FUNDIÇÃO

1. Introdução

O objetivo deste documento é descrever de maneira simples e de fácil compreensão a definição, composição, operação e utilidade de um forno do tipo cubilô (ou cubilot). Visando proporcionar aos leitores noções básicas de produção do ferro fundido utilizando este tipo de processo.

2. Considerações gerais

É possível encontrarmos diversos tipos de equipamentos ou fornos utilizados para a fusão dos metais e preparo das ligas, sendo que alguns podem ser aplicados a qualquer tipo de liga enquanto outros são mais indicados para um metal ou liga específico.

O ferro fundido é uma liga de ferro carbono, bastante utilizada em construção mecânica para a confecção de peças com forma mais complicada.

O método mais utilizado para fusão de ferro fundido é o que utiliza o forno do tipo cubilô. Processo este que é caracterizado por ter alta eficiência térmica, reduzido investimento, baixo custo do material produzido e alta capacidade de produção.

Porém deve-se levar em consideração que o cubilô não produz um material de grande uniformidade, do ponto de vista de composição química, mesmo com os melhores controles da operação. A temperatura do metal líquido também não é fácil de controlar, de modo que, normalmente o cubilô é empregado na fundição de peças com menor responsabilidade com relação à qualidade. Para ferros fundidos, onde as propriedades químicas e físicas devam estar dentro de rigorosas especificações o equipamento de fusão mais indicado é o forno elétrico a arco.

3. Descrição e características dimensionais

O cubilô é um forno vertical feito de chapa de aço, revestida (internamente) de tijolos refratários; a parte superior é aberta e o fundo consta de um par de portas de ferro fundido cuja finalidade é permitir a remoção dos resíduos que sobram após cada corrida. O fundo do forno durante a operação fica coberto por uma camada de até 5 cm de uma mistura socada de areia e tijolos refratários moídos de modo a formar uma proteção contra o metal líquido Aproximadamente 10 a 15 cm do fundo, está colocada a bica de vazamento, geralmente circular e de 10 a 35 mm de diâmetro. Um furo de 12,5mm pode, por exemplo, descarregar cerca de 5 toneladas de metal líquido por hora.

Ao furo é anexada a calha de vazamento que conduz o metal à panela de fundição.

Mais acima, geralmente do lado oposto, é colocada a bica de escória, numa altura tal que permita formar um reservatório para o metal líquido; esse reservatório constitui o cadinho do forno, cuja altura dependerá do tipo de trabalho; se a fundição for de peças leves, exigindo ininterruptamente pequenas quantidades de metal, a altura pode ser pequena; ao contrário, tratando-se de peças pesadas em que é conveniente o armazenamento de maior quantidade de metal, então a altura do cadinho deve ser grande. Acima do cadinho envolvendo o cubilô, está situada a caixa de vento, onde o ar, enviado por um ventilador, penetra por aberturas chamadas ventaneiras, praticadas na carcaça (chapa e refratário) do forno, chocando-se com a cama de coque, de modo a terem-se pressões variáveis de acordo com o diâmetro do cubilô. As ventaneiras podem ter secção circular promovendo uma fácil operação, quadrada ou retangular que são melhores para o processo de fusão, porém entopem facilmente. O plano das ventaneiras não deve estar a mais de 50 a 60 cm acima do fundo do forno, para evitar alta absorção de carbono.

O carregamento do forno é feito pela parte superior, através da porta de carga. A altura recomendada para esta porta é de 5 a 6 metros, para que sejam aproveitados os gases quentes ascendentes, para pré-aquecer a carga. Se o carregamento for manual, constroem – se na altura da porta de garça, uma plataforma, desnecessária para o caso de carregamento mecânico.

Algumas fundições a fim de habilitar-se a futuras expansões instalam o cubilô com maior diâmetro da carcaça, lançando mão do artifício de reduzir o diâmetro interno do forno, pelo aumento da espessura da parede de refratário, principalmente na zona de fusão, isto é, logo acima das ventaneiras e até uma altura de 1,50 a 2,00 metros.

A regra certa para fixar a dimensão do cubilô seria a da escolha do menor cubilô que pudesse dar o rendimento satisfatório, desde que este satisfizesse todos os fatores de produção. Entretanto, não se deve confundir a dimensão interna ótima do cubilô, para uma dada produção, com a melhor dimensão da carcaça, a qual deverá permitir, não só expansões futuras como também possibilitará períodos de operação mais longos. Assim posto é de toda conveniência a escolha de um cubilô, de carcaça apresentando diâmetro grande e operando com espessura de revestimento compatível com as condições em que irá operar. Para a escolha do cubilô são fatores decisivos:

a) Produção horária mínima e máxima, esta última dentro das previsões de expansão;

b) Tempo em que o Cubilô irá funcionar, o que determinará a espessura do refratário;

c) Tipo da sucata usada, e suas dimensões.

4. Bocais

4.1 Bocal de corrida

É formado em geral por tijolos cúbicos, contendo um furo cônico, com abertura de 10 mm na face interna e com 25 ou 35 mm na face externa, dependendo da vazão do cubilô.

Este bloco em geral sílico-aluminoso, deve ser assentado nas paredes do cubilô, com argila de alta qualidade, e por operário especializado. As juntas devem ser bem protegidas, e em volta do bloco o socamento tem que ser feito de modo o mais seguro e uniforme possível.

4.2 Bocal de escória

O bloco para este pode ser o mesmo de furo de corrida, com a única diferença que o furo menor não deve nunca ser inferior a 35 mm de diâmetro. É comum, os forneiros utilizarem o mesmo tipo de bloco do vazamento executando somente um alargamento do furo menor.

Uma pequena queda da parede inferior da bica, logo a seguir, a saída do tijolo refratário, permite melhor condição de operação, pois, não há perigo de levar escória para o interior do bloco, no momento do fechamento desses furos. A fig.1 mostra alguns tipos de tijolos para bica.

5. Zonas do forno cubilô

O forno cubilô apresenta 4 zonas típicas:

 Zona de fusão;

 Zona do cadinho;

 Zona