BRPI0508585B1 - Nivelador sem tensão e método para nivelar uma tira metálica - Google Patents

Nivelador sem tensão e método para nivelar uma tira metálica Download PDF

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BRPI0508585B1 BRPI0508585-3A BRPI0508585A BRPI0508585B1 BR PI0508585 B1 BRPI0508585 B1 BR PI0508585B1 BR PI0508585 A BRPI0508585 A BR PI0508585A BR PI0508585 B1 BRPI0508585 B1 BR PI0508585B1
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Dominique Kircher
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Abstract

nivelador com um espaçamento de centro a centro variável. a invenção refere-se a um nivelador no qual pelo menos os primeiros cinco rolos da entrada do nivelador têm uma razão de raio / espaçamento centro a centro idêntica áquela dos niveladores convencionais, no qual pelo menos os últimos cinco rolos da entrada do nivelador têm uma razão de raio / espaçamento centro próxima daquela de um desencrespador, e no qual o espaçamento de centro a centro entre os rolos intermediários do nivelador é vantajosamente aumentado.

Description

“NIVELADOR SEM TENSÃO E MÉTODO PARA NIVELAR UMA TIRA METÁLICA”
Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se a um nivelador sem tensão destinado a nivelar uma tira metálica e ao método de nivelamento utilizando o dito nivelador.
Antecedentes da Invenção [002] Uma tira ou placa metálica sofre várias operações, tais como a rolagem a quente e rolagem a frio, as quais pretendem dar a estas dimensões uniformes sobre o seu comprimento inteiro. Assim, em teoria uma tira metálica rolada tem em qualquer ponto uma espessura constante e uma largura constante.
[003] No entanto, a operação de rolagem é insuficiente para obter uma tira livre de defeitos. Isto é porque este exibe defeitos de planicidade não-desenvolvíveis, tais como uma ondulação nas bordas ou no centro, e/ou defeitos desenvolvíveis tais como encrespamento ou uma coroa, isto quer dizer uma curvatura ou ao longo do comprimento ou ao longo da largura da tira, respectivamente.
[004] Estes defeitos de planicidade podem ser corrigidos pelo nivelamento da tira em um nivelador de múltiplos rolos. Um tal nivelador consiste em dois cassetes sobrepostos cada um sustentando diversos rolos acionados por motor, de diâmetro constante, deslocados uns em relação aos outros e colocados alternadamente acima e abaixo do percurso da tira. Este tipo de nivelador está configurado, em termos do número de rolos, no diâmetro dos rolos, no espaçamento de centro a centro e no ajuste, de modo a conseguir um nivelamento satisfatório da tira, a espessura da qual fica dentro de uma faixa definida.
[005] Em um nivelador convencional, os espaçamentos de centro
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2/11 a centro dos rolos são constantes e ajustados de modo que a razão do diâmetro do rolo para o espaçamento de centro a centro fique entre aproximadamente 0,90 e aproximadamente 0,95. No entanto, neste tipo de nivelador, as forças de nivelamento e os momentos são grandes. Para o propósito de reduzi-los, os fabricantes desenvolveram niveladores nos quais todos os espaçamentos de centro a centro estão aumentados de modo que a razão do diâmetro para o espaçamento de centro a centro fique ao redor de 0,70 a 0,80. No entanto, isto não mais permite que os defeitos nãodesenvolvíveis sejam corrigidos sobre a faixa inteira do nivelador em termos de espessura de tira, e especificamente em uma tira mais fina.
[006] Os fabricantes também propuseram recuar alguns dos rolos, por exemplo, indo de nove rolos para cinco. No entanto, quando o número de rolos úteis é reduzido, o grau de deformação plástica dentro do nivelador varia abruptamente, e torna-se difícil colocar os efeitos desenvolvíveis sob controle.
Descrição da Invenção [007] O objetivo da presente invenção é, portanto, propor um nivelador no qual as forças de nivelamento e os momentos sejam reduzidos comparados com aqueles de um nivelador convencional, enquanto ainda mantendo uma boa correção de planicidade ao longo da faixa inteira do nivelador, e tornando mais fácil manter o encrespamento e a coroa sob controle.
[008] Para este propósito, o objeto da invenção é um nivelador sem tensão destinado a nivelar uma tira metálica, que tem uma entrada e uma saída, que compreende n+1 rolos, do tipo que compreende dois cassetes sobrepostos cada um sustentando pelo menos n/2 rolos motorizados de raio constante R, deslocados uns em relação aos outros e colocados alternadamente acima e abaixo do percurso da tira, o eixo geométrico de cada
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3/11 um dos rolos de um cassete ficando separado do eixo geométrico do rolo imediatamente sucessivo do outro cassete por um espaçamento de centro a centro Ek, no qual:
para k : 2 a 4, R/Ek = R/E1;
para k : n-3 a n, R/Ek = R/En e R/En < R/E1; e para k de 5 a n-1, R/En < R/Ek < R/E1, e R/Ek < R/Ek+1, o dito nivelador opcionalmente incluindo um meio para ajustar os espaçamentos de centro a centro Ek.
[009] O nivelador de acordo com a invenção pode ainda ter os seguintes aspectos:
- n > 8;
- quando a espessura da tira a ser nivelada está entre 0,5 e 3 mm, 14 < n < 22;
- quando a espessura da tira a ser nivelada está entre 3 e 15 mm, 10 < n < 16;
- para k de 1 a x, 0,90 < R/Ek < 0,95, e para k de x+1 a n, 0,70 < R/Ek < 0,80;
- para k de 1 a x, 0,90 < R/Ek < 0,95, um dos espaçamentos de centro a centro Ex, onde 5 < x < n-4, sendo tal que:
0,80 < R/Ex < 0,90; e para k de x+1 a n, 0,70 < R/Ek < 0,80; e
- para k de 1 a x, 0,90 < R/Ek < 0,95, um dos espaçamentos de centro a centro Ex, onde 5 < x < n-4, sendo tal que:
0,80 < R/Ex < 0,90, e 0,75 < R/Ex+1 < 0,85, e para k de x+2 a n, 0,70 < R/Ek < 0,80.
[010] O objeto da invenção é também um método para nivelar uma tira metálica, especificamente uma tira de aço, no qual este nivelador é utilizado com um grau de deformação plástica de pelo menos 60% e no máximo 90%.
[011] Como foi compreendido, a invenção consiste em propor um nivelador no qual pelo menos os primeiros cinco rolos partindo da entrada do
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4/11 nivelador tem uma razão de raio / espaçamento centro a centro idêntica àquela dos niveladores convencionais, no qual pelo menos os últimos cinco rolos da entrada do nivelador tem uma razão de raio / espaçamento centro próxima daquela de um desencrespador, e no qual o espaçamento de centro a centro entre os rolos intermediários do nivelador é vantajosamente aumentado.
Breve Descrição dos Desenhos [012] Os aspectos e vantagens da presente invenção ficarão mais claramente aparentes ao longo do curso da descrição seguinte, dada por meio de um exemplo não-limitante e com referência aos desenhos anexos nos quais:
- Figura 1 mostra uma vista em corte transversal de um nivelador de múltiplos rolos sem tensão de acordo com a invenção;
- Figura 2 mostra uma curva de cálculo do encrespamento residual de uma tira metálica nivelada como uma função da retenção de saída do nivelador, para um grau de deformação plástica de 60%; e
- Figura 3 mostra uma curva de cálculo do encrespamento residual de uma tira metálica nivelada como uma função da retenção de saída do nivelador, para um grau de deformação plástica de 80%.
Descrição de Realizações da Invenção [013] A Figura 1 mostra esquematicamente o nivelador 1 que compreende dois cassetes sobrepostos 2, 3, cada um sustentando os rolos motorizados 4, 4' de raio constante R. Para nivelar uma tira metálica 5, esta tira 5 é feita correr entre os rolos 4, 4' e uma entrada de nivelador, que corresponde à entrada da tira 5 para dentro do nivelador 1, e uma saída de nivelador, que corresponde à saída da tira 5 do nivelador 1, são assim definidas. Os rolos 4, 4' estão posicionados de modo a ficarem deslocados uns em relação aos outros e colocados alternadamente acima e abaixo do percurso da tira metálica 5. Para obter o nivelamento correto da tira 5, cada cassete 2, 3 deve sustentar pelo menos n/2 rolos 4, 4' e, mais precisamente, para um nivelador 1 que
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5/11 compreende n+1 rolos 4, 4', o cassete inferior 2 compreende (n/2)+1 rolos 4 e o cassete superior 3 compreende n/2 rolos 4'. O eixo geométrico de cada um dos rolos 4, 4' de um dado cassete 2,3 está separado do eixo geométrico do rolo 4, 4' imediatamente sucessivo do outro cassete por um espaçamento de centro a centro Ek, o qual pode ser variado.
[014] Para obter uma tira 5 nivelada com encrespamento zero, é necessário determinar a folga entre os rolos 4 do cassete inferior 2 e os rolos 4' do cassete superior 3 localizados no lado de saída do nivelador 1, isto quer dizer determinar a retenção de entrada e a retenção de saída do nivelador 1. Para adaptar a determinação de acordo com o tipo de tira 5 a ser nivelada, o espaçamento de centro a centro Ek pode ser variado utilizando um meio de ajuste (não mostrado).
[015] Os inventores demonstraram pela redução da razão de raio / espaçamento de centro a centro dos rolos para um valor ao redor de 0,8, partindo do quinto rolo da entrada do nivelador, em um nivelador cuja razão de raio / espaçamento de centro a centro entre pelo menos os cinco primeiros rolos da entrada do nivelador corresponde à razão de raio / espaçamento de centro a centro de um nivelador convencional, as forças de nivelamento e os momentos podem ser reduzidos de 5 a 25% dependendo do tipo de ajuste feito.
[016] Assim, para os primeiros cinco rolos da entrada do nivelador, isto quer dizer quando k varia de 2 a 4, a razão R/Ek é igual à razão R/E1, na qual E1 corresponde ao espaçamento de centro a centro entre o primeiro rolo da entrada do nivelador e o segundo rolo da entrada do nivelador, R/E1 estando entre 0,90 e 0,95, limites inclusive, cujos valores correspondem à razão de raio / espaçamento de centro a centro de um nivelador convencional.
[017] Para os últimos cinco rolos da entrada do nivelador, isto quer dizer quando k varia de n-3 a n, a razão R/Ek é igual à razão R/En, na
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6/11 qual En corresponde ao espaçamento de centro a centro entre o último rolo da entrada do nivelador e o penúltimo rolo da entrada do nivelador, R/En estando entre 0,70 e 0,80, limites inclusive, cujos valores correspondem à razão de raio / espaçamento de centro a centro de um desencrespador convencional.
[018] Assim, no nivelador de acordo com a invenção, fica claro que a razão R/E1 é sempre maior do que a razão R/En. Mais ainda, é também recomendado que, entre o quinto rolo da entrada e o (n-1)° rolo da entrada do nivelador, isto quer dizer quando k varia de 5 a n-1, as seguintes relações são satisfeitas:
R/En < R/Ek < R/E1, e R/Ek < R/Ek+1.
[019] Estas condições tornam possível reduzir as forças exercidas sobre os rolos para reduzir o momento necessário para o nivelamento. Assim, para resultados equivalentes em termos de nivelamento, a potência do nivelador de acordo com a invenção será 15 a 20% menor do que a potência de um nivelador convencional.
[020] Mais ainda, os inventores observaram um aumento no número de pontos de operação utilizando um nivelador de acordo com a invenção, comparado com um nivelador convencional que tem o mesmo número de rolos. O número de pontos de operação de um nivelador é determinado pelo ajuste a ser feito no nivelador de modo a obter, ao deixar o nivelador, uma tira que tem um encrespamento zero e uma coroa zero. Assim, quanto maior o número de pontos de operação para um dado nivelador, menor é a restrição em relação aos ajustes. Isto, portanto representa uma vantagem adicional, já que o tempo requerido para ajustar o nivelador de acordo com a invenção será capaz de ser reduzido.
[021] Para que os defeitos de planicidade não-desenvolvíveis da tira sejam apropriadamente corrigidos, é essencial que a razão R/Ek seja igual à razão R/E1, dentro da precisão de ajuste do espaçamento de centro a centro
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7/11 entre os rolos, para pelo menos os primeiros cinco rolos da entrada do nivelador.
[022] De preferência, o nivelador compreende mais do que nove rolos, isto quer dizer n é igual a ou maior do que 8, de modo que tanto os defeitos não-desenvolvíveis quanto os defeitos desenvolvíveis sejam apropriadamente corrigidos. Isto é porque, com menos do que nove rolos, torna-se difícil trazer os defeitos desenvolvíveis sob controle, e a tira metálica pode reter uma coroa residual e um encrespamento residual.
[023] Vantajosamente, para tornar os ajustes mais fáceis e apropriadamente corrigir todos os defeitos de planicidade de uma tira metálica dentro de uma faixa de espessura de 0,7 a 3 mm, o nivelador compreende entre 15 e 23 rolos (limites inclusive), isto é, 14 < n < 22.
[024] Quando a tira metálica tem uma faixa de espessura entre 3 e 15 mm, o nivelador vantajosamente compreende entre 11 e 17 rolos, isto é, 10 < n < 16.
[025] Dependendo da qualidade de resolução dos defeitos de planicidade e da redução desejada na força de nivelamento e do momento, os inventores desenvolveram vários tipos de nivelador, os quais agora foram descritos.
[026] De acordo com uma primeira modalidade da invenção, o nivelador está dividido em duas zonas. Uma primeira zona está assim entre o primeiro rolo da entrada do nivelador e o (x+1) do rolo da entrada do nivelador, isto quer dizer quando k varia de 1 a x, e estende-se pelo menos tão distante quanto o quinto rolo da entrada do nivelador. Nesta primeira zona, a razão de raio / espaçamento de centro a centro R/Ek é constante e entre 0,90 e 0,95 (limites inclusive). A segunda zona fica entre o (x+1) do rolo da entrada do nivelador e o último rolo da entrada do nivelador, o qual é o (n+1)o rolo, isto quer dizer quando k varia de x+1 a n, e inicia pelo menos do (n-3)o rolo da
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8/11 entrada do nivelador. Nesta zona, a razão de raio / espaçamento de centro a centro R/Ek é constante e entre 0,70 e 0,80 (limites inclusive).
[027] De acordo com uma segunda modalidade da invenção, o nivelador está dividido em três zonas. Uma primeira zona fica, como na primeira modalidade, entre o primeiro rolo da entrada do nivelador e o (x+1) do rolo da entrada do nivelador, isto quer dizer quando k varia de 1 a x, e estendese pelo menos tão distante quanto o quinto rolo da entrada do nivelador. Nesta zona, a razão de raio / espaçamento de centro a centro R/Ek é constante e entre 0,90 e 0,95 (limites inclusive). A seguir, uma segunda zona na qual uma das razões de raio / espaçamento de centro a centro, a qual será denominada R/Ex, está entre 0,80 e 0,90 (limites inclusive). Esta segunda zona fica entre o quinto rolo da entrada do nivelador e o (n-4) do rolo da entrada do nivelador, isto quer dizer quando x varia de 5 a n-4. Finalmente, uma terceira zona fica entre o (x+1) do rolo da entrada e o último rolo do nivelador (o (n+1) do rolo), isto quer dizer quando k varia de x+1 a n. Nesta terceira zona, a razão de raio / espaçamento de centro a centro R/Ek é constante e entre 0,70 e 0,80 (limites inclusive).
[028] Em uma terceira modalidade da invenção, o nivelador está novamente dividido em três zonas. Uma primeira zona fica, como nas modalidades anteriores, entre o primeiro rolo da entrada do nivelador e o (x+1) do rolo da entrada do nivelador, isto quer dizer quando k varia de 1 a x, e estende-se pelo menos tão distante quanto o quinto rolo da entrada do nivelador. Nesta zona, a razão de raio / espaçamento de centro a centro R/Ek está entre 0,90 e 0,95 (limites inclusive). A seguir, uma segunda zona na qual uma das razões de raio / espaçamento de centro a centro, a qual será denominada R/Ex, está entre 0,80 e 0,90 (limites inclusive) e a razão de raio / espaçamento de centro a centro R/Ex+1 está entre 0,75 e 0,85 (limites inclusive). Esta segunda zona fica entre o quinto rolo da entrada do nivelador e
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9/11 o (n-4) do rolo da entrada do nivelador, isto quer dizer quando x varia de 5 a n-
4. Finalmente, uma terceira zona fica entre o (x+2) do rolo da entrada do nivelador e o último rolo do nivelador (o (n+1) do rolo), isto quer dizer quando k varia de x+2 a n. Nesta terceira zona, a razão de raio / espaçamento de centro a centro R/Ek é constante e entre 0,70 e 0,80 (limites inclusive).
[029] A invenção também se refere a um método para nivelar uma tira metálica, no qual um dos niveladores acima descritos é utilizado com um grau de deformação plástica de pelo menos 60%, mas no máximo 90%.
[030] O grau de deformação plástica de uma tira metálica é definido como sendo a espessura da tira metálica plasticamente deformada para a espessura total.
[031] Assim, se o grau de deformação plástica for menor do que 60%, não é mais possível remediar os defeitos de planicidade da tira. No entanto, se este grau de deformação plástica for maior do 90%, a tira metálica torna-se difícil de nivelar e neste caso é também difícil remediar os defeitos de planicidade da tira.
[032] A tira metálica a ser nivelada pode ser feita de aço, ou a aço carbono ou aço inoxidável, revestida com um revestimento metálico, por exemplo baseado em zinco, ou com um revestimento orgânico.
[033] A invenção será agora ilustrada por exemplos dados como uma indicação não-limitante.
[034] Um nivelador convencional, denotado por nivelador X, que compreende (k+1) rolos com k igual a 16, isto é, dezessete rolos, com um diâmetro de 57 mm e um espaçamento de centro a centro Ek constante de 30 mm (um nivelador do tipo BRONX), portanto que tem uma razão de raio / espaçamento de centro a centro R/Ek de 0,95, foi modificado de modo a obter vários niveladores de acordo com a invenção, a saber:
Nivelador A: para k de 1 a 4, R/Ek = 0,95 e
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10/11 para k de 5 a 16, R/Ek = 0,80;
Nivelador B: para k de 1 a 4, R/Ek = 0,95, para k = 5, R/Ek = 0,865 e para k de 6 a 16, R/Ek = 0,80; e
Nivelador C: para k de 1 a 4, R/Ek = 0,95, para k = 5, R/Ek = 0,90, e R/Ek+1 = 0,85, e para k de 7 a 16, R/Ek = 0,80.
[035] Uma tira de aço de 2 mm de espessura e 1000 mm de largura foi então feita correr através de cada um destes niveladores A, B, C e X, aplicando um grau de deformação plástica ou de 60% ou de 80%. O aço em questão era um aço do tipo THR1000, a resistência à deformação Rp0,2 do qual era de 900 MPa.
[036] As Figuras 2 e 3 mostram uma curva de cálculo do encrespamento residual da tira de aço nivelada como uma função da retenção de saída do nivelador para um grau de deformação plástica de 60% (Figura 2) e para um grau de deformação plástica de 80% (Figura 3).
[037] Os vários niveladores estão identificados pelos seguintes símbolos:
- nivelador A: símbolo ,
- nivelador B: símbolo ▲,
- nivelador C: símbolo X, e
- nivelador X: símbolo ♦.
[038] Finalmente, as forças de entrada do nivelador, as forças de saída do nivelador, as forças totais e o momento do nivelador foram medidos para cada nivelador e para cada grau de deformação plástica. As reduções obtidas em cada um dos niveladores A, B e C de acordo com a invenção comparados com o nivelador convencional X foram calculadas e todos os resultados estão fornecidos nas Tabelas 1 e 2.
TABELA 1: redução em forças e momento, e aumento no número de pontos de
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11/11 operação, para um grau de 60% de deformação plástica
Redução de força na entrada do nivelador (%) Redução de força na saída do nivelador (%) Redução de força total (%) Redução de momento total do nivelador (%) Número de pontos de operação
Nivelador A 23 11 17 35 1
Nivelador B 18 14 15 31 3
Nivelador C 15 14 14 25 9
Nivelador X - - - - 6
TABELA 2: redução em forças e momento, e aumento no número de pontos de operação, para um grau de 80% de deformação plástica
Redução de força na entrada do nivelador (%) Redução de força na saída do nivelador (%) Redução de força total (%) Redução de momento total do nivelador (%) Número de pontos de operação
Nivelador A 23 8 16 27 5
Nivelador B 17 11 14 24 5
Nivelador C 15 13 14 22 5
Nivelador X - - - - 4
[039] Fica aparente destas duas tabelas de resultados que o nivelador A é o nivelador que permite que as maiores reduções em força e momento sejam obtidas, independentemente do grau de deformação plástica. No entanto, como pode ser visto nas Figuras 2 e 3, este nivelador não é necessariamente o mais confiável se for desejado dar à tira metálica um encrespamento perfeitamente zero, já que, especificamente quando o grau de deformação plástica é de 60%, o número de pontos de operação é 1, enquanto que este é 9 no caso do nivelador C.

Claims (9)

  1. Reivindicações
    1. NIVELADOR SEM TENSÃO (1) destinado a nivelar uma tira metálica (5), que tem uma entrada e uma saída, que compreende n+1 rolos motorizados (4, 4'), do tipo que compreende dois cassetes sobrepostos (2, 3) cada um sustentando pelo menos n/2 rolos (4, 4') de raio constante R, deslocados uns em relação aos outros e colocados alternadamente acima e abaixo do percurso da tira (5), o eixo geométrico de cada um dos rolos (4, 4') de um cassete (2, 3) ficando separado do eixo geométrico do rolo (4, 4') imediatamente sucessivo do outro cassete por um espaçamento de centro a centro Ek, caracterizado pelo fato de que:
    para k de 2 a 4, R/Ek = R/E1;
    para k de n-3 a n, R/Ek = R/En e R/En < R/E1; e para k de 5 a n-1, R/En < R/Ek < R/E1, e R/Ek < R/Ek+1, o dito nivelador (1) opcionalmente incluindo um meio para ajustar os espaçamentos de centro a centro Ek.
  2. 2. NIVELADOR (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que n > 8.
  3. 3. NIVELADOR (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de que quando a espessura da tira (5) a ser nivelada está entre 0,5 e 3 mm, 14 < n < 22.
  4. 4. NIVELADOR (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de que, quando a espessura da tira (5) está entre 3 e 15 mm, 10 < n < 16.
  5. 5. NIVELADOR (1) de acordo com qualquer umas das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que:
    para k de 1 a x, 0,90 < R/Ek < 0,95; e para k de x+1 a n, 0,70 < R/Ek < 0,80.
  6. 6. NIVELADOR (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que:
    para k de 1 a x, 0,90 < R/Ek < 0,95;
    um dos espaçamentos de centro a centro Ex, onde 5 < x < n-4, sendo tal que:
    Petição 870180072144, de 17/08/2018, pág. 23/25
    2/2
    0,80 < R/Ex < 0,90; e para k de x+1 a n, 0,70 < R/Ek < 0,80.
  7. 7. NIVELADOR (1) de acordo com qualquer umas das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que:
    para k de 1 a x, 0,90 < R/Ek < 0,95;
    um dos espaçamentos de centro a centro Ex, onde 5 < x < n-4, sendo tal que:
    0,80 < R/Ex < 0,90, e 0,75 < R/Ex+1 < 0,85; e para k de x+2 a n, 0,70 < R/Ek < 0,80.
  8. 8. MÉTODO PARA NIVELAR UMA TIRA METÁLICA (5) caracterizado pelo fato de que um nivelador, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, é utilizado, em que o nivelador compreende grau de deformação plástica de pelo menos 60% e no máximo 90%.
  9. 9. MÉTODO de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a tira metálica (5) é uma tira de aço.
BRPI0508585-3A 2004-03-10 2005-03-01 Nivelador sem tensão e método para nivelar uma tira metálica BRPI0508585B1 (pt)

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