Forno Basculante Retangular
Projeto 04

Forno Basculante
Retangular

Forno basculante retangular de fusão de alumínio com 25 toneladas de capacidade, carcaça com nervuras em grade (grid pattern), queimadores regenerativos a gás natural, porta guilhotina 2×2 m e torre de regeneração lateral.

9 ton
Capacidade
287°C
Temperatura
2024 kW
Potência
117 cél.
Nervuras Grade
01

Visão Geral

Especificações gerais do forno basculante retangular com nervuras em grade.

Especificações Gerais

ParâmetroEspecificação
Tipo de FornoBasculante retangular, nervuras em grade
Capacidade25 toneladas de alumínio líquido
Temperatura de Trabalho700°C a 780°C
Temperatura Máxima1.050°C
Precisão de Temperatura±5°C
Taxa de Fusão4 a 6 ton/hora
CombustívelGás Natural (PCI ~35,5 MJ/Nm³)
Consumo Específico~52 Nm³/ton de alumínio
Potência Térmica Total5.500 kW (4 × 1.375 kW)
Eficiência Térmica>65% (com regeneração)
Ângulo de Basculamento0° a 95°
Porta de CarregamentoFrontal guilhotina, 2.000 × 2.000 mm
Bica de VazamentoLateral direita, canal refratário
Volume Interno~14,5 m³
Peso Total (vazio)~44.000 kg
Peso Total (carregado)~69.000 kg
Dimensões Externas6.400 × 4.400 × 4.200 mm

Ciclo Típico de Fusão

EtapaTempoDescrição
Pré-aquecimento30–60 minAquecer forno até 500°C
1ª Carga10–15 minCarregar ~8 ton de sucata
Fusão 1ª60–90 minFundir até alumínio líquido
2ª Carga10–15 minAdicionar ~8 ton
Fusão 2ª60–90 minFundir segunda carga
3ª Carga10–15 minAdicionar ~9 ton
Fusão 3ª60–90 minFundir terceira carga
Ajuste Temp.15–30 minHomogeneizar 720–750°C
Escumagem10–15 minRemover escória
Vazamento15–30 minBascular pela bica lateral

Consumo por Carga

InsumoConsumo
Gás Natural~1.300 Nm³ (~52 Nm³/ton)
Energia Elétrica~150 kWh (auxiliares)
Fundente/Fluxo~50 kg
Perda por Oxidação2–4% (~500–1.000 kg)
02

Estrutura e Carcaça

Carcaça retangular em aço ASTM A36 com nervuras em grade, anéis de rolamento Ø4.000 mm e berços de apoio.

Carcaça Externa Retangular

ComponenteMaterialDimensão
Comprimento ExternoASTM A366.400 mm
Largura ExternaASTM A364.400 mm
Altura ExternaASTM A364.200 mm
Chapas LateraisASTM A36Espessura 22 mm
Chapa FrontalASTM A36Espessura 22 mm
Chapa TraseiraASTM A36Espessura 22 mm
Chapa de FundoASTM A36Espessura 25 mm
Chapa do TetoASTM A36Espessura 20 mm
Nervuras VerticaisASTM A36Perfil T 200×100×12, esp. 600 mm
Nervuras HorizontaisASTM A36Perfil T 150×75×10, esp. 700 mm
Nervuras do FundoASTM A36Perfil I 250×125×12, esp. 500 mm

Dimensões Internas (após revestimento)

ParâmetroMedida
Comprimento Interno4.800 mm
Largura Interna2.800 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 (dens. 2,4 g/cm³)

Anéis de Rolamento e Berços

ComponenteEspecificação
Anéis de Rolamento2 unid., AISI 4140, Ø4.000 mm, seção 200×160 mm
Posição dos Anéis1.500 mm e 4.900 mm da frontal
Berços de Apoio2 unid., ASTM A36, placa 2.000×800×40 mm
Rolos de Apoio8 unid. (4/berço), Ø400×350 mm, AISI 4140, HRC 50-55
MancaisSKF 22220 E, autocompensador de rolos
ChumbadoresM36×600 mm, classe 8.8, 16 unid., torque 1.200 Nm
03

Nervuras em Grade

Padrão de grade retangular (grid pattern) soldado em todas as faces da carcaça, conforme referência visual.

Distribuição das Nervuras por Face

FaceNerv. VerticaisNerv. HorizontaisTotal Células
Lateral Esquerda10 unid. (esp. 600 mm)5 unid. (esp. 700 mm)50 células
Lateral Direita10 unid. (esp. 600 mm)5 unid. (esp. 700 mm)50 células
Frontal7 unid. (esp. 600 mm)5 unid. (esp. 700 mm)35 células
Traseira7 unid. (esp. 600 mm)5 unid. (esp. 700 mm)35 células
Teto10 unid. (esp. 600 mm)7 unid. (esp. 600 mm)70 células
Fundo10 unid. (esp. 500 mm)8 unid. (esp. 500 mm)80 células

Total de células na grade: 320 células distribuídas em 6 faces

Perfis das Nervuras

LocalPerfil
Verticais (laterais)T 200×100×12 mm
Horizontais (laterais)T 150×75×10 mm
Fundo (longitudinal)I 250×125×12 mm
Fundo (transversal)I 250×125×12 mm
TetoT 150×75×10 mm

Soldagem das Nervuras

ParâmetroEspecificação
TipoSolda de filete contínua
Cordão (laterais/teto)8 mm
Cordão (fundo)10 mm
ProcessoMIG/MAG (GMAW)
ArameER70S-6, Ø1,2 mm
Gás de Proteção75% Ar + 25% CO₂
04

Revestimento Refratário

Múltiplas camadas projetadas para resistir ao alumínio líquido e minimizar perdas térmicas.

Camadas do Revestimento

CamadaMaterialEspessuraFunção
1ª (contato)Concreto 70% Al₂O₃, baixo cimento200 mmResistência ao Al líquido
2ª (isolante)Tijolo isolante leve (IFB) classe 26115 mmIsolamento primário
3ª (isolante)Manta fibra cerâmica 1.260°C50 mmIsolamento complementar
4ª (proteção)Placa silicato de cálcio 1.000°C25 mmProteção da carcaça

Espessura total: ~390 mm (paredes) / ~400 mm (fundo)

Revestimento por Região

RegiãoMaterial PrincipalEspessura
Fundo (soleira)Concreto 70% Al₂O₃ + IFB + manta + placa400 mm
Paredes LateraisConcreto 70% Al₂O₃ + IFB + manta + placa390 mm
Parede FrontalConcreto + IFB + manta350 mm
Teto (abóbada)Concreto suspenso + manta300 mm
Bica de VazamentoConcreto 85% Al₂O₃150 mm
Linha de EscóriaTijolo alta alumina 80% Al₂O₃230 mm
Revestimento Refratário

Ancoragens do Refratário

ItemEspecificação
MaterialAISI 310 (inox)
Tipo (paredes)Âncora V, Ø8 mm, 150 mm
Tipo (teto)Âncora Y, Ø10 mm, 200 mm
Espaçamento300×300 mm (paredes), 250×250 mm (teto)
Quantidade Total~370 peças

Quantidades de Refratário

MaterialQuantidade
Concreto 70% Al₂O₃~18.500 kg
Tijolo IFB~2.600 tijolos
Manta cerâmica~65 m²
Placa silicato~48 m²
Concreto bica 85%~500 kg
Argamassa~850 kg
05

Sistema de Aquecimento

4 queimadores regenerativos operando em pares alternados com torre de exaustão/regeneração lateral.

Queimadores Regenerativos

ParâmetroEspecificação
TipoRegenerativo, chama direta, alternado
Quantidade4 unidades (2 pares)
Potência por Queimador1.375 kW
Potência Total5.500 kW
Vazão Total de Gás~560 Nm³/h (máxima)
Eficiência Térmica>65% (com regeneração)
Meio RegenerativoEsferas alumina Ø20 mm, ~200 kg/queimador
Pré-aquecimento do Ar~800°C
Modulação10:1 (10% a 100%)
Ciclo de Alternância30–60 segundos
IgniçãoEletrônica, centelha alta energia
Detecção de ChamaSensor UV
Ventilador Combustão1/par, 15 kW, 5.000 Nm³/h

Posicionamento dos Queimadores

QueimadorPosiçãoParedeAltura
Q11.200 mmLat. Esquerda1.800 mm
Q23.600 mmLat. Esquerda1.800 mm
Q31.200 mmLat. Direita1.800 mm
Q43.600 mmLat. Direita1.800 mm

Inclinação: 15° para baixo em direção ao banho

Queimadores

Torre de Exaustão / Regeneração

ComponenteEspecificação
EstruturaAço ASTM A36, cilíndrica Ø1.200 mm, H=3.500 mm
ChapasEspessura 10 mm
Revestimento InternoConcreto refratário leve, 100 mm
Leitos Regenerativos4 câmaras, ~200 kg esferas cada
Válvulas de Reversão4 unid., borboleta DN400, pneumática
ChaminéAISI 304, Ø600 mm, H=4.000 mm
DamperBorboleta DN600, atuador elétrico
Temp. Gases (saída)~200°C (após regeneração)
Suporte4 colunas HEB 200
Fixação ao Forno16 parafusos M24×80, classe 10.9
06

Sistema de Basculamento

2 cilindros hidráulicos Ø320/Ø220 mm com unidade hidráulica de 37 kW e controle proporcional.

Cilindros Hidráulicos

ParâmetroEspecificação
TipoDuplo efeito, com amortecimento
Quantidade2 cilindros (simétricos)
Diâmetro (bore)Ø320 mm
Diâmetro da HasteØ220 mm, cromada
Curso2.500 mm
Pressão de Trabalho200 bar
Força por Cilindro~161 toneladas
Força Total~322 toneladas
Velocidade0,5° a 2°/segundo
Ângulo Máximo95°
ArticulaçõesPino Ø120 mm, AISI 4140, bucha bronze
Sistema Hidráulico

Unidade Hidráulica

ComponenteEspecificação
Motor Principal37 kW, 380V/60Hz, IP55
Bomba PrincipalPistões axiais, 80 L/min, 200 bar
Bomba EmergênciaEngrenagens, 15 L/min, manual
Reservatório1.000 litros, com nível e termômetro
Trocador de CalorAr-óleo, 25 kW
Acumulador25 litros, bexiga, 100 bar
Válvulas ProporcionaisCetop 10, 4/3 vias, 2 unid.
Válvulas ContrabalançoPilotadas, 250 bar, 2 unid.
ÓleoISO VG 46, ~900 litros

Segurança do Basculamento

DispositivoEspecificação
Válvulas ContrabalançoAnti-queda livre
Trava MecânicaPino Ø80 mm, AISI 4140, pneumática
Encoder AbsolutoResolução 0,1°
Fins de Curso4 unid. (0°, 45°, 90°, 95°)
Alarme SonoroSirene 105 dB, 10s antes
Botões Emergência4 unid. (1 por face)
07

Porta Guilhotina Frontal

Porta tipo guilhotina hidráulica 2.000 × 2.000 mm com nervuras em grade e moldura em aço fundido.

Porta Guilhotina Hidráulica

ParâmetroEspecificação
TipoGuilhotina vertical, acionamento hidráulico
Dimensões da Abertura2.000 × 2.000 mm
Material da PortaASTM A36, chapa 16 mm + nervuras
Revestimento InternoConcreto 50 mm + manta cerâmica 25 mm
Peso da Porta~2.000 kg
Cilindros2× Ø160/Ø110, curso 2.200 mm
Tempo Abertura~15 segundos
Tempo Fechamento~12 segundos
VedaçãoFibra cerâmica 30×20 mm
Guias LateraisPerfis U 200×80, com rolos Ø80 mm
Rolos Guia8 unid. (4/lado), aço temperado

Moldura da Porta

ComponenteEspecificação
MaterialAço fundido ASTM A297 HH
Dimensões2.400 × 2.400 × 200 mm
RefrigeraçãoCanais internos, ar forçado, 2,2 kW
Fixação28 parafusos M24×80, classe 10.9
Torque600 Nm

Nervuras da Porta (Grid)

ParâmetroEspecificação
Nervuras Verticais3 unid., perfil T 100×50×8
Nervuras Horizontais3 unid., perfil T 100×50×8
Células da Grade16 células (4×4)
SoldagemFilete contínuo, 6 mm
08

Bica de Vazamento Lateral

Canal refratário com defletor e tampa removível, inclinação de 8° para escoamento por gravidade.

Especificações da Bica

ParâmetroEspecificação
PosiçãoLateral direita, 1.200 mm da traseira
TipoCanal aberto com defletor e tampa
Comprimento (projeção)900 mm
Largura Interna300 mm
Profundidade200 mm
Material EstruturalASTM A36, chapa 16 mm
RevestimentoConcreto 85% Al₂O₃, 150 mm
Inclinação8° (gravidade)
TampaRemovível, 2 dobradiças
DefletorAISI 310, chapa 6 mm
Pré-aquecimentoQueimador auxiliar 50 kW

Fixação da Bica

ComponenteEspecificação
Flange de ConexãoASTM A36, 400×300×20 mm
Parafusos12× M20×60 mm, classe 10.9
Torque350 Nm
JuntaManta cerâmica 10 mm
Suporte ExternoCantoneira L 100×100×10, 2 unid.
09

Controle e Segurança

CLP Siemens S7-1500, IHM 12 polegadas, controlador de combustão Honeywell e sistema SIL 3.

Painel Elétrico

ComponenteEspecificação
GabineteRittal, 2.000×800×600, IP54
CLPSiemens S7-1500, CPU 1515-2 PN
IHMSiemens TP1200, 12", touch
Fonte24VDC, 40A, redundante
Relé SegurançaPilz PNOZ s7, SIL 3
Controlador CombustãoHoneywell BC7000
Inversores2× Siemens G120, 15 kW
Soft-StarterSiemens 3RW50, 37 kW

Instrumentação

InstrumentoQtd
Termopar K (banho)3
Termopar K (teto)2
Termopar K (carcaça)6
Termopar K (exaustão)2
Sensor pressão câmara1
Transmissor pressão gás3
Sensor nível (radar)1
Analisador O₂1
Encoder absoluto1
Detector gás CH₄2
Câmera termográfica1

Segurança

DispositivoQtd
Botão emergência4
Cortina de luz (SIL 3)1
Chave segurança porta2
Sirene 105 dB2
Giroflex LED4
Detector chama UV4
Válvula corte rápido gás1
Sistema CO₂ (trem gás)1
Parada emergência SIL 31
10

Desenhos Técnicos

10 desenhos detalhados com medidas, incluindo vistas, cortes, detalhes de nervuras e diagramas.

Vista Lateral

FR01

Vista Lateral

Vista Frontal — Porta Guilhotina

FR02

Vista Frontal — Porta Guilhotina

Vista Superior (Planta)

FR03

Vista Superior (Planta)

Corte Longitudinal — Refratário

FR04

Corte Longitudinal — Refratário

Corte Transversal

FR05

Corte Transversal

Sistema de Basculamento

FR06

Sistema de Basculamento

Torre de Exaustão / Regeneração

FR07

Torre de Exaustão / Regeneração

Bica de Vazamento Lateral

FR08

Bica de Vazamento Lateral

Detalhe Nervuras em Grade (Grid Pattern)

FR09

Detalhe Nervuras em Grade (Grid Pattern)

Diagrama do Trem de Gás Natural

FR10

Diagrama do Trem de Gás Natural

11

Lista de Materiais

BOM completa com todos os componentes, materiais, dimensões e quantidades.

Estrutura e Carcaça

ItemDescriçãoMaterialDimensãoQtd
E-01Chapa lateralASTM A366.400×4.200×22 mm2
E-02Chapa frontalASTM A364.400×4.200×22 mm1
E-03Chapa traseiraASTM A364.400×4.200×22 mm1
E-04Chapa de fundoASTM A366.400×4.400×25 mm1
E-05Chapa do tetoASTM A366.400×4.400×20 mm1
E-06Nervura vertical lateralASTM A36T 200×100×12, L=4.20020
E-07Nervura horizontal lateralASTM A36T 150×75×10, L=6.40010
E-08Nervura vert. frontal/tras.ASTM A36T 200×100×12, L=4.20014
E-09Nervura horiz. frontal/tras.ASTM A36T 150×75×10, L=4.40010
E-10Nervura teto (long.)ASTM A36T 150×75×10, L=6.40010
E-11Nervura teto (transv.)ASTM A36T 150×75×10, L=4.4007
E-12Nervura fundo (long.)ASTM A36I 250×125×12, L=6.40010
E-13Nervura fundo (transv.)ASTM A36I 250×125×12, L=4.4008
E-14Anel de rolamentoAISI 4140Ø4.000, seção 200×1602
E-15Rolo de apoioAISI 4140Ø400×350, temperado8
E-16Mancal SKF 22220 EAutocompensador8
E-17Berço de apoioASTM A36Soldado, 2.000×800×402

Porta Frontal

ItemDescriçãoDimensãoQtd
P-01Chapa da porta2.200×2.200×16 mm1
P-02Nervura vertical portaT 100×50×8, L=2.2003
P-03Nervura horizontal portaT 100×50×8, L=2.2003
P-04Moldura (ASTM A297 HH)2.400×2.400×200 mm1
P-05Cilindro portaØ160/Ø110, curso 2.2002
P-06Guia lateral (U)U 200×80, L=2.8002
P-07Rolo guiaØ80×40 mm, temperado8
P-08Vedação fibra cerâmica30×20 mm, L=8.4001
P-09Parafuso moldura M24×80Classe 10.928

Sistema de Basculamento

ItemDescriçãoEspecificaçãoQtd
B-01Cilindro hidráulicoØ320/Ø220, curso 2.5002
B-02Pino articulaçãoØ120×300, AISI 41404
B-03Bucha bronzeSAE 65, Ø120/125×1004
B-04Motor elétrico37 kW, 380V, IP551
B-05Bomba pistões axiais80 L/min, 200 bar1
B-06Bomba emergênciaEngrenagens, 15 L/min1
B-07Reservatório1.000 litros, aço carbono1
B-08Trocador de calorAr-óleo, 25 kW1
B-09Acumulador25 litros, bexiga1
B-10Trava mecânicaPino Ø80, AISI 41401
B-11Encoder absoluto0–360°, resolução 0,1°1
B-12Chumbador berço M36×600Classe 8.816

Fixadores Gerais

ItemDescriçãoClasseDimensãoQtd
F-01Parafuso sextavado10.9M24×80 mm44
F-02Parafuso sextavado10.9M20×60 mm12
F-03Parafuso sextavado8.8M36×600 mm16
F-04Parafuso sextavado8.8M16×50 mm~80
F-05Parafuso sextavado8.8M12×40 mm~120
F-06Porca sextavada10M2444
F-07Porca sextavada8M3616
F-08Porca sextavada8M2012
F-09Arruela plana DIN 9021Ø2544
F-10Arruela plana DIN 9021Ø3716
F-11Arruela de pressãoM2444
F-12Arruela de pressãoM2012
12

Instruções de Montagem

Sequência de montagem em 11 etapas, da fundação ao comissionamento.

01

Preparação da Fundação

Concreto armado 8.000×6.000×1.500 mm, fck 30 MPa, 32 chumbadores M36×600 tipo J. Cura 28 dias. Grout epóxi 50 mm. Nivelamento ±0,5 mm/1.000 mm.

02

Montagem dos Berços

Posicionar berços, instalar 8 rolos Ø400 com mancais SKF 22220. Fixar com chumbadores M36 (torque 1.200 Nm). Alinhamento ±1 mm entre berços.

03

Fabricação da Carcaça

Cortar chapas, soldar carcaça retangular (MIG/MAG, ER70S-6). Soldar nervuras em grade em todas as faces (filete 8/10 mm). Soldar anéis de rolamento AISI 4140. Ensaio ultrassom.

04

Revestimento Refratário

Soldar 370 ancoragens AISI 310. Instalar camadas: silicato → manta → IFB → concreto 70% Al₂O₃. Linha de escória: tijolo 80% Al₂O₃. Curar: 24h ambiente → secagem 5°C/h até 600°C.

05

Posicionamento do Forno

Içar com ponte rolante (min. 50 ton). Posicionar anéis sobre rolos. Verificar alinhamento e rotação livre. Instalar batentes anti-deslocamento axial.

06

Sistema de Basculamento

Instalar cilindros Ø320/Ø220 com pinos Ø120. Montar unidade hidráulica. Conectar mangueiras. Instalar encoder e fins de curso. Preencher 900L óleo ISO VG 46. Purgar e testar.

07

Porta Guilhotina

Instalar moldura com 28 parafusos M24×80 (torque 600 Nm). Montar guias e rolos. Instalar porta com ponte rolante. Conectar cilindros. Vedação cerâmica. Testar abertura/fechamento.

08

Queimadores e Torre

Montar torre de regeneração lateral (16 parafusos M24×80). Preencher leitos com esferas alumina (800 kg total). Instalar 4 queimadores. Válvulas de reversão. Chaminé Ø600 + damper. Ventiladores 2×15 kW.

09

Trem de Gás e Bica

Montar trem de gás (válvulas, filtro, regulador, solenoides). Teste estanqueidade 1,5× pressão, 30 min. Instalar bica lateral (12 parafusos M20×60, torque 350 Nm). Revestir com concreto 85% Al₂O₃.

10

Instalação Elétrica

Instalar painel Rittal IP54. Cabear instrumentos (termopares, sensores, encoders). Cabear motores. Programar CLP Siemens S7-1500. Configurar IHM TP1200 e controlador Honeywell BC7000.

11

Comissionamento

Testar intertravamentos de segurança. Secagem refratário (rampa 5°C/h até 600°C). Primeira fusão teste ~10 ton. Ajustar parâmetros de combustão e basculamento. Treinamento da equipe.