Cubilot Vol 01

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  • 5/10/2018 Cubilot Vol 01

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    Publicacao TecnicaCubilo-.FUNDICAO

    -... Volume t - .

    senar-rnq

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    Surnario

    lntroducaoPrlnclpio de funcionamento quanto ao aspecto terrnico 91 Cubil6 de ar frio - Consideracoes gerais 91.1 Fatores e criterios de funciona mento 101.2 Limites de utilizacao 112 Estudo de alguns fatores de funcionamento 142.1 - Temperatura de fusao das cargas 142.2 - Quantidade de calor necessaria para a fusao e 0 sobreaquecimen-

    to das cargas rnetalicas 142.3 - Calor de cornbustao do coque 152.4 - 'Iransrnlssao do calor 192.5 Temperatura de cornbustao ."................... 192.6 Distribuicao das temperaturas 202.7 Velocidade de cornbustao do coque 232.8 Velocidade de fusao das cargas metalicas 242.9 Rela

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    P rincipia de funcionamentaquanta ao aspecto terrnico

    1 ~ Cubil6 de ar frio - Consideracoes geraiso forno cubilo e um equipamento de fusao que, a partir de materias-prirnas

    rnetalicas ferrosas trias. permite obter-se, por aquecimento e reacoes ffsico-qufmicas,ferro fundido Ifquido com cornposicao, vazao e temperatura determinadas.

    o combustivel utilizado e 0 coque e a cornbustao e acelerada por injecao dear que pode ser frio ou quente e, algumas vezes, enriquecido por oxiqeriio. 0 revesti-mento pode ser acido. basicoou neutro.

    Em cornparacao com outros tipos de fornos de fusao. 0 cubil6 apresenta umgrande interesse econornico. resultando do contata direto entre 0 coque e 0 metala ser fundido.

    o cubil6 de ar frio e de concepcao e realizacao bastante simples. A sua opera-9.30 obedece a prindpios relativamente pouco complicados. Resulta, as vezes, queo fundidor, depois de alguns ensaias em condicoes de funcionamento normal, estabi-liza de uma vez por todas, as modalidades de operacao. Ele admite porcentagens da-das de coque e de perdas globais por fusao, sem distinguir cada elemento, e aindacargas rnetalicas tao iderrticas quanto posslvel. Finalmente, confiante nos bons resul-tados medics obtidos, 0 fundidor nao se preocupa mais em modificar as condicoesde funcionamento do seu cubil6.

    Surge a variacao imprevista de urn unico fator e tudo se desregula. Contudo,se a temperatura do metal Ifquido permanece suficientemente para vazar os moldes,se 0 aspecta externo e a usinabilidade nao prOVOCZ.lreclamacoes do cliente, 0 fundi-dor se adapta a estas novas condicoes de funcionamento.

    "Para que aquecer mais ja que a temperatura e suficiente para vazar os mol-des? Oesta maneira, economizo combustfvel". E, consequenternente. aumentam asperdas em silicic e rnanqanes cujo preco de substituicao e mais elevado que 0 do co-que consumido a menos. Finalmente,e bem evidente que, operando 0 cubil6 destamaneira errada, 0 fundidor nunca podera pretender fabricar economicamente pecasde ferro fundido de alta qualidade.

    Convenientemente operado, 0 cubil6 de ar frio produz ferro fundido:

    cuja qualidade metalGrgicae satistatoria, desde que se utilizemmaterias-prirnasjudiciosamente escolhidas;

    cuja vazao regular corresponde a uma prcducao determinada; cuja temperatura e suficientemente elevada para permitir eventuais tratamen-tos no estado Ilquido e conservar fluidez adequada ao vazamento de pecasde uma dada espessura.

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    E , portanto, rnuito importante compreender bem 0 que se passa dentro do cu-bilo para deduzir certas regras imperativas de operacao. Obviamente, nao e possfvelestudar com rigor cientffico os diferentes fen6menos que se produzem, pois se co-nhece com exatidao apenas 0 que se passa na porta de carga, nas ventaneiras, nooriffcio de sangria, no canal de esc6ria e na charnine. Tambern e possivel, ap6s termi-nar a tusao. observar 0 desgaste dorevestimento refratario no cubil6 ja frio.

    Alguns fen6menos podem ser determinados fora do cubil6: temperatura de fu-sao do ferro fundido, calor de fusao. temperatura de cornbustao do coque etc.

    Este conjunto de observacoes conduz a formular hip6teses mais ou menos exa-tas, das quais, apesar da irnprecisao, sao deduzidas regras de operacao bem defini-das. A experiencia confirma diariamente que 0 cubil6 nao funciona em boas condi- .coes quando estas regras nao sao observadas.1.1 - Fatores e criterios de funcionamento

    Estuda-se, a seguir, unicamente 0 funcionamento do cubil6 de ar frio com re-vestimento sflico-argiloso.

    No cubil6 esquematizado pela figura 1:ENTRADASMoteriosrnetdlicosCoqueCo l cari 0

    RevestimentorefrotdrioA r

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    ,SAIDAS~---------- ...~ Fumo~as

    Fig.l

    Ferrofundido

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    Introduzem-se: rnaterias metalicas frias coque calcario revestimento (reparacaol arObtem-se: ferro fundido Ifquido esc6rias furnacesDeterminam-se: os fatores de funcionamento:- peso, natureza, cornposicao e estado das cargas rnetalicas- peso e caracterfsticas do coque- peso e cornposicao do calcario=vazao de ar os criterios de funcionamento:a producao horaria de ferro fundido Ifquidoa temperatura do ferro fundido na bica .a cornposicao do ferro fundido na bica

    e ainda:o peso e a cornposicao da esc6riaa vazao. a temperatura e a cornposicao das fumacas.

    1.2 - Limites de utllizacaoPara completar a caracterizacao do cubil6, e necessario definir seus limites deutilizacao.a) Producao

    A producao horaria normal e dada pela formula:P 6 D2P vazao de ferro fundido lfquido em T Iho diarnetro interno do revestirnento em m.Pode ser eventualmente reduzida ate P = 4 D2Um cubil6 industrial nab deve ter um diarnetro interne inferior a 600 mm.Portanto, a prcducao minima de um cubil6 e de 1,5 t/h.

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    Par razoes econ6micas e de qualidade do ferro fundido, recomenda-se umaduracao rnfnima de funcionamento de tres horas. Resulta que a producaode um cubil6 industrial nao deve ser inferior a cinco toneladas por fusao.Quando a curacao da fusao e inferior a tres horas, 0 consumo de coquetorna-se exagerado, como mostra 0 diagrama da figura 2, que foi estabele-cido a partir dos seguintes dados:010U-o 30t1)~ (1)E"O 25(1) 1 8(1) u- 20::I :::Icr"Oo 0u0. 151) 0"0~ E 100u

    \ \ t\\~ r-,-,

    ~r---. I. . . . . _ _

    '1. . . _ _ _ c,r-- 32 3 4 5 6 7 8 9 10

    Durccdo do fusdo em horosFig. 2 .

    , - Curva n .o1 2 3

    Altura do pe de coque em m 1,70 1,50 1,40Coque por carga em % 15 12 10

    Uma vez em funcionamento, 0 cubil6 fornece ferro fundido de maneira con-tinua, sem possibilidade pratica de parar. Este carater continuo de producaoimplica numa orqanizacao na qual a cadencia de rnoldacao e dependentsda vazao do cubil6;

    b) Composicao do ferro fundido na bicaA carburacao e a sulfuracao sao dais fenomenos que caracterizam 0 fun-cianamento do cubil6, limitando a possibilidade de se obter baixos teoresem carbona e enxofre. .o quadro seguinte mostra teares comuns em C e S que podem ser obtidospraticamente: r Funcionamento como a 50 % aco 50 a 100 % aco

    Coque nas cargas % 10 a 15 14 a 18Carbona % 3 a 3,6 2,4 a 3Enxofre % 0,08 a 0,14 0,10 a 0,16Perda em Si % 10 a 20 30 a 70Perda em Mn % 15 a 25 40

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    Consegue-se cornposicao regular fora dos perfodos perturbados como 0 inl-cio e 0 final da fusao, a introducao frequente de falsas cargas de coque,as paradas prolongadas do ar etc.;c) TemperaturaA temperatura e normal mente superior a 1.480C, com possibilidade de atin-gir 0 maximo de 1.550C;

    d) Modificacao da composicao do ferro fundido durante a mesma fusaoE posslvel modificar a cornposicao sob a condicao de fundir quantidade su-ficiente de cada qualidade de ferro fundido.Ressalta-se a dificuldade de transicao entre as varias qualidades;".- ~

    e) Natureza e estado das cargas rnetalicasE possfvel carregar materia is com teores em carbona muito variados, ferrosfundidos ou acos,Recomenda-se nao carregar:

    materiais muito oxidados, que dificultam a operacao do cubilo e baixam aqualidade do ferro fundido obtido; materiais muito pequenos: chapas muito finas, cavacos, os quais oxidam-serapidamente no cubilo se nao forem aglomerados previamente.As dirnensoes dos elementos da carga devem ser inferiores a 1/3 do diarne-tro interno do cubil6, para evitar engaiolamento;

    f) Ferros fundidos ligadosas ferros fundidos especiais com carbono muito baixo nao podem ser obti-dos no cubil6.Alguns tipos de ferros fundidos ligados podem ser elaborados.Elementos pouco oxidaveis como 0 niquel, 0 cobre e, eventual mente, 0 cromopodem ser carregados por cima.Elementos oxidaveis devem ser adicionados na panela quando 0eor naofor muito elevado;

    g) Extensao das possibilidades do cubil6Nos itens anteriores, consideramos apenas as possibilidades normais do cu-bil6 acido de ar frio.Estas possibilidades podem ser ampliadas atraves de rnodiflcacoes do cubi-16 ou de processos especiais:

    adicao de carbureto de calcic ou carbureto de sihcio nas cargas, para au-mentar a carburacao e a temperatura; dessulturacao do ferro fundido na bica ou na panela; anticadinho reaquecido ou nao. para facilitar a obtencao de carbona baixo; utilizacao de oxiqenio no ar ou no cadinho;

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    utilizacao de ar quente: revestimento neutro com resfriamento por aqua: revestimento basico com ar quente e resfriamento por aqua.2 - Estudo de alguns fatores de funcionamento2.1 - Temperatura de fusao das cargas

    Ouase todos os ferros fundidos cornecarn a fundir a 1.150DC aproximadamente.Esta temperatura pode baixar ate 950C no caso de ferros fundidos com alto teorem fosforo. 'A temperatura a qual a liga esta completamente Ifquida pode variar: de 1.150C, para os ferros fundidos euteticos: a 1.250DC, para os ferros fundidos cinzento