Forno
Basculante
Forno basculante de fusão de alumínio com capacidade para 25 toneladas por carga, queimadores regenerativos a gás natural, porta frontal 2×2 m e bica de vazamento lateral.
Visão Geral
Especificações gerais do forno basculante de fusão de alumínio de 25 toneladas.
Especificações Gerais
| Parâmetro | Especificação |
|---|---|
| Tipo de Forno | Basculante (Tilting), retangular |
| Capacidade | 25 toneladas de alumínio líquido |
| Temperatura de Trabalho | 700°C a 780°C |
| Temperatura Máxima | 1.050°C |
| Precisão de Temperatura | ±5°C |
| Taxa de Fusão | 4 a 6 ton/hora |
| Tempo de Ciclo | 4 a 6 horas |
| Combustível | Gás Natural |
| Consumo de Gás | ~52 Nm³/ton de alumínio |
| Potência Térmica Total | 5.500 kW (4 × 1.375 kW) |
| Ângulo de Basculamento | 0° a 95° |
| Sistema de Basculamento | Hidráulico (2 cilindros) |
| Porta de Carregamento | Frontal, 2.000 × 2.000 mm |
| Bica de Vazamento | Lateral, canal refratário |
| Volume Interno | ~14,5 m³ |
| Peso Total (vazio) | ~42.000 kg |
| Peso Total (carregado) | ~67.000 kg |
Ciclo Típico de Fusão
| Etapa | Tempo | Descrição |
|---|---|---|
| Pré-aquecimento | 30-60 min | Aquecer forno até 500°C |
| 1ª Carga | 10-15 min | Carregar ~8 ton de sucata |
| Fusão 1ª | 60-90 min | Fundir até alumínio líquido |
| 2ª Carga | 10-15 min | Adicionar ~8 ton |
| Fusão 2ª | 60-90 min | Fundir segunda carga |
| 3ª Carga | 10-15 min | Adicionar ~9 ton |
| Fusão 3ª | 60-90 min | Fundir terceira carga |
| Ajuste Temp. | 15-30 min | Homogeneizar 720-750°C |
| Escumagem | 10-15 min | Remover escória |
| Vazamento | 15-30 min | Bascular pela bica lateral |
Consumo por Carga
| Insumo | Consumo |
|---|---|
| Gás Natural | ~1.300 Nm³ (~52 Nm³/ton) |
| Energia Elétrica | ~150 kWh (auxiliares) |
| Fundente/Fluxo | ~50 kg |
| Perda por Oxidação | 2-4% (~500-1.000 kg) |
Estrutura e Carcaça
Carcaça em aço ASTM A36 com nervuras de reforço, anéis de rolamento e berços de apoio.
Carcaça Externa
| Componente | Material | Dimensão |
|---|---|---|
| Comprimento Externo | ASTM A36 | 6.200 mm |
| Largura Externa | ASTM A36 | 4.200 mm |
| Altura Externa | ASTM A36 | 3.800 mm |
| Chapas Laterais | ASTM A36 | Espessura 20 mm |
| Chapa de Fundo | ASTM A36 | Espessura 25 mm |
| Chapa do Teto | ASTM A36 | Espessura 16 mm |
| Nervuras de Reforço | ASTM A36 | Perfil T 200×100×12, esp. 500 mm |
| Anéis de Rolamento | AISI 4140 | Ø3.800 mm, seção 200×150 mm |
Dimensões Internas (após revestimento)
| Parâmetro | Medida |
|---|---|
| Comprimento Interno | 4.800 mm |
| Largura Interna | 2.800 mm |
| Altura Interna (banho) | 1.100 mm |
| Altura Interna (total) | 2.200 mm |
| Volume do Banho | ~14,8 m³ |
| Volume Útil (70%) | ~10,4 m³ |
| Capacidade | ~25.000 kg |
Berço de Apoio e Mancais
| Componente | Especificação |
|---|---|
| Berços de Apoio | 2 unid., aço ASTM A36, soldados |
| Rolos de Apoio | 8 unid. (4/berço), Ø400×300 mm, AISI 4140 |
| Mancais | SKF 22220, autocompensador de rolos |
| Lubrificação | Graxa EP, sistema centralizado |
| Chumbadores | M36×600 mm, classe 8.8, 16 unid. |
Revestimento Refratário
Múltiplas camadas projetadas para resistir ao alumínio líquido e minimizar perdas térmicas.
Camadas do Revestimento
| Camada | Material | Espessura | Função |
|---|---|---|---|
| 1ª (contato) | Concreto refratário 70% Al₂O₃ | 200 mm | Resistência ao Al líquido |
| 2ª (isolante) | Tijolo isolante leve (IFB) | 115 mm | Isolamento térmico |
| 3ª (isolante) | Manta fibra cerâmica 1.260°C | 50 mm | Isolamento complementar |
| 4ª (proteção) | Placa silicato de cálcio | 25 mm | Proteção da carcaça |
Espessura total do revestimento: ~390 mm (paredes) / ~400 mm (fundo)
Revestimento por Região
| Região | Material Principal | Espessura |
|---|---|---|
| Fundo (soleira) | Concreto 70% Al₂O₃ + IFB + manta | 400 mm |
| Paredes Laterais | Concreto 70% Al₂O₃ + IFB + manta | 390 mm |
| Parede Frontal | Concreto refratário + IFB | 350 mm |
| Teto (abóbada) | Concreto suspenso + manta | 300 mm |
| Bica de Vazamento | Concreto 85% Al₂O₃ | 150 mm |
| Linha de Escória | Tijolo alta alumina 80% Al₂O₃ | 230 mm |
Quantidades de Refratário
| Material | Quantidade |
|---|---|
| Concreto refratário 70% Al₂O₃ | ~18.000 kg |
| Tijolo isolante leve (IFB) | ~2.500 tijolos |
| Manta fibra cerâmica | ~60 m² |
| Placa silicato de cálcio | ~45 m² |
| Concreto bica 85% Al₂O₃ | ~500 kg |
| Tijolo alta alumina | ~1.500 kg |
| Argamassa refratária | ~800 kg |
| Ancoragens AISI 310 | ~200 peças |
Sistema de Aquecimento
4 queimadores regenerativos a gás natural com eficiência térmica superior a 65%.
Queimadores Regenerativos
| Parâmetro | Especificação |
|---|---|
| Tipo | Regenerativo, chama direta |
| Quantidade | 4 unidades (2 pares) |
| Potência por Queimador | 1.375 kW |
| Potência Total | 5.500 kW |
| Combustível | Gás Natural (PCI ~35,5 MJ/Nm³) |
| Pressão do Gás | 50 a 100 kPa |
| Vazão Total | ~560 Nm³/h (máx.) |
| Eficiência Térmica | >65% (com regeneração) |
| Meio Regenerativo | Esferas alumina Ø20 mm |
| Pré-aquecimento do Ar | ~800°C |
| Modulação | 10:1 (10% a 100%) |
| Ignição | Eletrônica, detecção UV |
Posicionamento dos Queimadores
| Queimador | Posição | Parede |
|---|---|---|
| Q1 | 1.200 mm da frontal | Esquerda |
| Q2 | 3.600 mm da frontal | Esquerda |
| Q3 | 1.200 mm da frontal | Direita |
| Q4 | 3.600 mm da frontal | Direita |
Instalados a 800 mm acima da linha do banho, com inclinação de 15° para baixo.
Trem de Gás Natural
| Componente | Especificação | Qtd |
|---|---|---|
| Válvula Bloqueio Manual | Esfera, DN80, PN16 | 2 |
| Filtro de Gás | DN80, malha 50 μm | 1 |
| Regulador de Pressão | DN80, saída 50 kPa | 1 |
| Pressostato Mínima | 0-100 kPa, NA | 1 |
| Pressostato Máxima | 0-200 kPa, NF | 1 |
| Válvula Solenoide Dupla | DN80, classe A, 24VDC | 2 |
| Válvula Alívio | DN50, 120 kPa | 1 |
| Válvula Borboleta Modul. | DN80, 4-20mA | 4 |
| Válvula Ventilação | DN25 | 1 |
| Detector Vazamento | Teste automático | 1 |
Sistema de Basculamento
Basculamento hidráulico de 0° a 95° com válvulas de contrabalanço e trava mecânica.
Cilindros Hidráulicos
| Parâmetro | Especificação |
|---|---|
| Tipo | Duplo efeito |
| Quantidade | 2 cilindros |
| Diâmetro (bore) | Ø320 mm |
| Diâmetro Haste | Ø220 mm |
| Curso | 2.500 mm |
| Pressão de Trabalho | 200 bar |
| Força por Cilindro | ~161 toneladas |
| Força Total | ~322 toneladas |
| Velocidade | 0,5° a 2°/segundo |
| Ângulo Máximo | 95° |
Unidade Hidráulica
| Componente | Especificação |
|---|---|
| Motor Elétrico | 30 kW, trifásico, 380V |
| Bomba Principal | Pistões axiais, 60 L/min a 200 bar |
| Bomba Auxiliar | Engrenagens, 15 L/min (emergência) |
| Reservatório | 800 litros, aço carbono |
| Trocador de Calor | Ar-óleo, 20 kW |
| Filtro de Retorno | 10 μm, com indicador |
| Acumulador | 20 litros, pré-carga 100 bar |
| Válvulas Proporcionais | Cetop 10, 4/3 vias, 2 unid. |
| Válvulas Contrabalanço | Pilotadas, 2 unid. |
| Óleo Hidráulico | ISO VG 46, mineral |
| Pressão Máxima | 250 bar (alívio) |
Segurança do Basculamento
- ▸Válvulas de contrabalanço impedem queda livre
- ▸Trava mecânica (pino) na posição 0°
- ▸Encoder absoluto para controle preciso do ângulo
- ▸Alarme sonoro e visual antes do basculamento
- ▸Monitoramento contínuo de pressão e temperatura do óleo
Porta de Carregamento
Porta guilhotina hidráulica de 2.000 × 2.000 mm com vedação em fibra cerâmica.
| Parâmetro | Especificação |
|---|---|
| Tipo | Guilhotina vertical, hidráulica |
| Dimensões da Abertura | 2.000 × 2.000 mm |
| Material | Aço ASTM A36, chapa 16 mm |
| Revestimento Interno | Concreto refratário 50 mm + manta 25 mm |
| Peso da Porta | ~1.800 kg |
| Cilindros | 2× Ø160/Ø110, curso 2.200 mm |
| Tempo de Abertura | ~15 segundos |
| Vedação | Fibra cerâmica comprimida |
| Guias | Perfis U usinados com rolos |
| Trava | Mecânica, acionamento pneumático |
Moldura da Porta
Construída em aço fundido resistente ao calor (ASTM A297 HH), com canais de refrigeração a ar forçado para prolongar a vida útil.
Fixação: 24 parafusos M24 × 80 mm, classe 10.9, torque 600 Nm
Bica de Vazamento Lateral
Canal refratário lateral para vazamento controlado do alumínio líquido.
| Parâmetro | Especificação |
|---|---|
| Posição | Lateral direita, 1.000 mm da traseira |
| Tipo | Canal aberto com defletor |
| Comprimento | 800 mm (projeção externa) |
| Largura Interna | 300 mm |
| Profundidade | 200 mm |
| Material Estrutural | Aço ASTM A36, chapa 16 mm |
| Revestimento | Concreto 85% Al₂O₃, 150 mm |
| Inclinação | 8° (escoamento por gravidade) |
| Tampa | Removível, aço + refratário |
| Defletor | Aço inox AISI 310, chapa 6 mm |
Calha de Vazamento
Após a bica, o alumínio líquido escoa por uma calha refratária de 3.000 mm de comprimento até o forno de espera ou molde de lingotamento. A calha é pré-aquecida com maçarico antes do vazamento para evitar solidificação prematura do metal.
Controle e Segurança
Automação com CLP Siemens, IHM touchscreen e sistema BMS certificado.
Painel Elétrico
| Componente | Especificação |
|---|---|
| Gabinete | IP54, 2.200×1.200×600 mm |
| CLP | Siemens S7-1200 (1215C) |
| IHM | Touchscreen 12" (KTP1200) |
| Inversores | 30 kW + 7,5 kW |
| BMS | Certificado |
| Relés Segurança | Cat. 3, PL "d" |
| No-break | 3 kVA |
Instrumentação
| Sensor | Tipo | Qtd |
|---|---|---|
| Termopar banho | Tipo K, cerâmica | 2 |
| Termopar teto | Tipo K, AISI 310 | 2 |
| Termopar carcaça | Tipo K, contato | 4 |
| Encoder ângulo | Absoluto, 0,1° | 1 |
| Pressostato hidr. | 0-400 bar | 2 |
| Nível alumínio | Laser, sem contato | 1 |
| Detector chama | UV | 4 |
| Analisador O₂/CO | Combustão | 1 |
| Vazão gás | Turbina, DN80 | 1 |
| Célula de carga | 50 ton | 4 |
Intertravamentos
- ▸Queimadores bloqueados se porta aberta
- ▸Basculamento bloqueado se porta aberta
- ▸Purga automática 60s antes da ignição
- ▸Desligamento se carcaça > 350°C
- ▸Desligamento por falha de chama
- ▸4 botões de emergência (cogumelo)
- ▸Alarme sonoro/visual pré-basculamento
- ▸Trava mecânica na posição 0°
Desenhos Técnicos
8 desenhos técnicos detalhados com cotas e especificações de todos os componentes.
Vista Lateral (Corte Longitudinal)
Vista Frontal
Vista Superior (Planta)
Sistema de Basculamento
Revestimento Refratário (Detalhe)
Trem de Gás Natural
Bica de Vazamento Lateral
Porta de Carregamento
Lista de Materiais
BOM completa com todos os componentes, materiais e quantidades para fabricação.
Estrutura e Carcaça
| Item | Especificação | Qtd/Peso |
|---|---|---|
| Chapas Laterais | 6.200×3.800×20 mm, A36 | 2 pç (~7.400 kg) |
| Chapa de Fundo | 6.200×4.200×25 mm, A36 | 1 pç (~5.100 kg) |
| Chapa do Teto | 6.200×4.200×16 mm, A36 | 1 pç (~3.300 kg) |
| Chapas Front./Tras. | 4.200×3.800×20 mm, A36 | 2 pç (~5.000 kg) |
| Nervuras Reforço | Perfil T 200×100×12 | ~120 m (~2.800 kg) |
| Anéis Rolamento | Ø3.800 mm, AISI 4140 | 2 pç (~3.600 kg) |
| Rolos de Apoio | Ø400×300 mm, AISI 4140 | 8 pç (~3.000 kg) |
| Mancais | SKF 22220 | 8 unid. |
| Berços de Apoio | Estrutura soldada A36 | 2 conj. (~4.000 kg) |
Sistema Hidráulico
| Item | Especificação | Qtd |
|---|---|---|
| Cil. Basculamento | Ø320/Ø220, curso 2.500 mm | 2 |
| Cil. Porta | Ø160/Ø110, curso 2.200 mm | 2 |
| Motor Elétrico | 30 kW, trifásico, 380V | 1 |
| Bomba Pistões | 60 L/min, 200 bar | 1 |
| Bomba Emergência | Engrenagens, 15 L/min | 1 |
| Reservatório | 800 litros | 1 |
| Trocador de Calor | Ar-óleo, 20 kW | 1 |
| Acumulador | 20 L, 100 bar | 1 |
| Válv. Proporcionais | Cetop 10, 4/3 vias | 2 |
| Válv. Contrabalanço | Pilotadas | 2 |
| Mangueiras | SAE 100 R2 | ~40 m |
Queimadores e Trem de Gás
| Item | Especificação | Qtd |
|---|---|---|
| Queimador Regenerativo | 1.375 kW, gás natural | 4 |
| Leito Regenerativo | Esferas alumina Ø20 | 4 conj. |
| Ventilador Combustão | 2.800 Nm³/h | 1 |
| Válv. Bloqueio | Esfera, DN80, PN16 | 2 |
| Filtro de Gás | DN80, 50 μm | 1 |
| Regulador Pressão | DN80, 50 kPa | 1 |
| Válv. Solenoide Dupla | DN80, classe A | 2 |
| Válv. Borboleta Mod. | DN80, 4-20mA | 4 |
Parafusos e Fixadores
| Item | Dimensão | Classe | Qtd |
|---|---|---|---|
| Parafuso Sext. | M36 × 120 mm | 10.9 | 32 |
| Parafuso Sext. | M24 × 80 mm | 10.9 | 64 |
| Parafuso Sext. | M20 × 60 mm | 8.8 | 120 |
| Parafuso Sext. | M16 × 50 mm | 8.8 | 160 |
| Parafuso Sext. | M12 × 40 mm | 8.8 | 240 |
| Porca Sext. | M36 | 10 | 32 |
| Porca Sext. | M24 | 10 | 64 |
| Arruela Lisa | M36 | — | 64 |
| Arruela Lisa | M24 | — | 128 |
| Chumbadores | M36 × 600 mm | 8.8 | 16 |
| Chumbadores | M24 × 400 mm | 8.8 | 8 |
Instruções de Montagem
10 etapas sequenciais para fabricação e montagem completa do forno basculante.
Fundação
Preparar fundação de concreto armado (8.000 × 6.000 × 1.500 mm, fck 30 MPa). Instalar chumbadores M36×600 mm e M24×400 mm. Aguardar cura de 28 dias. Nivelar com tolerância ±2 mm.
Berços de Apoio
Posicionar 2 berços sobre a fundação. Alinhar com nível óptico. Fixar com chumbadores M36. Instalar 8 rolos com mancais SKF 22220. Lubrificar. Tolerância ±1 mm.
Carcaça do Forno
Montar carcaça sobre cavaletes. Soldar chapas laterais, fundo, frontal, traseira e teto. Instalar nervuras. Soldar anéis de rolamento. Ensaio de líquido penetrante. Posicionar sobre berços.
Revestimento Refratário
Instalar ancoragens AISI 310. Aplicar silicato de cálcio, manta cerâmica, tijolos IFB e concreto refratário 70% Al₂O₃. Tijolos alta alumina na linha de escória. Revestir bica. Cura térmica gradual.
Porta de Carregamento
Montar moldura ASTM A297 HH. Fixar com 24 parafusos M24×80 mm (torque 600 Nm). Instalar guias, porta guilhotina, cilindros hidráulicos e vedação cerâmica.
Sistema de Basculamento
Instalar 2 cilindros hidráulicos traseiros. Conectar articulações. Instalar unidade hidráulica, mangueiras, válvulas de contrabalanço e encoder. Testar 0° a 95° sem carga.
Queimadores e Trem de Gás
Instalar 4 queimadores regenerativos. Montar trem de gás completo. Instalar ventilador de combustão e leitos regenerativos. Teste de estanqueidade (1,5× pressão, 30 min).
Sistema de Exaustão
Instalar coifa sobre a porta. Montar duto Ø800 mm, ventilador de exaustão, damper motorizado e chaminé (h=8.000 mm). Testar tiragem e balancear.
Sistema Elétrico
Instalar painel elétrico. Passar cabos de força e sinal. Conectar sensores, termopares, encoder e detectores. Programar CLP e IHM. Configurar BMS. Testar intertravamentos.
Comissionamento
Cura térmica do refratário (gradual). Testar sistemas individualmente. Primeira fusão com 5 ton. Ajustar combustão. Verificar temperaturas. Testar basculamento com carga. Treinar operadores.