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Aplicações

Aplicações para o mundo Metal: Fornos contínuos


Tratamento térmico: a tecnologia fundamental para um desempenho superior
Os fornos de tratamento térmico são instalações industriais fundamentais, utilizadas em uma ampla gama de setores: desde os mais exigentes, como o automotivo e o aeroespacial, até as aplicações mais comuns na mecânica de precisão e na produção de ferramentas.Essas instalações desempenham um papel crucial na transformação dos materiais metálicos. Através de ciclos controlados de aquecimento e resfriamento, o metal modifica sua estrutura interna, adquirindo as propriedades mecânicas e físicas necessárias para garantir alto desempenho, confiabilidade e durabilidade.

Necessidades:

Necessidade:

Controle da temperatura do processo térmico

A temperatura é a variável mais crítica no tratamento térmico de metais.
Um controle preciso e repetível é essencial para garantir uma produção constante e de qualidade. Isso é particularmente importante nos setores aeroespacial e aeronáutico, onde a precisão deve cumprir normas como AMS2750 e CQI-9.
Nos fornos contínuos, o sistema de controle de temperatura é formado por uma série de controladores PID, que devem gerenciar com precisão as zonas individuais do forno. Isso garante a execução do perfil térmico exigido pelas especificações metalúrgicas do produto acabado e, consequentemente, a conformidade do produto final.
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1850

Controlador PID de circuito duplo, 1/4 DIN

O controlador 1850 representa a solução ideal para um controle preciso e confiável da temperatura do forno. Graças a um algoritmo de regulação altamente eficiente, garante o cumprimento das especificações térmicas exigidas pelos materiais tratados. Certificado de acordo com as normas AMS2750 para o setor aeroespacial e CQI-9 para o setor automotivo, o controlador 1850 é adequado para essas aplicações que exigem um alto nível de precisão no controle térmico.
Características principais:
  • Saídas de controle para SSR e válvulas motorizadas;
  • Interface LCD a cores;
  • Conectividade Ethernet e serial (mestre/escravo);
  • Mensagens de diagnóstico multilíngues;
  • Funções lógicas e matemáticas.

Necessidade:

Registro digital das variáveis do processo

O registro das temperaturas durante o tratamento térmico é essencial para garantir a qualidade e a segurança dos materiais . Monitorar e registrar com precisão os parâmetros térmicos garante que o ciclo de tratamento cumpra as especificações exigidas, evitando defeitos e variações no produto final.
Além disso, o registro da temperatura é um requisito fundamental para estar em conformidade com as normas e padrões do setor, como AMS2750 e CQI-9, particularmente rígidos nos setores aeroespacial e automotivo. Esse processo também permite rastrear cada lote de produção, garantindo a total confiabilidade do processo produtivo.
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3850T

Up to 16 PID loops Controller Programmer and Recorder, 7” graphic touch interface

A proposta da Gefran para o registro das variáveis de temperatura é o controlador multifuncional 3850T, um dispositivo que integra várias funcionalidades, entre as quais uma eficiente função de datalogger em conformidade com as especificações ASM2750 e CQI-9. Esta função, associada ao Relógio em Tempo Real, é capaz de armazenar dados de processo, sinais digitais de Entrada/Saída e estados de alarmes.
Características principais:
  • Interface gráfica touch screen;
  • Armazenamento em formato aberto ou criptografado;
  • Exportação de arquivos localmente ou através da rede Ethernet;
  • Exportação de dados em formato CSV ou PDF;
  • Conexão remota VNC.

Necessidade:

Limite de segurança de alta temperatura do forno

Para proteger o sistema e garantir a segurança dos operadores em caso de superaquecimento, é necessário adotar dispositivos adequados, chamados limites de segurança.
O excesso de calor pode comprometer a integridade do forno, danificando resistências, sensores e revestimentos refratários, com risco de incêndios, explosões ou falhas mecânicas. Em caso de mau funcionamento do sistema primário e ultrapassagem do limite definido, o sistema de segurança intervém automaticamente, ativando alarmes e desligando a instalação, prevenindo danos e protegendo o pessoal.
No mercado americano, a norma Factory Mutual (FM) exige dispositivos certificados, para garantir o funcionamento correto em caso de ultrapassagem da temperatura permitida.
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650L

Indicador/Limite do alarme de segurança (FM)

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1250L

Indicador/Limite do alarme de segurança (FM)

Os indicadores de segurança 650L (formato 48×48) e 1250L (48×96), certificados pela Factory Mutual (FM), são dispositivos projetados para detectar superaquecimento em processos industriais de aquecimento e ativar um sinal que coloca a instalação em perigo.
Para facilitar a instalação e o uso, eles são fornecidos com configuração de fábrica pronta para uso, incluindo a função de memória retentiva do alarme, que requer reconhecimento por parte do operador. O reconhecimento pode ser feito através de um botão frontal dedicado (R vermelho), entrada digital opcional ou linha serial. O display LCD exibe mensagens claras que orientam o operador na identificação do estado da instalação, tornando a intervenção simples e imediata.
Características principais:
  • Certificação Factory Mutual (FM) para uso como indicador de segurança em processos de aquecimento;
  • Formatos padrão industriais: 48×48 (650L) e 48×96 (1250L);
  • Função de alarme retentivo com reconhecimento do operador;
  • Display LCD de alta nitidez;
  • Configuração de fábrica pronta para uso;
  • Aquisição de alarme através de botão frontal, entrada digital ou linha serial.

Necessidade:

Controle de cargas elétricas de aquecimento

No aquecimento elétrico industrial, o gerenciamento da potência é crucial para garantir uniformidade de temperatura, eficiência energética e continuidade operacional. As aplicações exigem sistemas capazes de se adaptar a diferentes tipos de cargas – desde resistências lineares a transformadores – mantendo a estabilidade mesmo na presença de variações no processo. Para satisfazer estas necessidades, são necessárias soluções com flexibilidade de configuração, diagnóstico avançado para manutenção preditiva e compatibilidade com os mais recentes protocolos de comunicação.
Uma integração eficaz de E/S permite o gerenciamento de sinais, desde a retransmissão de comandos até o monitoramento de variáveis de processo.
Por fim, a necessidade de instalações em espaços reduzidos torna indispensáveis sistemas compactos e robustos, capazes de garantir segurança, eficiência e redução das paradas da planta.
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GRC

Controlador de potência compacto monofásico/bifásico/trifásico até 150 A

No aquecimento elétrico, para garantir temperaturas de tratamento superiores a 1000 °C, a Gefran oferece os Power Controllers da série GRC, dispositivos inteligentes que gerenciam com precisão e eficiência a potência elétrica.
Características principais:
  • Corrente de 25 a 150 A;
  • Configurações monofásicas, bifásicas e trifásicas;
  • Modos de controle configuráveis;
  • Diagnóstico integrado;
  • Conectividade fieldbus.

Necessidade:

Medição da temperatura do processo térmico

A temperatura é a variável mais crítica nos processos de tratamento térmico. Um controle preciso é essencial para garantir as propriedades mecânicas exigidas, a repetibilidade do processo, o cumprimento dos padrões de qualidade e a segurança operacional. Os sensores de temperatura devem operar em ambientes de alta temperatura, garantindo uma medição estável e contínua. Fundamental é a bainha que protege o elemento sensível — geralmente termopares — que, além de resistir a altas temperaturas, deve suportar a ação das atmosferas de processo presentes no forno, como no caso da nitretação. Por isso, é necessário escolher um material de revestimento adequado, capaz de garantir confiabilidade e longa durabilidade.

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TCM em MgO

Indústria de materiais plásticos

Os sensores de temperatura série TC6M, equipado com elemento sensível de termopar, representam uma solução ideal para aplicações de tratamento térmico com temperaturas até 1000 °C. A possibilidade de escolher o tipo de termopar, a faixa de medição, o comprimento de instalação e o material da bainha permite uma ampla versatilidade de uso. Por exemplo, uma bainha em aço AISI 316 é indicada para temperaturas médias em atmosferas não agressivas, enquanto a liga INCONEL 600 (à base de níquel-cromo-ferro) é mais adequada para altas temperaturas em ambientes agressivos, graças à sua resistência a gases reativos.
Principais características:
  • Mede temperaturas até 1000 °C com elemento sensível a termopar;
  • Bainha em AISI 316 ou INCONEL 600 para resistir a diferentes ambientes e temperaturas;
  • Confiabilidade e estabilidade de medição mesmo em condições térmicas extremas.

O Princípio de Funcionamento:

Quando se trata de tratamentos térmico, os fornos contínuos representam a solução mais difundida e apreciada por sua alta produtividade, especialmente no tratamento de grandes volumes. Nestas instalações, as peças movem-se através da câmara de aquecimento num fluxo contínuo. Os fornos contínuos são formados por um túnel isolado, dividido em várias zonas de aquecimento independentes, e por um sistema de transporte — por correias ou esteiras — que permitem a passagem do material no interior da sua estrutura, garantindo um processo de tratamento térmico ininterrupto e eficiente. Com temperaturas que podem atingir os 1000 °C,os fornos contínuos são ideais para uma grande variedade de tratamentos térmicos, tais como têmpera, recozimento, revenimento e normalização.
Cada processo é gerenciado de acordo com um perfil térmico preciso, que é fornecido pela passagem do material através de diferentes zonas de temperatura controladas individualmente, uma característica fundamental para alcançar as propriedades metalúrgicas desejadas.

Requisitos e Tecnologia:

No tratamento térmico industrial, a temperatura é o parâmetro mais crítico: deve ser gerenciada com precisão absoluta e estabilidade contínua para garantir resultados confiáveis e em conformidade com os mais altos padrões de qualidade industrial.

Por esse motivo, as instalações industriais modernas contam com controladores PID avançados, equipados com algoritmos otimizados e funções de autotuning, que simplificam o gerenciamento e garantem um controle de temperatura preciso, intuitivo e eficiente em todo o processo.

O aquecimento pode ser realizado por meio de resistências elétricas ou queimadores a gás. No primeiro caso, o controlador se comunica com controladores eletrônicos de potência, responsáveis por modular a energia térmica com extrema precisão. No segundo, o sistema gerencia diretamente as válvulas de gás, assegurando monitoramento contínuo e altos níveis de segurança operacional.

Além do controle, é fundamental registrar e monitorar a evolução da temperatura, especialmente em setores altamente especializados, como o setor aeroespacial e aeronáutico, onde a rastreabilidade do processo térmico é essencial para certificar a qualidade e cumprir as normas técnicas mais rigorosas.

Por fim, para proteger o sistema e garantir a segurança dos operadores, é indispensável integrar dispositivos de proteção dedicados, como limitadores de segurança contra superaquecimento, que atuam prontamente para prevenir falhas críticas e proteger os equipamentos industriais.

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