finalidade abaixar a temperatura de fusão
da escória primária, formada pela escorificação da cinza do coque, partículas de
refratário, óxidos e areia de retorno.
A adição de CaO, sob forma de calcário, promove uma boa condução metalúrgica do
forno, principalmente no que se refere a fluidez da escória, e a ação desta sobre o teor de
enxofre.
As características de um bom calcário de fundição são:
1. Pureza: 90 a 95% de CaCO3
2. Sílica: 2% no máximo
3. Enxofre: 0,3% (seria ótimo de fosse 0%)
4. Tamanho: 30 a 40mm
5. Finos, pós 5%
6. Deve ser compacto e duro
O tamanho do calcário deve variar de 30 a 40mm, pois partículas muito pequenas e
poeiras são lançadaspara fora do forno pela ação dos gases. Pedaços muito grandes se
dissolvem com dificuldade e podem provocar distúrbios na marcha do forno. O calcário é
carregado juntamente com o coque.
CL
3. MATÉRIAS PRIMAS UTILIZADA NA FUSÃO
54
CL
Exercícios
1) Cite algumas atribuições básicas do recebimento.
2) Qual a diferença entre Matérias-primas (M-P) e insumos?
3) Qual a melhor matéria-prima para produção de FoFo cinz. e nod. e porque?
4) Qual as vantagens de utilizar sucata de aço como M-P?
5) Por que não se aplica sucata de FoFo como M-P em FoFo Nod.?
6) Por que os canais retorno e os retornos em geral constituem uma M-P de
excelente qualidade?
7) Caso uma fundição fabrique mais de um tipo de liga é necessário algum controle
dos retornos? Porque?
8) Qual a diferença entre carburantes grafíticos e não grafíticos?
9) Em geral, por que são utilizadas as Ferro-ligas (F-L)? Dê exemplos.
10) O rendimento de uma ferro-liga é sempre 100%? Explique.
11) O que são inoculantes e para que servem?
12) A F-L Fe-Si-Mg tem certos limites fixados entre 0,030 à 0,06%. Acima e abaixo
desse limite ocorre algo?
13) Qual a diferença entre Inoculante e Nucleantes?
14) Qual a principal característica do coque deve ser observada para garantir uma boa
qualidade?
15) Qual o emprego do calcário?
55
CL
Liga Elem.
% do 
elem. 
cont. na 
Liga
Rendimento da 
liga na fusão %
Rendimento do
Elemento na liga % Etapa
Indução Rotativo Cubilô Indução Rotativo Cubilô 
Ferro Silício Pedra Si 75 90 80 80 67 60 60 Carga Fusão
Ferro Silício Pedra Si 50 90 80 80 45 40 40 Carga Fusão
Ferro Silício Granulado Si 75 90 90 90 67 67 67 Panela
Ferro Manganês Pedra Mn 78 80 60 60 62 42 42 Carga Fusão
Ferro Manganês Granulado Mn 78 80 80 80 62 62 62 Panela
Ferro Cromo Pedra Cr 55 70 65 55 45 35 30 Carga Fusão
Grafite Sintético C 99 80 40 – 80 39 – Carga Fusão
Grafite Natural C 86 80 40 – 69 34 – Carga Fusão
Coque Petróleo C 98 80 40 – 78 35 – Carga Fusão
Carbeto de Silício C 30 90 – – 27 – – Carga Fusão
Carbeto de Silício Si 60 90 – – 54 – – Carga Fusão
Inoculante IM 22 Si 65 90 90 90 58 58 58 Panela
Inoculante IM 75 Si 75 90 90 90 67 67 67 Panela
Liga Nodulizante nº 4 Mg 6,0 40 40 – 2,4 2,4 – Panela
Liga Nodulizante nº 4 Si 45 90 90 – 40 40 – Panela
Liga Nodulizante nº 1 Mg 9,0 35 35 – 3,1 3,1 – Panela
Liga Nodulizante nº 1 Si 45 90 90 – 40 40 – Panela
Cobre Cu 100 90 90 90 90 90 90 Fusão/Panela
Níquel Ni 100 90 90 90 90 90 90 Fusão/Panela
Estanho Sn 100 90 90 90 90 90 90 Panela
Ferro Molibdênio Mo 64 80 80 80 54 51 51 Fusão/Panela
Tabela 4.1. Rendimentos
4. RENDIMENTO DAS ADIÇÕES
56
CL
Tabela 4.2. Variação média do percentual dos elementos C, Si e Mn (100%) durante a fusão da carga (Ferro Bica 1420ºC)
Forno Tipo Carbono (C) (%) Silício (Si) (%) Manganês (Mn) (%)
Indução (-) 1,5 (-) 3,0 (-) 6,0
Cubilô (+) 6,5 (-) 10,0 (-) 15,0
Rotativo (-) 12,0 (-) 12,0 (-) 25,0
Exemplo: Se o percentual de carbono na carga do forno rotativo for 3,8%, o ferro
na bica apresentará o resultado de 3,8 x (100,0 – 12,0) = 3,344 %.
100
Se o percentual de carbono no forno a indução for de 3,8%, o ferro na bica
apresentará o resultado de 3,8 x (100 - 1,5) = 3,743 %.
100
Se o percentual de carbono no forno cubilô for de 3,8%, o ferro na bica
apresentará o resultado de 3,8 x (100 + 6,5) = 4,047 %.
100
4. RENDIMENTO DAS ADIÇÕES
57
CL
5.1. Introdução
Calcular a carga é verificar a quantidade de cada
matéria prima que será utilizada para fabricar a liga
metálica (Al-Si, Aço, FoFo, inox, Cu...). Nesta aula,
vamos aprender como fazer o cálculo utilizando
como exemplo o ferro fundido. Porém o método
pode ser utilizado para qualquer liga. As matérias
primas (M.P.) mais utilizadas para essa liga são:
______, _______, ______de aço ou FoFo e______
________. No cálculo teremos a porcentagem de
cada matéria prima.
5. CÁLCULO DE CARGA
58
CL
5.2. para realizar o cálculo é necessário:
CÁLCULO 
DE 
CARGA
A C.Q. de cada
M.P.: %C, %Si,
%Mn, %P, %S,
%Cr, % Ni
A C.Q. desejada para a
peça que se vai fabricar.
As perdas e ganhos
dos elementos por
fusão.
FORNO INDUÇÃO:
Perde C, Si e Mn.
FORNO CUBILÔ:
Perde Si, Mn, mas
ganha C e S (quanto
se utiliza coque)
Os tipos e C.Q. das Ferro-
ligas disponíveis e seus
rendimentos.
5. CÁLCULO DE CARGA
59
CL
5.3. Método do Cálculo para FoFo:
1º) Estimar uma composição de carga que ___________ ter ao final do processo
atentando para o valor percentual para os componentes da carga final. Ex:
C=3,55%; Si=2,40%; Mn=0,25%; P=0,06%; S=0,015%; Mg=0,045%; Ceq=4,35%;
2º) Calcular a contribuição de cada carga para cada elemento químico. Ex. A C.Q.
do aço 1020 que foi adicionado na carga vai contribuir com C=0,18%; Mn=0,09%;
S=0,01% e etc. e o FoFo adicionado à carga C=3,30%; Si=2,12%; Mn=0,52%;
P=0,12%; S=0,08%...;
3º) Somar o valores ____________ de cada contribuição;
4º) Considerar nos valores ____________ as perdas e ganhos por fusão;
5º) Comparar os valores ____________ com os valores ____________;
6º) Refazer os passos de 1 a 5 quantas vezes forem necessárias até que a C.Q.
_________ esteja adequada a C.Q. ____________ para o material em questão.
5. CÁLCULO DE CARGA
60
C.Q. Carga %C %Si %Mn %P %S
Gusa 4,1 1,8 0,3 0,1 0,06
Sucata de aço 0,15 0,15 0,5 0,05 0,05
Retorno 3,5 2,2 0,45 0,09 0,06
5. CÁLCULO DE CARGA
CL
5.4. Método do Cálculo para FoFo – exemplo prático:
1º) Estimar uma composição de carga atentando para a C.Q. que desejamos ter ao final
do processo:
C.Q. final Obs.: Estimar 70% de gusa+20% de retorno+10% de sucata
de aço.
%C: 3,25 a 3,4
%Si: 2,25 a 2,35
%Mn: 0,65 a 0,7
%S(máx): 0,06
%P(máx): 0,09
2º) Calcular a contribuição de cada carga para cada elemento.
4,1x0,7=2,87%
...
..
.
Todos os valores obtidos a seguir.
61
CL
5.4. Método do Cálculo para FoFo – exemplo prático:
2º) Calcular a contribuição de cada carga para cada elemento.
C.Q. Carga %C %Si %Mn %P %S
Gusa 4,1 1,8 0,3 0,1 0,06
Sucata de aço 0,15 0,15 0,5 0,05 0,05
Retorno 3,5 2,2 0,45 0,09 0,06
C.Q.
estimada da 
carga
%C %Si %Mn %P %S
70% Gusa 2,87 1,26 0,21 0,07 0,042
10% Sucata de 
aço
0,015 0,015 0,05 0,005 0,005
20% Retorno
0,7 0,44 0,09 0,018 0,012
5. CÁLCULO DE CARGA
62
CL
5.4. Método do Cálculo para FoFo – exemplo prático:
3º) ______ o valores ____________ de cada contribuição;
C.Q.
estimada da 
carga
%C %Si %Mn %P %S
70% Gusa 2,87 1,26 0,21 0,07 0,042
10% Sucata de 
aço
0,015 0,015 0,05 0,005 0,005
20% Retorno
0,7 0,44 0,09 0,018 0,012
TOTAL 3,585 1,715 0,35 0,093 0,059
5. CÁLCULO DE CARGA
63
CL
5.4. Método do Cálculo para FoFo – exemplo prático:
4º) Considerar nos valores obtidos as perdas e ganhos por fusão. Utilzando-se
a tabela 4.2. para forno por INDUÇÃO.
C.Q. estimada 
da carga
%C %Si %Mn %P %S
70% Gusa 2,87 1,26 0,21 0,07 0,042
10% Sucata de aço
0,015 0,015 0,05 0,005 0,005
20% Retorno 0,7 0,44 0,09 0,018 0,012
TOTAL 3,585 1,715 0,35 0,093 0,059
TOTAL c/perdas
3,531 1,66 0,329 - -
Tabela 4.2.
Forno Tipo (C) (%) (Si) (%) (Mn) (%)
Indução (-) 1,5 (-) 3,0 (-) 6,0
Cubilô (+) 6,5 (-) 10,0 (-) 15,0
Rotativo (-) 12,0 (-) 12,0 (-) 25,0
Perda C: 3,585 x 1,5 = 0,0538
Logo, 3,585 - 0,0538 = 3,531
5. CÁLCULO DE CARGA
64
CL
5.4. Método do Cálculo para FoFo – exemplo prático:
5º) Comparar os valores obtidos com os valores desejados ;
C.Q. %C %Si %Mn %P %S
Obtido
3,531 1,66 0,329 0,093 0,059
Desejado
3,25 a 
3,4
2,25 a 
2,35
0,65 a 
0,7
0,09 0,06
5. CÁLCULO DE CARGA
65
CL
5.4. Método do Cálculo para FoFo – exemplo prático:
6º) Refazer os passos de 1 a 5 quantas vezes forem necessárias até que a C.Q. obtida
esteja adequada a C.Q. desejada para o material em questão.
• Percebe-se que %C está superior ao valor desejado para a peça e %Si e %Mn estão
abaixo. No caso do Si e Mn serão necessárias adições de Ferro-liga para acerto dos
teores, já que os valores desejados estão acima dos maiores valores obtidos no cálculo
da carga metálica.
• OBS.: AO INICIAR O CÁLCULO DE CARGA É PRECISO ESTIMAR UMA CARGA QUE
POSSA ACERTAR PRIMEIRAMENTE O TEOR DE CARBONO. UMA VEZ ACERTADO
%C,O %Si e %Mn PODEM SER CORRIGIDOS MAIS FACILMENTE COM ADIÇÃO DE
FERRO-LIGA.
• Como o %C está acima do desejado devemos diminuir o percentual da carga de maior
teor desse elemento, ou seja, agora tente com 60% de gusa 25% de retorno e 15% de
sucata de aço.
C.Q. %C %Si %Mn %P %S
Obtido 3,531 1,66 0,329 0,093 0,059
Desejado 3,25 a 3,4 2,25 a 2,35 0,65 a 0,7 0,09 0,06
5. CÁLCULO DE CARGA
66
CL
6.1. Cálculo da adição de elementos
1º) Calcular a quantidade de elemento que falta para acertar o teor.
Ex. Supondo nosso cálculo de carga anterior, calcular:
• O teor de Si necessário para o acerto:
% desejado - % obtido = 2,3 (médio) – 1,66 = 0,64%
• O teor de Mn necessário para o acerto:
% desejado - % obtido = 0,675 (médio) – 0,329 = 0,346
2º) Verificar o teor do elemento que se quer aumentar no ferro liga, na
composição emitida pelo fornecedor.
No exemplo considerar 75% de Si no Ferro-Silício e 75% de Mn no Ferro-
Manganês.
C.Q. %C %Si %Mn %P %S
Obtido 3,531 1,66 0,329 0,093 0,059
Desejado 3,25 a 3,4 2,25 a 2,35 0,65 a 0,7 0,09 0,06
6. CORREÇÃO DO BANHO LÍQUIDO
67
CL
6.1. Cálculo da adição de elementos
3º) Verificar o rendimento do elemento no momento da adição (normalmente informado
pelo fornecedor). Iremos considerar para ambos ferro-liga um rendimento de 80%.
4º) Utilizar a fórmula:
Proporção = Quantidade de elemento que falta para acertar o %
Quantidade do elemento no ferro-liga X Rendimento
100 100
Ex. Si:
0,64 = 1,067%
0,75 x 0,8
Ex. Mn:
0,346 = 0,577%
0,75 x 0,8
Os resultados nos indicam que precisamos de 1,067% de Ferro-Silício e 0,577% de Ferro-
Manganês adicionados na carga ou no FoFo líquido para acertar o teor (%) desses
elementos.
6. CORREÇÃO DO BANHO LÍQUIDO
68
CL
6.1. Cálculo da adição de elementos
5º) Calcular o peso das Ferro-ligas. Basta transformar a porcentagem em quilos.
Ex. Supondo que a carga calculada pesa 500 kg:
Si
500kg � 100%
x (kg) � 1,067%
X = 500 x 1,067 = 5,33 kg. Portanto precisamos adicionar 5,33 kg de Fe-Si.
100
Mn
500kg � 100%
x (kg) � 0,576%
X = 500 x 0,576 = 2,88 kg. Portanto precisamos adicionar 2,88 kg de Fe-Mn.
100
6. CORREÇÃO DO BANHO LÍQUIDO
69
CL
Exercícios
1) Dada a C.Q. estimada (exercício da aula):
Acerte a C.Q. da carga como o sugerido em aula (60% de gusa 25% de retorno e 15%
de sucata de aço) para produzir 500kg FoFo. Rendimento das Fe-ligas e fornos
(tabelas 4.1 e 4.2 slides da aula). Lembrar-se de fazer a correção do banho líquido.
estimada %C %Si %Mn %P %S
min 3,25 2,25 0,65 0,09 0,06
máx 3,4 2,35 0,7 0,09 0,06
C.Q. Carga %C %Si %Mn %P %S
Gusa 4,1 1,8 0,3 0,1 0,06
Sucata aço 0,15 0,15 0,5 0,05 0,05
Retorno 3,5 2,2 0,45 0,09 0,06
70
CL
Exercícios
2) Dada às composições das matérias primas (tabela abaixo):
Dados também o rendimento das Fe-ligas e fornos (tabelas 4.1 e 4.2 slides da aula),
Calcular a carga a ser adicionada no forno a indução para produzir uma tonelada de
Ferro Fundido Branco Hipoeutético conforme descrito:
Composição química: C = 2,50%; Si = 1,15%; Mn = 0,30%; P = 0,06%; S = 0,03%;
Ceq = 2,88%. Lembrar-se de fazer a correção do banho líquido.
3) Qual a necessidade de calcular a carga antes de adicionar ao forno?
4) Quais as principais etapas do cálculo de carga?
5) Como é feito o acerto das cargas?
C.Q. Carga %C %Si %Mn %P %S
Gusa 4,1 1,8 0,3 0,08 0,04
Sucata aço 0,15 0,15 0,2 0,04 0,02
Retorno 3,5 2,2 0,45 0,06 0,03
71
7. Fornos na Fusão de Metais
7.1. Introdução.
• Forno é um equipamento para fundir metais.
Um forno de fusão pode ser definido como uma ____________que deve
aquecer um dado _____________, de _______ (composição química)
determinada ou especificada, até a ____ (temperatura de vazamento), com
____________ e __________ econômica especificadas. São esses cinco
fatores que permitem determinar o processo de fusão ótimo para uma dada
fundição.
• Escolha de Combustível
Substâncias combustíveis: geralmente utilizados para processos de fusão,
refino e processos onde o problema da CQ pode ser controlado
adequadamente.
Aquecimento elétrico: _____________________________, liberdade na
escolha de refratários e controle da CQ, sendo adequado para
______________de ligas sensíveis às ΔCQ (_________________).
OBS.: existem materiais e vídeos sobre fornos no site! CL
72
7. Fornos na Fusão de Metais
7.1. Introdução.
• Baixas Eficiência
Geralmente fornos trabalham com ____________________.
Isso, se deve ao fato de que FORNOS trabalham em
______________________, muitas vezes superiores a 1000ºC e
emitem __________ com temperaturas acima de 1000ºC, que
resulta numa perda significativa de calor pelas chaminés.
• Velocidade de fusão
É determinada pela __________,_____________, condições
_________ _________ e _________________________
requeridas. Ex. fornos de cadinho aquecidos a combustível
fundem mais lentamente que fornos de soleira, e fornos de
resistência são mais lentos que fornos de indução a arco. CL
73
7.2. Tipos de Fornos Usados na Fusão de Metais.
FORNOS A COMBUSTÍVEL - _______________________________________
� CUBILÔ
� FORNO DE CADINHO (CRISOL)
� ROTATIVO
� REVÉRBARO
� CONVERSORES
FORNOS ELÉTRICOS - _______________________________________
� A ARCO DIRETO
� A ARCO INDIRETO
� A RESISTÊNCIA
� A INDUÇÃO
� ESPECIAIS
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
74
7.2.1. Fornos a combustível.
CL
Forno COMBUSTÍVEL Aplicação Características
Faixa T 
[ºC]
Capacidade
V. de 
fusão
Cadinho 
(CRISOL)
Gás, óleo, 
carvão
FºFº, aço, ligas de
Al, de Mg e de Cu
Cadinhos construídos em argila e grafita,
ou carbeto de Si ligado com C. 3 classes:
extração por levantamento; extração por
empacotamento; basculante.
200
<T<
1400
10kg – 1T
Até 150
[kg/h]
Reverberação 
(Soleira)
Gás, óleo, 
carvão Não ferrosos
Teto deflete a chama e os produtos de
combustão para o Metal Líquido.
600
<T<
1650
50kg – 5T
Até 10
[T/h]
Reverberação 
(Rotativo)
Gás, óleo, 
carvão
FºFº cinzento ligado 
e maleável, ligas de 
Cu e de Al
Maior eficiência que o Soleira e desgaste
mais uniforme do refratário.
800
<T<
1500
500kg – 25T
Até 5
[T/h]
Conversor Ar (O2)
refino de Fe pré-
fundido e aço
Normalmente utilizado em siderúrgicas
integradas.
1300
<T<
1650
5T – 50T
Até 100 
[T/h]
Cubilô carvão FºFº
Forno de cuba vertical. Até a década de 70
respondia por 90% da produção de FºFº.
Atualmente considerado em extinção ainda
responde por 2% de todo metal
produzindo. Usado aos pares.
1300
<T<
1500
*
Até 20 
[T/h]
7. Fornos na Fusão de Metais
NOTA: significado Reverberação - ________________________________
75
7.2.2. Forno de CADINHO (CRISOL).
Atualmente o processo de forno de cadinho é de grande
_____________ e de grande variedade de opções em
relação aos metais fundidos, tipos de combustíveis e
técnicas de processamento.
• Alumínio, bronze, latão, cobre, ferro dúctil e cinza, aços,
magnésio, ligas de níquel, ligas refratárias entre outros
tipos de metais.
• O aquecimento para fusão dos metais inclui combustíveis
tipo: carvão, coque, eletricidade, gases (natural, propano,
etc.) e líquidos (diesel, óleo queimado).
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
76
7.2.2. Forno de CADINHO (CRISOL).
Funcionamento:
Cadinho consiste num recipiente construído de ______________
_________, argila e grafite que são usados dentro de uma
camada de revestimento de refratário equipado com sistema de
aquecimento por meio ________________________, etc. e
sistema basculante para vazamento do metal líquido através de
um bico.
• O combustível ______________________ com o metal líquido.
• Normalmente o metal líquido é vazado em panelas (caias) ou o
cadinho contendo o metal líquido é ______________________
________ e transportada para a operação de preenchimento
dos moldes. CL
7. Fornos na Fusão de Metais
77
7.2.2. Forno de CADINHO (CRISOL).
• Observa-se no corte em secção 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.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
78
7.2.2. Forno de CADINHO (CRISOL).• Podem ________________para facilitar o vazamento, ou pode ter o _______
______ por meio de tenazes adequadas para efetuar o vazamento do metal
líquido contido no mesmo.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
79
7.2.2. Forno de CADINHO (CRISOL).
• Abaixo, um tipo de forno cadinho para fusão do bronze. Neste tipo de forno
para bronze a tampa está situada ao nível do solo, construído num _______,
de modo que possa se extrair facilmente do cadinho o metal fundido, como
auxílio de uma concha.
• Na parte inferior temos o queimador, junto há uma entrada de ar forçado,
procedente de um ventilador elétrico. A chama sobe entre a parede refratária
e o cadinho, saindo pela parte superior do forno.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
80
7.2.2. Forno de CADINHO (CRISOL).
DESVANTAGENS:
• Em fornos aquecidos por carvão, deve-se tomar cuidado no
_________________________________, para evitar umidade
(desprendimento do vapor de água ____________ o cadinho.
• Da mesma maneira evita-se o abastecimento do forno com
coque de ______ _______________, pois o ar alcançaria a
superfície do cadinho, _____________.
• Em fornos com calefação a óleo, a oxidação dos cadinhos é
devida (também) frequentemente ao mal funcionamento dos
queimadores, ao não pulverizar corretamente o combustível.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
81
7.2.3. Forno Revérbero (soleira) e Forno rotativo de eixo fi xo .
Fornos rotativos e reverberatórios, normalmente de grande
porte, são utilizados por algumas fundições que trabalham
com ______________________________.
Usado geralmente para todo tipo de ferros fundidos
(especialmente fundidos cinzentos ligados e maleáveis) e
ligas de cobre e de alumínio. Se tem perdas de ______.
Na 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.
Nota: Também existem F. Rev. aquecidos por arco elétrico.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
82
7.2.3. Forno Revérbero (soleira) e Forno rotativo de eixo fi xo .
Funcionamento:
Combustão incompleta do carvão:
2C+O2=2CO
Este óxido é queimado com ar secundário insuflado, completando a reação:
2CO+O2 = 2CO2
Reação _____________, desprendendo ________ para o
funcionamento do forno. O calor se transmite por radiação, isto é, pela
__________ da abóbada e as paredes do forno, distribuindo-se pela
soleira.
Nesses fornos o carvão não está em contato com o metal, logo não se
produz um aumento no teor de ________ no ferro.
NOTA: ABÓBADA � parte superior do forno; SOLEIRA � ________________. CL
7. Fornos na Fusão de Metais
83
7.2.3.1. Forno Revérbero (Soleira).
A forma mais simples de um forno de reverberação é aquela
em que o teto_______a chama e os produtos de combustão
para a superfície do metal líquido. Amplamente utilizado na
fundição de metais não-ferrosos. (V. F1. 1)
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
84
7.2.3.1. Forno Revérbero (Soleira).
• Utilizado para fundir peças de grandes dimensões.
• Calefação feita a partir de hulha (60-80%C), carvão pulverizado, petróleo,
óleo diesel ou gás.
NOTA: Há um incentivo governamental na opção pelo ____________, menos
poluente, porém isto demanda, muitas vezes, a realocação física da fundição
para a proximidade de um gasoduto.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
85
7.2.3.2. Forno rotativo de eixo fixo.
A maior vantagem em relação ao Revérbero é o ________
mais __________________________.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
86
7.2.3.2. Forno rotativo de eixo fixo.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
87
7.2.3.2. Forno rotativo de eixo fixo.
Desvantagem : quando se usa
sucata leve de carga, as _______
de fusão ___________________
podem ser bastante elevadas. (V.
F1. 2)
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
88
7.2.4. Conversor.
Este tipo de equipamento ____ é normalmente usado na
fundição. É muito utilizado no ____________pré-fundidos e
na______________por meio de__________das impurezas
de ______________.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
89
7.2.4. Conversor.
Este tipo de forno não precisa de combustível, já que a alta
temperatura é alcançada e mantida, devido às reações
químicas que acontecem quando o oxigênio do ar injetado
entra em contato com o carbono do gusa líquido. Nesse
processo, há a combinação do oxigênio com o ferro,
formando o óxido de ferro (FeO) que, por sua vez, se
combina com o silício, o manganês e o carbono, eliminando
as impurezas sob a forma de escória e gás carbônico.
O tempo do ciclo, dura em média 20 minutos (V. F1. 3)
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
90
7.2.5. Forno CUBILÔ (cubilot).
Entre os vários tipos de fornos de fusão a combustível, o forno
cubilô é quase que exclusivamente utilizado na produção de
____________.
O consumo típico de coque é da ordem de 150 kg/ton. Com isso,
o ferro produzido no cubilô pode custar até a________________
________________, o que explica a sua não-desativação. Ainda
apresenta como vantagem o ___________________inicial
requerido para sua construção, pois é praticamente um forno
artesanal.
Descrição dos Componentes do Cubilô
• O cubilô é um forno ________ feito de chapa de aço, revestida
internamente por tijolos refratários.
• Diâmetro interno do forno pode chegar a cerca de 1,80m.
• Altura pode chegar a 15 metros.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
91
7.2.5. Forno CUBILÔ (cubilot).
Funcionamento:
O cubilô pode ser descrito como um forno de_____, funcionando
em ______________, onde o carvão/coque têm a função de ser
o elemento combustível e o_____________da carga metálica. O
mecanismo de fusão do cubilô se baseia na _________________
a partir do _______ soprado nas ventaneiras e define no forno
três regiões:
• zona de________________da carga metálica. (V. F1. 4)
• zona de__________(queima do coque) ou de____________de
elementos como silício e manganês que provocam o
______________________do banho. (V. F1. 5)
• zona de_______do coque ou de _______________. (V. F1. 6)
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
92
CL
7.2.5. CUBILÔ
93
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
7.2.5. CUBILÔ
Desvantagem: é um forno altamente _______________, de difícil controle,
principalmente quando se deseja produzir ferro com ____________________
e ______________. Assim, esse equipamento opera bem para produção de
ferros de baixa resistência ou em operação duplex com o indução. (V. F1. 7)
94
7.3. Fornos ELÉTRICOS.
Utilizados para a fusão de metais ________________________.
• Sob o ponto de vista do custo energético, a energia
térmica obtida quimicamente pela queima de
combustíveis comerciais é geralmente ___________
do que a obtida __________________________ em
calor.
• No caso da energia elétrica é ________o _________
__________________de energia à carga metálica do
forno.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
95
7.3. Fornos ELÉTRICOS.
• As formas de _____________ de ________________em _____________ de
interesse em processos metalúrgicos são*:
• Através da transferência de calor por _________________ a partir de
um ____________________gerado pela passagem de corrente em
um ______________;
• Através da _________________ à passagem de uma corrente
elétrica em um _________________;
• Por ________________________.
• Os dois primeiros promovem o ________________, isto é, de fora para
dentro, já no último ocorre o __________________, isto é de dentro pra fora.
*NOTA: outras formas de geração de calor ocorrem através do ___________
como no caso do aquecimento dielétrico aplicado para materiais não-condutores
e por _________________ para aquecer alimentos. Porém, estes métodos não
são utilizados para materiais metálicos.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
96
7.3.1. Fornos elétricos.
CL
Forno Aplicação Características
Faixa T 
[ºC]
Capacidade
V. de 
fusão
A arco direto 
(FEA)
Aço, aço ligas
Calor desenvolvido pela descarga elétrica em
forma de arco, entre os três eletrodos (corrente
trifásica) e o metal. O arco pode ser entre dois
eletrodos (c. bifásica) ou entre dois eletrodos e
a soleira (c. trifásica).
1200
<T<
1750
<200T
Até 40
[T/h]
A arco indireto
Ferro-ligas, ligas deCu
Calor é produzido por radiação do arco elétrico
gerado entre dois eletrodos.
1000
<T<
1750
<2T
Até 1
[T/h]
A resistência
Al e ligas leves de 
baixo Pf
É basicamente uma mufla de material refratário
com alojamentos para a resistência (fios de
Níquel-Cromo). Na mufla é alojado o cadinho de
grafite ou metálico.
<1000 <500kg
Até 50
[kg/h]
A indução
FºFº, aço e metais 
em geral
Existem F. a indução de baixa e de alta
frequência. Em ambos produz-se uma agitação
do banho devido a forças eletrodinâmicas. São
induzidas correntes parasitas (de Foucault) no
metal, produzindo um efeito de aquecimento.
600
<T<
1750
<35T
Até 2,5 
[T/h]
7. Fornos na Fusão de Metais
97
7.3.2. Forno ELÉTRICO A ARCO.
São os mais utilizados principalmente para a fundição de
_________, devido à sua flexibilidade de aplicação. Aplica-
se para fusão simples como à _______________.
7.3.2.1. Forno a ARCO DIRETO.
Consiste de uma carcaça cilíndrica de aço, montada sobre
um sistema que permite o ______________ do forno para
frente e para trás. O forno a arco direto pode fundir_______
_____________. Tem sua maior aplicação em aciarias para
fabricação de grandes quantidades de aço (pelo processo
ácido ou básico) e em fundições de grande porte.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
98
7.3.2. Forno ELÉTRICO A ARCO.
• A parte inferior do forno (ou soleira) é constituída de um
revestimento ________________ de natureza básica ou ácida;
as partes laterais bem como a cobertura ou abóbada, são
revestidas de tijolos a base de silício.
• Usado principalmente para a fusão de aços. Sua capacidade
pode chegar até ___________enquanto a velocidade de fusão
vai até______________e a temperatura de trabalho esta entre
__________ _____________
• Na fusão do ferro fundido, a carga é constituída, em geral, de:
____________ ___________.
• O controle dos teores de C e Si é feito mediante a adição de C,
na forma de ____________________.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
99
7.3.2.1. Forno a ARCO DIRETO.
Funcionamento:
O forno a arco direto utiliza o calor desenvolvido pela
______________em forma de______entre __________, ou
seja, os _____________ e _________.
Esse arco é gerado pela passagem da _____________
através do ar ________________que separa os dois pontos
entre os quais o arco é formado.
O arco elétrico pode saltar entre esses dois pontos. Desta
forma, a transferência de calor ocorre _________________
______. (V. F1. 8)
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
100
7.3.2.1. Forno a ARCO DIRETO.
Funcionamento:
A corrente elétrica também ________________________,
gerando um ______________________devido à inerente
______________ a sua passagem. Este aquecimento é em
menor proporção do que o oriundo pela formação do arco.
A Temperatura do arco corresponde à temperatura de
ebulição do material que constitui o eletrodo. No caso de
_________________, esta temperatura é de 4.197ºC
(estima-se que a temperatura no centro do arco está na
faixa de ______________________).
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
101
7.3.2.1. Forno a ARCO DIRETO.
• O banho metálico tem uma altura pequena e apresenta
uma___________________com a____________, muito
embora não haja agitação, as reações escória-metal são
ativadas pelo sobreaquecimento do leito e da grande
superfície de contato.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
102
7.3.2.1. Forno a ARCO DIRETO.
• A energia elétrica é suprida em_______________, sendo
transformada para baixas voltagens através de
____________, a partir dos quais é levada aos eletrodos
por intermédio de cabos flexíveis de cobre. (V. F1. 9)
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
103
7.3.2.1. Forno a ARCO DIRETO.
• Eletrodos de grafita possuem alta
resistência, além de elevada
condutibilidade elétrica.
• As condições de fusão são controladas
pela variação de voltagem e pelo ajuste
automático da posição ou altura dos
eletrodos.
• As dimensões do arco elétrico dependem
dos parâmetros elétricos e do mecanismo
de regulagem da distancia dos eletrodos
à carga.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
104
7.3.2.1. Forno a ARCO DIRETO.
• O ______ elétrico se caracteriza
por apresentar uma grande
______________________em um
_______________.
• A temperatura média no forno se
conserva_________, fazendo com
que um elevado______________
_________ se estabeleça entre o
arco e a carga.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
105
7.3.2.2. Características operacionais no Forno a ARCO DIRE TO.
O _____________ do forno pode ser feito por uma ________ localizada do lado
oposto ao da calha de vazamento. Em fornos de grande capacidade, a abóbada
pode ser________e o carregamento é feito pelo topo através de um “_______” .
(V. F1. 10)
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
Porta de 
carregamento
106
7.3.2.2. Características operacionais no Forno a ARCO DIRE TO.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
107
7.3.2.2. Características operacionais no Forno a ARCO DIRE TO.
Vantagens:
• Peças fundidas de _____________ devido ao melhor
controle de ________ do produto final devido ao fato do
metal não estar em _________ com _________________
resultantes de combustão;
• Fusão de qualquer tipo de _________;
• Menos espaço para instalação;
• Operados com maior ______________________.
Desvantagens:
• __________________________.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
108
7.3.3. Forno a ARCO INDIRETO ou ARCO LIVRE ou ARCO IRRADIANTE .
O arco é formado ______________e o _______para a
carga - é um forno pouco utilizado, principalmente devido
ao elevado custo dos eletrodos.
• O forno de arco indireto é ____________, e geralmente é
basculante.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
109
7.3.3. Forno a ARCO INDIRETO ou ARCO LIVRE ou ARCO IRRADIANTE .
• Usado 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.
• Sua capacidade pode chegar até 1000 a 2000 kg enquanto a velocidade de 
fusão vai até 1000 kg/hora. A temperatura de trabalho esta entre 1000 a 
1750ºC.
• O forno tem encontrado boa aceitação na fundição de __________________ 
_________ e na de ligas e metais não-ferrosos pesados.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
110
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
7.3.3. Forno a ARCO INDIRETO ou ARCO LIVRE ou ARCO IRRADIANTE .
111
7.3.3. Forno a ARCO INDIRETO.
Funcionamento:
Empregam dois ou três eletrodos para formar o arco
entre eles. O calor é gerado pelo ____________entre
_____________________, e é transmitido para a carga
___________ por _________, pois os eletrodos não
mergulham na carga. (V. F1. 11)
_________do arco feita _______________ (através de
dispositivos eletromecânicos ou hidráulicos). A medida
que os eletrodos se consomem, um deles se aproxima,
mantendo-se sempre o arco elétrico.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
112
7.3.3. Forno a ARCO INDIRETO.
Vantagens:
• O arco indireto é relativamente _______________. O que permite fácil
operação com mão-de-obra menos qualificada (os fornos trabalham com
voltagem constante e utilizam potência máxima durante quase toda a
corrida).
• Menor investimento no custo inicial e na instalação. Permitem a obtenção de
temperaturas elevadas. Na versão moderna, os fornos, permitem uma rápida
substituição de carcaças.
• Recomendáveis 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.
• Consegue-se um ___________________fundido mais rigoroso
• Adequado para evitar perdas no caso da fusão de materiais muito voláteis
(ex. Zn) ou muito oxidáveis.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
113
7.3.3. Forno a ARCO INDIRETO.
Desvantagem:
• O consumo ____________do que nos fornos a arco direto,
pois, apenas__________________irradiada chega ao material
a ser fundido.
• Somente pequenos fornos devido a limitação imposta pela
posição horizontal dos eletrodos, pois deve-se evitar esforços
elevados de flexão nos mesmos.
• O material que está sendo aquecido_____________do circuito
elétrico.
• Menor __________________decalor gerado para a carga. CL
7. Fornos na Fusão de Metais
114
7.3.4. Forno A RESISTÊNCIA.
Para______e como_______________, sendo sua capacidade reduzida.
• Para ligas leves de___________________, ex alumínio ou magnésio.
Funcionamento:
O aquecimento ocorre pela _________________________
geralmente através de fios metálicos que apresentam ___________
____________a passagem da corrente e de alto ponto de fusão, tais
como: Ni-Cr-Fe, Cr-Fe-Al, conhecidas comercialmente como
Kanthal, ou outros materiais resistivos como o carbeto de silício, o
silicato de Molibdênio e a grafita-molibdênio. A _________ faz com
que a __________seja ________ em ________________pelo efeito
________, semelhante aos chuveiros elétricos residenciais. No seu
interior é alojado um cadinho onde fica o metal para ser fundido.
(V. F1. 12) CL
7. Fornos na Fusão de Metais
115
7.3.4. Forno A RESISTÊNCIA.
• As resistências são geralmente montadas nas paredes
internas do forno, sendo suportadas por fôrmas refratárias
especiais.
• O aquecimento da carga e do banho ocorre,
efetivamente, por ______________________. Se o forno
contiver algum gás, a transferência também pode ocorrer
por _________.
• 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.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
116
7.3.4. Forno A RESISTÊNCIA.
Dois métodos bastante utilizados para regulagem de temperatura:
• ______________o dispositivo regulador do forno quando
a temperatura cai abaixo ou ultrapassa a temperatura
desejada;
• Ligamento e desligamento _____ somente parte das
resistências são ligadas ou desligadas, aumentando-se a
precisão da regulagem de temperatura.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
117
7.3.4. Forno A RESISTÊNCIA.
Vantagens:
• Bom controle de _________________.
• Regulagem de temperatura otimizada.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
118
7.3.4. Forno A RESISTÊNCIA.
Desvantagens:
•_____________________.
•Muito tempo para se chegar na temperatura de trabalho.
•Reparo ou trocas frequente das resistências.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
119
7.3.4. Forno A RESISTÊNCIA.
Fornos comumente utilizados para realizar TºTº de peças
metálicas. (V. F1. 13)
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
120
7.3.5. Forno a INDUÇÃO.
Da década de 80 para cá houve um
crescimento na utilização do F. a
indução, que vem gradativamente
substituindo o_________nas fundições
de estrutura média e principalmente o
Cubilô.
Funcionamento:
Embora existam diferentes tipos de
indução, o princípio de funcionamento
é o mesmo para todos os fornos dessa
modalidade. Operam sob o mesmo
princípio do transformador, em que é
passada uma corrente por uma______
____________________. CL
7. Fornos na Fusão de Metais
121
7.3.5. Forno a INDUÇÃO.
...Funcionamento:
O metal (ou o cadinho) funciona como
uma _________________, conforme
mostra a figura. Desta forma são
induzidos_______________________,
ou seja, correntes parasitas (correntes
de Foucault) no metal, que produz um
_________________________.
A profundidade S de penetração da
corrente é dependente da __________
de tal forma que a relação S/f1/2 é
constante para fundir o metal.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
122
7.3.5. Forno a INDUÇÃO.
Existem fornos de alta e baixa frequência. Comparando os fornos de
indução de baixa e de alta frequência se pode indicar que:
• A agitação é tanto _______, quanto mais ______ for a
frequência;
• A agitação do banho pode _______ a camada protetora de
escória e promover a inclusão de óxidos
• Os refratários duram ________ tempo nos fornos de baixa
frequência, devido à agitação do banho metálico.
• Na fase de arranque as correntes de alta frequência
desenvolvem __________que as de baixa frequência.
• As 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.
(V. F1. 14)
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
123
7.3.5.1. Forno a INDUÇÃO sem núcleo.
Também chamado de forno de indução a ________. Como o nome diz, possui a
geometria de um cadinho e ausência de ________________, quando o próprio
metal que se deseja fundir funciona como secundário. Trabalha a diferentes
frequências e está esquematizado nas Figuras.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
124
7.3.5.1. Forno a INDUÇÃO sem núcleo.
Princípio do transformador :
• O enrolamento primário é constituído
por uma bobina de cobre resfriada à
água;
• A bobina secundária do circuito é
constituído pela _______________.
• A câmara de aquecimento é um
cadinho refratário ou é constituída de
revestimento refratário (de natureza
básica) socado no lugar.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
125
7.3.5.1. Forno a INDUÇÃO sem núcleo.
O processo consiste em:
1) _________ o forno com sucata de aço ou liga a ser
fundida.
2) A seguir, se liga a corrente de _____ frequência 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 ____________ e está pronto para ser
vazado.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
126
7.3.5.1. Forno a INDUÇÃO sem núcleo.
• A corrente induzida no bloco metálico flui mais na periferia deste,
apresentando um decaimento exponencial à medida que penetra no
metal.
• Metais com _________________elétrica são mais fáceis de fundir.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
127
7.3.5.1. Forno a INDUÇÃO sem núcleo.
• Quanto ________ a capacidade do forno, ______ deve ser sua frequência de
operação, pois, o aumento da frequência diminui a profundidade de
penetração do campo magnético, reduzindo o aquecimento produzido por
corrente induzida na carga do forno.
• As correntes induzidas geram um movimento do banho que é positivo no
sentido de garantir uma homogeneização da massa líquida, mas que, se
excessivo leva a um desgaste acentuado do refratário.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
128
7.3.5.1. Forno a INDUÇÃO sem núcleo.
Desvantagem:
Apresentam um rendimento _______ ao do forno com
núcleo, variando de 75 a 85% em função da frequência
utilizada e do tipo de metal a fundir.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
129
7.3.5.1. Forno a INDUÇÃO sem núcleo.
Vantagem :
Oferecem excelente flexibilidade de aplicação a qualquer tipo de metal, desde a
fusão de metais não-ferrosos como na fusão de ferros fundidos e aços das mais
diversas composições.
Quando comparado ao forno a canal, o forno a cadinho ganha em versatilidade
pela possibilidade de trabalho com carga _______________e alteração da
composição da carga, embora - para melhorar seu rendimento - rotineiramente
______________o forno totalmente. Estes fatores explicam o amplo predomínio
do forno de cadinho em fundições que operam com fornos elétricos.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
130
7.3.5.2. Forno a INDUÇÃO com núcleo.
Também chamado de forno de indução com ______
_________, este forno possui um núcleo de aço magnético
- do tipo usado em transformadores - no qual é enrolada
uma bobina, normalmente tubo de cobre refrigerado à água.
Funcionamento:
A aplicação de uma diferença de potencial entre as
extremidades da bobina gera uma corrente alternada
(primária) que _______ um campo eletromagnético
alternado no canal preenchido pelo metal. Assim a potência
gerada no secundário depende da corrente que circula, da
resistividade elétrica e da permeabilidade magnética do
metal. A geometria do forno leva à formação de um canal,
como esquematizado na Figura.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
131
7.3.5.2. Forno a INDUÇÃO com núcleo.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
O canal deve conter
metal___________para
facilitar a fusão e evitar
entupimento do mesmo.
Isto vai exigir a
existência deum_____
__________e reduzir a
flexibilidade, limitando
alterações constantes
na composição química.
(V. F1. 15)
132
7.3.5.2. Forno a INDUÇÃO com núcleo.
São preferidos para a fusão de metais__________, embora
também apliquem-se à fusão de ferros fundidos. Mas
também são utilizados para a fusão de ligas de Cu, Zn ou
Al.
Vantagem:
Apresenta elevado rendimento de funcionamento, pois
aproveita_________da energia alimentada e não necessita
de muita energia elétrica para manter o metal em fusão.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
133
7.3.5.2. Forno a INDUÇÃO com núcleo.
Desvantagem:
O maior inconveniente do forno é que necessita a
permanente manutenção de metal líquido no canal do forno,
o que traz duas consequências:
• Impõe a contínua utilização do forno - _________- ou, ao
menos, durante os horários de não-funcionamento,
manter ligada parte da energia para manter fundido o
____________;
• Para iniciar-se a operação do forno (ou para mudanças
do tipo de metal): deve-se então dispor de um
____________para fundir o metal necessário à formação
do canal.
CL
7. Fornos na Fusão de Metais
134
Exercícios:
1. Como pode ser definido um forno?
2. Qual a maior vantagem do aquecimento elétrico em relação ao combustível?
3. Por qual motivo se diz que fornos trabalham com baixa eficiência?
4. quais os principais fornos a combustível?
5. quais os principais fornos elétricos?
6. Entre os fornos convencionais a combustível qual é o com maior taxa de fusão?
7. Cite duas vantagens do forno cadinho.
8. Como se transmite o calor nos fornos revérbero?
9. Por qual motivo o nome revérbero?
10.Qual a vantagem do forno rotativo em relação ao revérbero?
11.Qual a utilização de um conversor?
12.Descrever um forno cubilô.
13.Qual a maior desvantagem do forno cubilô?
14.Entre os fornos convencionais elétricos qual é o com maior taxa de fusão?
CL
135
Exercícios:
15.Quais as formas de conversão de energia elétrica em calor?
16.Como é gerado o calor dentro do FEA direto?
17.Como é gerado o arco no FEA?
18.A temperatura no centro do arco é suficiente para fundir a carcaça do forno?
19.Qual a característica do arco elétrico?
20.Como é feito o carregamento do FEA?
21.Qual a principal desvantagem do FEA?
22.Como forma o arco no FEA indireto?
23.Qual desvantagem do FEA indireto em relação ao direto?
24.Qual a aplicação dos fornos a resistência?
25.Qual o funcionamento dos fornos a resistência?
26.Qual as vantagens dos fornos a resistência?
27.Qual o funcionamento dos fornos a indução?
28.O forno a indução é pouco usual?
CL
136
8. Materiais Refratários
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8. Materiais Refratários
8.1. Definições.
• “Material __________, natural ou artificial, conformado ou não,
geralmente _________________, que retém a forma física e a
identidade química quando submetido a _________________”
ABNT NBR 8826.
• São materiais, usualmente não metálicos, usados para
suportar altas temperaturas, mantendo um desejado grau de
integridade _______________nas condições de uso (incluindo
tensões, abrasão, choque térmico, ataque químico);
• Diversas normas internacionais estabelecem que a
temperatura mínima que o material refratário deve resistir é de
_____________.
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8. Materiais Refratários
8.2. Utilização.
São utilizados em ___________ de fornos, incineradores e reatores.
• Tijolos ( e telhas) preformados e tratados a altas
temperaturas;
• Tijolos não calcinados e/ou quimicamente tratados;
• Cimentos e massas refratárias;
• Grãos (areia) refratários.
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8. Materiais Refratários
8.2. Utilização.
Materiais refratários são fabricados em variadas combinações e formas,
dependendo das suas aplicações, e geralmente são:
• Resistentes a altas temperaturas e suas variações;
• Resistentes à ação de fundidos de escoria, fundidos
vítreos, gases quentes, etc.;
• Resistentes aos carregamentos severos em condições
de serviço;
• Resistentes a ___________________;
• Conservadores de calor;
• De _________coeficiente de ___________________;
• Não contaminantes de cargas (______________);
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8. Materiais Refratários
8.2. Utilização.
Refratários de paredes para o
interior de um forno, equipado
com blocos de queimadores
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8. Materiais Refratários
8.2. Utilização.
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8.2. Utilização.
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8.2. Utilização.
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8.2. Utilização.
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8.2. Utilização.
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8.2. Utilização.
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8.2. Utilização.
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8.2. Utilização.
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8.2. Utilização.
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8.2. Utilização.
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8.2. Utilização.
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8. Materiais Refratários
8.3. Medição da Refratariedade.
• A _______________é medida através do equivalente cone
pirométrico (ECP) e do seu correspondente em °C;
• O material em teste é moldado em um pequeno cone
padrão e seu amolecimento é comparado com cones
iguais de materiais padrão, cada um com seu número de
refratariedade;
• Obtém-se o equivalente que se deforma de maneia mais
próxima.
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8. Materiais Refratários
8.3. Medição da Refratariedade.
(V. F1. 16)
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8. Materiais Refratários
8.4. Propriedades.
• _______________________:
Temperatura na qual o refratário falha suportando seu
próprio peso � Teste da pirâmide (refratário cônico).
• ______________:
Afeta a estabilidade da estrutura do forno. Precisão nas
dimensões é necessária, afetam o ajuste entre os
refratários, a fim de minimizar espaço entre junções de
tijolos refratários.
• ______________________:
Um aumento na densidade aumenta na estabilidade, na
capacidade térmica, e na resistência à penetração de
escória.
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8. Materiais Refratários
8.4. Propriedades.
• __________________:
Baixas porosidades permitem menor penetração de
matérias fundidos.
• _____________________________________:
Deve apresentar resistência à abrasão durante o manuseio
dos refratários.
• __________________________________________:
Não deve deformar-se sob a ação de tensões térmicas
através do tempo.
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8. Materiais Refratários
8.4. Propriedades.
• ____________________________________________:
Resistir a mudanças permanentes do refratário durante
serviço (devido a reações químicas, as dimensões podem
ser alteradas� produzindo novas composições e novas
propriedades). Geralmente ocorre em altas temperaturas.
• _____________________________:
Geralmente os refratários, com aquecimento ou
resfriamento, sofrem transformações de fase, onde sofrem
expansão ou contração.
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8. Materiais Refratários
8.4. Propriedades.
• ____________________________:
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 tratamentotérmico e para
ligas leves.
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8. Materiais Refratários
8.5. Classificação química de materiais refratários.
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8. Materiais Refratários
8.5. Classificação química de materiais refratários.
• Refratários Ácidos: Si-aluminosos, Aluminosos e Silicosos;
• Refratários Básicos: Ca-Mg, Mg-Cr e outros;
• Refratários Especiais e Isolantes.
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8. Materiais Refratários
8.5. Classificação química de materiais refratários.
Refratários ácidos : __________________________
• São fabricados com argila refratária com EPC entre 15 (1430ºC)
e 33 (1740ºC), contendo (após calcinação) entre 10 e 50% de
Al2O3;
• As matérias primas são argilas refratárias (fire clays) com ECP
maior que 15 e constituídas essencialmente de caulinita
(Al2Si2O5.(OH)4), incluindo algum flint clay e ball clay.
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8. Materiais Refratários
8.5. Classificação química de materiais refratários.
Refratários ácidos : _____________________________
• São fabricados tijolos, massas e cimentos refratários;