Compreendendo o Forno Cupola:Projeto, Operação e Aplicações

Um forno de cúpula é um dispositivo cilíndrico usado para aquecer e derreter metais como ferro e bronze. Esses altos-fornos têm normalmente entre 1,5 e 13 pés (cerca de 0,5 a quatro metros) de diâmetro e têm a aparência externa de uma chaminé. Para operar um forno de cúpula, o cilindro é geralmente preenchido com camadas alternadas de metal e coque, e materiais de fluxo, como cal ou adjuntos de carbono, também podem ser adicionados. Quando o metal derrete, ele flui para baixo e pode ser liberado por uma torneira na frente do forno. Após a conclusão da operação, esses fornos podem ser esvaziados e preparados para uso futuro, abrindo uma comporta de despejo na parte inferior para remover o coque restante e outros materiais.

Evidências arqueológicas sugerem que desenhos de cúpulas podem ter sido usados na China durante o século III aC. Os primeiros exemplos de fornos de cúpula foram usados ​​na China durante o período Chunqiu para fundir bronze. Os fornos de cúpula também foram utilizados para ferro fundido na Europa a partir do século XVII. Até meados do século 20, o forno de cúpula continuou sendo o principal método de fundição de ferro. A maioria das fundições acabou mudando para fornos de indução, embora cúpulas ainda sejam usadas em alguns casos.

Quando um forno de cúpula está em uso, normalmente é chamado de campanha. No início da campanha, o coque é colocado na fornalha e depois aceso. Portas chamadas ventaneiras são utilizadas para introduzir ar na queima do coque, o que cria uma espécie de alto-forno. A introdução de ar no coque faz com que ele fique muito quente, ponto em que o metal pode ser colocado no forno. Camadas adicionais de coque são adicionadas para que o processo de aquecimento continue, e cal ou outros agentes fundentes podem ser adicionados para reduzir a oxidação.

O calor das camadas inferiores do coque em combustão normalmente sobe através do cilindro, aquecendo as camadas superiores do metal e derretendo-as. O carbono do coque pode se ligar ao metal líquido à medida que ele passa pelas camadas inferiores e se acumula no fundo. Em alguns casos, adjuntos como o carboneto de silício podem ser adicionados para aumentar o teor de carbono. Depois que uma quantidade suficiente de metal fundido se acumular na parte inferior de um forno de cúpula, o operador pode abrir uma torneira para drená-lo para um recipiente de coleta. Normalmente há outra torneira em um ponto mais alto na parte traseira do dispositivo que pode drenar materiais de escória.

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