BRPI0618909A2 - método de nivelamento de um produto plano sob a forma de tira ou chapa em uma máquina para nivelar com rolos imbricados e instalação de nivelamento que permite a aplicação do método - Google Patents

Abstract

MéTODO DE NIVELAMENTO DE UM PRODUTO PLANO SOB A FORMA DE TIRA OU CHAPA EM UMA MáQUINA PARA NIVELAR COM ROLOS IMBRICADOS E INSTALAçãO DE NIVELAMENTO QUE PERMITE A APLICAçãO DO MéTODO. A invenção refere-se a um método e a um dispositivo de regulação de imbricação dos rolos niveladores em uma máquina para nivelar que compreende dois módulos de nivelamento que leva cada um uma série de rolos (4, 4') com eixos paralelos. A invenção se aplica em especial as chapas e produtos em tira de grande espessura e dureza elevada que necessitam de uma baixa imbricação dos rolos. De acordo com o método da invenção mede-se pelo menos o valor global das forças transmitidas aos rolos de nivelamento pelos motores, determina-se o valor real das forças utilizadas para a plastificação do produto, compara-se o valor determinado com o valor de referência da força dado pelo modelo de pré- regulagem e age-se sobre os órgáos (3, 3') de regulagem de imbricação dos rolos de nivelamento para manter o valor da força assim determinado com o valor de referência (Ref~c~)De acordo com a invenção o dispositivo de regulação (103) de imbricação dos rolos para a aplicação do método comporta um circuito de regulação da velocidade (105> dos rolos e um circuito de regulação (104) de imbricação agindo sobre a posição dos rolos.

Description

MÉTODO DE NIVELAMENTO DE UM PRODUTO PLANO SOB A FORMA DE TIRA OU CHAPA EM UMA MÁQUINA PARA NIVELAR COM ROLOS IMBRICADOS E INSTALAÇÃO DE NIVELAMENTO QUE PERMITE A

APLICAÇÃO DO MÉTODO

A invenção tem por objeto um método de nivelamento de um produto plano sob a forma de tira ou chapa em uma máquina para nivelar de rolos imbricados e a instalação de nivelamento permitindo a aplicação do método.

Para nivelamento dos produtos planos e, em especial, as tiras e as chapas metálicas laminadas, utiliza-se freqüentemente uma niveladora com rolos múltiplos que compreende dois módulos de nivelamento que levam cada um uma série de rolos com eixos paralelos e colocados, respectivamente, acima e abaixo da tira, os rolos sendo deslocados longitudinalmente e verticalmente de forma a se imbricar em determinado trajeto ondulado da tira que é assim submetida a efeitos de tração e flexão em sentido alternado. Os motores permitem impulsionar os rolos em rotação e, por fricção fazer avançar o produto a uma velocidade determinada. Para nivelamento das tiras espessas e as chapas estes equipamentos funcionam sem aplicação de tração externa a montante ou a jusante da máquina. O funcionamento de tal máquina fez o objeto de abordagens teóricas avançadas. Estas teorias de nivelamento se apoiam sobre o cálculo de curvaturas máximas da chapa na laminadora, estas curvaturas geram plastificação da matéria na espessura do produto que condiciona o destensionamento das tensões na largura e a espessura. De acordo com a importância da imbricação e do diâmetro dos rolos, a curvatura tomada pelo produto é mais ou menos importante e a deformação plástica afeta uma parte maior ou menor da espessura. Um parâmetro de regulagem do nivelamento é a taxa de plastificação, ela representa a relação entre o valor da espessura do produto na qual a tensão excedeu o limite elástico, a deformação é então plástica, em relação a espessura total do produto. Naturalmente o resto da espessura do produto permanece a um valor de tensão de deformação elástica. Estas duas zonas na espessura do produto tem cada uma, influência sobre o esforço de nivelamento e o valor das forças transmitidas aos rolos, mas as variações que geram sobre os parâmetros de laminação seguem leis diferentes.

Por último, distingue-se geralmente em uma niveladora duas zonas cujas funções são sensivelmente diferentes mas complementares e interativas. Uma zona de entrada, que é uma zona de plastif icação importante que trata preferivelmente os defeitos geométricos de nivelamento, e uma zona de saída na qual a laminação refere-se vantajosamente ao destensionamento e se efetua com uma plastificação baixa ou mesmo pelas flexões alternadas no limite elástico do material.

Sabe-se estabelecer cálculos teóricos que permitem obter um resultado preciso e podendo servir pré-regulagem das máquinas. O princípio é baseado sobre o decrescimento progressivo da taxa de plastificação. Isto pode somente ser obtido com máquinas que comportam um número suficiente de rolos niveladores permitindo uma regulagem adequada de imbricação de cada um destes rolos.

A imbricação dos rolos depende da taxa de plastificação medida e da espessura e da temperatura das chapas a serem niveladas. Para chapas de aço de saída de um laminador a quente pede-se habitualmente uma taxa de plastificação elevada, da ordem de 70%. Para obter no caso de chapas espessas, é suficiente uma baixa imbricação, ora, no mesmo tempo, os esforços de nivelamento são muito elevados e têm a tendência a afastar os rolos niveladores e a diminuir a imbricação. De modo que o espaçamento dos rolos, ainda chamado folga, produzido pelo esforço de laminação, é bem superior ao valor de imbricação necessário para a plastificação. Coloca-se então um problema da precisão com a qual é possível controlar o valor de imbricação e determinar um método de controle que permita lhe assegurar.

Uma instalação de nivelamento compreende então, de uma maneira geral, um compartimento de apoio fixo, dois módulos de nivelamento com rolos paralelos, colocados respectivamente acima e abaixo da tira e cujos rolos são imbricados de forma a determinar um trajeto ondulado da tira e os meios de regulagem e manutenção do espaçamento dos referidos módulos por apoio sobre o compartimento fixo para regulagem de imbricação dos rolos, cada módulo de nivelamento comporta uma fileira de rolos ativos paralelos que tomam apoio sobre um chassis de apoio por intermédio de pelo menos uma fileira de rolos de apoio e montados rotativos, as suas extremidades, cada um sobre dois mancais que definem um eixo de rotação perpendicular a direção de trajetória, dos referidos mancais sendo levados, respectivamente, por duas peças laterais contíguas do chassis de apoio.

Numa máquina de laminação das chapas e das tiras de grande espessura os rolos de trabalho são motorizados por motores elétricos, pois as forças importantes devem ser transmitidas a cada rolo para assegurar a deformação e o avanço do produto ao interior da máquina para nivelar.

Geralmente o módulo de nivelamento inferior é fixo em posição, o módulo superior pode deslocar-se verticalmente para a regulagem de imbricação. Para esse efeito, utiliza- se geralmente quatro atuadores mecânicos ou hidráulicos montados nos ângulos do chassis e permitindo regular o nível geral do módulo ajustado em relação ao módulo inferior fixo e, por conseqüência, a imbricação dos rolos.

Além disso, os atuadores podem ser regulados independentemente e com valores diferentes, o que permite determinar uma oscilação entre a entrada e a saída da máquina para nivelar, em geral necessário a realização de efeitos de nivelamento diferentes de acordo corn as necessidades.

Os esforços desenvolvidos pelo nivelamento são muito elevados, em especial quando esta operação é realizada sobre uma chapa grande após laminação a quente e resfriamento acelerado, ou sobre uma chapa fria. Conduz-se então aos niveladores uma estrutura tão rígida quanto possível de forma a poder controlar os efeitos do nivelamento. A deformação sob esforço das diferentes partes da máquina falseia a precisão do controle da posição dos rolos de nivelamento, então o valor da curvatura obtida sobre cada rolo pode, em certos casos tornar-se completamente impraticável.

Por exemplo, para uma chapa de aço de 50 milímetros de espessura calcula-se imbricações da ordem de 0,3 milímetros, ora os esforços de nivelamento são suficientemente elevados para acionar folga na máquina da ordem de uma dezena de milímetro. É então claro que a aplicação direta de um método de nivelamento como aquele descrito na patente US 4,881,392 não é possível. Além disso a tolerância de laminação sobre uma chapa como a citada é da ordem de 0,1 milímetro. Ora uma máquina para nivelar deve poder se abrir no valor da espessura nominal da chapa para deixá-la passar, mas as variações de espessura devido as tolerâncias de fabricação não devem acionar variações na taxa de plastificação, então não fazer variar a imbricação dos rolos.

Para evitar estes inconvenientes realizou-se niveladoras com controle hidráulico para o deslocamento do módulo de nivelamento móvel, e também para o controle individual de cada rolo de nivelamento, e associou-se um modelo de folga baseado nas medidas de esforço e um cálculo teórico das deformações da má.quina sob esforço, para compensar estas deformações, mas todas as compensações soa passíveis de erros devidos as não linearidades das folgas da máquina e não é realista de considerar em compensar um defeito cujo a amplitude vale dez vezes ou mais a do parâmetro a controlar.

A invenção tem então por objeto um método que permite controlar a imbricação dos rolos com a precisão querida e permitindo resolver o conjunto destes problemas sem acionar complicações nem onerar excessivamente os dispositivos utilizados.

O mesmo princípio do nivelamento por flexões alternadas consiste em dar aos' produtos metálicos uma curvatura, alternativamente em um sentido depois no outro, com a ajuda dos rolos cujo ajusta-se a imbricação. Durante essa operação à parte da espessura do produto em contato com o rolo, ainda chamado intradorso, sofre tensões de compressão e a parte externa, designada extradorso, sofre tensões de tração. Existe na zona central do produto uma linha segundo a qual as tensões são nulas, é designada fibra neutra. De acordo com a espessura da chapa e a curvatura dada ao produto é possível exceder o limite elástico do material e produzir uma plastificação. De acordo com o número de rolos da máquina para nivelar se produzirá assim um certo número de plastificações alternadas de pelo menos uma parte da espessura do produto.

De acordo com os defeitos das chapas a tratarem se poderá fazer submeter ao produto um nivelamento por flexões alternadas na faixa de deformações elásticas ou as deformações elásticas ou nas das deformações plásticas.

De uma maneira geral, para nivelar as chapas de aço de grande espessura regula-se a máquina para nivelar de forma a produzir deformações plásticas pelo menos na primeira parte da máquina, situada na entrada, e deformações menores na zona de saída. Para as chapas grandes utiliza-se geralmente máquinas que comportam 7,9 ou 11 rolos.

Tipicamente visa-se taxas de plastificação de 30%,70%,40% seguidamente 20% sobre os primeiros rolos de uma máquina para nivelar.

Os rolos das máquinas niveladoras são movimentados em rotação por motores elétricos para permitir o avanço do produto e para comunicar-lhe a energia necessária a sua deformação. Os modelos teóricos de nivelamento permitem prever as forças transmitidas para estas deformações, assim como as imbricações necessárias. Quando, devido folga, a imbricação não está no valor previsto não é possível deformar suficientemente o produto e foi observado pela sociedade requerente que o valor real das forças transmitidas pelos motores elétricos é muito inferior ao previsto de maneira teórica. As observações quantificadas então permitiram conceber um método de controle das imbricações a partir do valor observado sobre as forças utilizadas em relação as forças teóricas considerados pelos modelos, ou em relação à pré-regulagem desejada.

A compensação das folgas é assim substituída por um modelo de cálculo em tempo real ou um outro dispositivo de pré-regulagem das forças transmitidas aos rolos de nivelamento associado a uma regulação do desvio com a medida das forças realmente utilizadas por ação sobre a posição dos rolos da máquina para nivelar para regular as suas imbricações.

De acordo com o método da invenção mede-se pelo menos o valor global das forças transmitidas aos rolos de nivelamento e determina-se o valor real das forças utilizadas para a plastificação do produto, compara-se o valor determinado com o valor de referência da força dado pelo modelo de pré-regulagem, e age-se sobre os órgãos (3) de regulagem de imbricação dos rolos de nivelamento para manter o valor da força assim determinado utilizado para a plastificação do produto igual ao valor de referência (Refc) dado pelo modelo. Sempre de acordo com o método da invenção corrige-se a medida das forças transmitidas aos rolos de nivelamento pelo valor das forças de aceleração e desaceleração utilizadas durante as mudanças de velocidade da máquina para nivelar.

No caso de uma máquina para nivelar composta de várias partes cujos rolos são motorizados de maneira independente por grupos, cada grupo que corresponde a uma das partes da máquina de nivelamento, cada parte que comporta meios separados de imbricação dos rolos, um modelo teórico ou um dispositivo de pré-regulagem que dá pelo menos um valor de referência de velocidade para os motores dos rolos de nivelamento e para o valor da força elétrico necessário para a plastificação do produto em cada parte da máquina, mede-se em cada parte, e de acordo com o método da invenção, pelo menos o valor global das forças transmitidas ao grupo de rolos de nivelamento que correspondem e determina-se o valor real das forças utilizadas para a plastificação do produto de cada uma das partes, compara-se o valor determinado com o valor de referência da força dado pelo modelo de pré-regulagem para a mesma parte da máquina, e age-se sobre os órgãos de regulagem de imbricação dos rolos de nivelamento da referida parte para manter o valor da força assim determinado utilizado para a plastificação do produto igual ao valor de referência dado pelo modelo.

De acordo com o método da invenção determina-se por uma medida ou pelo cálculo o valor da tração induzida no produto pelas diferentes partes da máquina de motorização independente, e que determina, para cada parte, o valor real das forças utilizadas para a plastificação do produto, corrigindo a medida pelo valor das forças necessárias para equilibrar a tração presente no produto nas zonas situadas entre cada parte da máquina para nivelar.

Em especial, e sempre de acordo com o método da invenção, em uma máquina para nivelar em duas partes, composta de uma parte de entrada comportando um certo número de rolos de nivelamento, e respectivamente de uma parte de saída que comporta também um certo número de rolos de nivelamento, mede-se sobre os rolos de entrada, respectivamente de saída, pelo menos o valor global das forças transmitidas aos referidos rolos e determina-se o valor real das forças utilizadas para a plastificação do produto na entrada, respectivamente na saída, compara-se o valor determinado com o valor de referência da força dado pelo modelo de pré-regulagem para a entrada, respectivamente para a saída, da máquina, e age-se sobre os órgãos de regulagem de imbricação dos rolos de nivelamento da entrada, respectivamente da saída, para manter o valor da força assim determinado utilizado para a plastificação do produto igual ao valor de referência dado pelo modelo.

Determina-se o valor real das forças utilizadas para a plastificação do produto na entrada, respectivamente na saída da máquina, corrigindo a medida pelo valor das forças de aceleração e desaceleração utilizadas durante as mudanças de velocidade da máquina para nivelar, determina- se também por uma medida ou pelo cálculo o valor da tração induzida no produto na zona situada entre os rolos da entrada e os da saída e deduz-se, para a entrada e para a saída, o valor real das forças utilizadas para a plastificação do produto, corrigindo a medida pelo valor das forças necessárias para equilibrar a tração presente no produto na referida zona situada entre os rolos da entrada e os da saída.

De acordo com o método da invenção, em uma máquina para nivelar cujos todos os rolos motorizados individualmente de maneira independente e comportando meios separados (52) de imbricação de cada rolo, um modelo teórico ou um dispositivo de pré-regulagem que dá pelo menos um valor de referência de velocidade para os motores dos rolos de nivelamento e para o valor da força elétrico necessário para a plastificação do produto, mede-se o valor da força transmitido a cada rolo de nivelamento e determina-se o valor real das forças utilizadas para a plastificação do produto, compara-se o valor determinado com o valor de referência da força dado pelo modelo de pré- regulagem para o mesmo rolo, e age-se sobre os órgãos (52) de regulagem de imbricação do referido rolo de nivelamento para manter o valor da força assim determinado utilizado para a plastificação do produto igual ao valor de referência dado pelo modelo. Para determinar o valor da força necessária para a plastificação do produto, corrige- se a medida pelo valor da força de aceleração e desaceleração utilizadas durante as mudanças da velocidade da máquina para nivelar e determina-se por uma medida ou pelo cálculo o valor da tração induzida no produto entre cada rolo e corrige-se também a medida pelo valor da força necessárias para equilibrar o desvio de tração presente no produto entre a montante e a jusante de cada rolo.

De acordo com a invenção, o dispositivo de regulação de imbricação dos rolos em uma máquina para nivelar os produtos planos sob a forma de tira ou chapa comporta um circuito de regulação da velocidade (105) dos rolos que permitem a sua correção sobre a referência de velocidade dada pelo modelo e um circuito de regulação de imbricação dos rolos que agem sobre a posição dos rolos controlando o desvio entre a referência de força necessária para a plastificação do produto dado pelo modelo e pela medida feita sobre os rolos.

Em uma máquina para nivelar composta de várias partes cujos rolos são motorizados de maneira independente por grupos, cada grupo correspondente a uma das partes da máquina de nivelamento, cada parte comportando meios separados de imbricação dos rolos, o dispositivo da invenção comporta um circuito de regulação da velocidade (105) dos rolos permitindo sua correção sobre a referência de velocidade dada pelo modelo, e um circuito de regulação de imbricação dos rolos para cada parte que age separadamente sobre a posição dos rolos de cada parte.

Em uma máquina para nivelar composta de várias partes cujos rolos são motorizados de maneira independente e individual, cada rolo comportando meios separados de imbricação, o dispositivo da invenção comporta um circuito de regulação da velocidade (105) dos rolos permitindo a sua correção sobre a referência de velocidade dada pelo modelo e um circuito separado de regulação de imbricação de cada um dos rolos que agem separadamente sobre a posição dos referidos rolos.

De acordo com a invenção o dispositivo de regulação de imbricação dos rolos em uma máquina para nivelar os produtos planos é do tipo proporcional, integral e diferencial e comporta entradas para os sinais de aceleração da máquina bem como para os desvios de tração induzida no produto entre as zonas a montante e a jusante de cada rolo.

Mas a invenção será melhor compreendida pela descrição de um modo de realização com a descrição das figuras seguintes:

- A figura 1 representa a força e a força nas zonas elásticas e plásticas.

- A figura 2 representa uma ondulação de nivelamento.

A figura 3 representa as tensões no produto (deformação elástica)

- A figura 3 bis representa as tensões no produto (deformação plástica)

- A figura 4 representa esquematicamente a regulação objeto da invenção.

- A figura 4 bis representa esquematicamente a regulação de acordo com um modo aperfeiçoado da invenção.

- A figura 5 representa uma vista lateral em elevação de uma máquina para nivelar.

- A figura 6 representa em perspectiva a motorização de uma máquina para nivelar.

A figura 7 representa uma vista em detalhe do compartimento para engrenagens de motorização.

Assim mostrado sobre a figura 2 uma primeira ondulação em uma máquina para nivelar é produzida sobre um produto 10 por um grupo de três rolos Rl, R2. e R3. O produto é curvado sobre o rolo central R2 que é imbricado entre os rolos de extremidade Rl e R3. Pega-se um raio de curvatura que se aproxima do raio do rolo e depende da imbricação dos rolos, da resistência mecânica do produto e da sua espessura. A face em contato com o rolo, o intradorso encontra-se em compressão e a face externa, o extradorso, em tração, assim como é representado sobre a figura 3. As leis da resistência dos materiais mostram que a variação é linear na espessura do produto, enquanto a tensão é inferior ao limite elástico. Existe uma zona central sem tensão: a fibra neutra.

No caso onde o arqueamento é mais importante pode-se exceder o limite elástico do material nas zonas de tensão máxima. Neste caso a tensão é constante e igual a um valor máximo na zona de deformação plástica, bem como mostra a figura 3 bis. Pode-se observar que cada ondulação, formada em um sentido depois no outro é formado por um grupo de três rolos. Assim no caso geral uma máquina para nivelar é concebida com um número ímpar de rolos para formar um número igual de ondulações e não correr o risco de conservar sobre o produto uma deformação permanente, devida a operação de nivelamento.

Naturalmente durante esta operação o produto 10 exerce forças sobre os rolos e mais a imbricação é importante e a deformação elevada, mais estas forças alcançam um valor elevado. Se permanecer na faixa de deformação elástica correspondente a da figura 3, a força é proporcional a deformação, como indicado pelas leis da resistência dos materiais. Seguidamente o valor da força satura progressivamente quando toda a espessura e do produto é plastificada.

A figura 1 ilustra o conjunto de observações e o resultado dos trabalhos de modelização da sociedade depositante. A curvatura que varia ao inverso do raio R de curvatura alcançado pelo produto representou-se a curvatura seja l/R sobre o eixo das abscissas desta figura. De acordo com a curvatura dada ao produto, a tensão δ pode atingir o limite elástico E, próximo das zonas próximas das superfícies superiores e inferiores. Seguidamente, a curvatura aumentando, as zonas de deformação plásticas nas quais a tensão é constante em primeira aproximação, se estendem para o centro e podem representar a maior parte da espessura e do produto 10.

Na primeira parte do gráfico a força F exercida sobre os rolos é sensivelmente proporcional a curvatura e então a imbricação dada aos rolos de nivelamento. Depois progressivamente esta força atinge um valor sensivelmente constante quando toda a espessura do produto 10 é plastificado. Isto ilustra ainda o problema colocado, isso não é possível controlar a imbricação dos rolos nesta zona controlando a força, pois esta praticamente não varia mais.

Mas vai diferentemente das forças necessárias ao acionamento do produto. Na realidade as forças necessárias para a deformação do produto no limite da faixa elástica são nulos. Neste caso o estado de tensão no produto passam da tensão nulo a um estado tal como foi representado sobre a figura 3. É necessário para isso fornecer certa quantidade de trabalho mecânico de modo que o produto alcance um raio de curvatura R, isto se passa na entrada dos rolos niveladores no sentido de trajetória do produto, mas para a saída de cada rolo é o produto que fornece um trabalho equivalente para seu regresso elástico. 0 balanço para o rolo é nulo, em outros termos sobre cada rolo de nivelamento a zona de entrada é resistente e a zona de saída é motora, o balanço do trabalho mecânico a fornecer é nulo.

Em contrapartida é necessário fornecer a energia ao produto quando se está na zona de deformação plástica, pois realiza-se uma deformação permanente. Isto é verdadeiro para cada ondulação porque a deformação é feita de maneira alternada. Esta energia é naturalmente proporcional a zona plastificada então a espessura e desta zona e, por conseqüência, a imbricação dos rolos de nivelamento. Isto é ilustrado pela figura 1. Enquanto a deformação do produto 10 for elástica as forças fornecidas são nulas, eles ficam progressivamente proporcionais a curvatura, então a imbricação. Na faixa já citada dos valores práticos utilizados para o nivelamento das chapas, isto é de 20% a 70%, a progressão da força é sensivelmente linear. É então completamente possível, de acordo com o método da invenção, realizar um controle de imbricação dos rolos de nivelamento a partir da determinação do valor das forças consumidas para a plastificação. É necessário para isto conceber um dispositivo que permite esta determinação e um dispositivo que permite a regulagem de imbricação dos rolos de nivelamento.

A figura 5 representa uma máquina com 9 rolos. De uma maneira geral uma máquina para nivelar é constituída de um compartimento de apoio fixo 1 um equipamento de nivelamento superior 2 e um equipamento nivelamento inferior 2'. O compartimento de apoio fixo 1 compreende geralmente uma placa de apoio inferior 11, dois montantes laterais 12, 13, colocados de parte e de outro de um plano mediano longitudinal de trajetória do produto 10 para nivelar e uma placa de apoio superior 14. Tendo em conta as dimensões de tal instalação, a parte inferior desta pode vantajosamente ser colocada em uma fossa ordenada em um maciço de fundação que leva duas vigas afastadas ou outras peças rígidas que formam capitei fixo sobre o qual descansa a placa de apoio inferior 11.

Por outro lado, as duas placas de apoio, respectivamente inferior 11 e superior 14 são constituídas cada uma de uma estrutura mecânica soldada formando uma laje rígida, de forma sensivelmente retangular, que abrange toda a superfície coberta pelos módulos de nivelamento 2, 2', entre os montantes laterais 12, 13.

Cada montante lateral 12 (13) é constituído de uma força de colunas afastadas 12, 12' (13, 13'). Estas colunas e a placa de apoio superior, formando geralmente uma laje rígida, são equipados de dispositivos variados largamente descritos na técnica anterior que podem cooperar para permitir o deslizamento vertical da placa de apoio 14 ao longo das quatro colunas 12, 12', 13, 13'. Este movimento pode ser mecânico que utiliza parafusos motorizados ou hidráulicos como representado sobre a figura 5. Neste caso dispõe-se de quatro macacos 3, 3' instalados no ápice de cada coluna. Na disposição representada cada macaco é constituído de um corpo 31 fixado sobre a placa de apoio 14 e de um pistão 32 contíguo a uma haste 33 fixado sobre sua coluna correspondente 12, 12', 13, 13'.

A placa de apoio inferior 11 estando fixa, a placa de apoio superior 14 pode então deslocar-se, sob a ação dos macacos 3, 3', os pistões dos macacos permanecem ao mesmo nível. Os macacos 3, 3' são posicionados para regular a imbricação desejável dos rolos em relação a espessura da chapa niveladora de maneira a realizar a ondulação determinada pelo modelo teórico ou memorizada no dispositivo de pré-regulagem. Eles exercem o esforço de nivelamento durante a passam do produto.

Cada equipamento de nivelamento compreende uma fileira de rolos ativos 4 associados a uma fileira de rolos de apoio 5, o conjunto sendo levado por um chassis 2. Cada rolo ativo 4 é montado rotatório sobre os dois mancais que definem o seu eixo de rotação, ele se apóia sobre um rolo de apoio 5 montado rotatório dos mancais de extremidade 51. Sobre a representação da figura 5 estes mancais de extremidade tomam apoio sobre a placa de apoio 2 por intermédio de um órgão de apoio 52. Em uma versão mais elaborada da invenção, este órgão de apoio pode comportar um dispositivo de regulagem que permite modificar de maneira individual para cada rolo ativo sua imbricação, cujo valor global é dado pelo posicionamento da placa de apoio 2 com ajuda dos macacos 3, 3'. Estes dispositivos de regulagem podem ser mecânicos, como por exemplo, um sistema de alavancas, ou podem ser constituídos por macacos hidráulicos.

É também possível em uma máquina para nivelar regular diferentemente os macacos 3 situados ao lado da entrada da máquina e os 3' situados ao lado da saída para dar aos rolos 5 uma imbricação progressivamente decrescente e realizar assim a plastificação importante do produto 10 no início da operação e nivelamento com menor plastificação ou ainda limitando-se ao domínio elástico final da operação. 0 sentido da trajetória do produto 10 S é mostrado sobre a figura 5. Tal máquina para nivelar compreende um dispositivo de motorização susceptível de acionar em rotação todos os rolos ativos superiores e inferiores 4 e 4'. Para isso um motor 9 é ligado a um redutor de velocidade 8 ele mesmo liga uma caixa de engrenagens 7. Esta caixa de engrenagens distribui a força necessária sobre cada rolo ativo 4 e no bom sentido de rotação, por intermédio de uma pluralidade alongamento de transmissões articuladas 6.

Assim como foi dito é interessante regular uma parte da máquina com uma imbricação diferente da outra parte, e dissociar assim a entrada da saída da máquina. Neste caso as forças transmitem sobre os rolos de entrada que realizam uma grande plastificação são notavelmente mais elevados que os transmitidos aos rolos de saída que trabalham na faixa elástica do produto 10 ou pelo menos com uma baixa plastificação. E então muito interessante instalar duas motorizações diferentes para tal máquina, uma para os rolos da entrada e outra para os rolos da saída.

Este é tipo de motorização que é representado sobre as figuras 6 e 7. O exemplo é mostraclo para uma niveladora com 11 rolos ativos, cinco rolos superiores 41, 42, 43, 44, 45 e 6 rolos inferiores 4 0', 41', 4 2',... 45'. De uma maneira habitual, uma motorização transmite a força motor aos cinco primeiros rolos 40, 41, 41', 42, 42' da entrada da máquina e a segundo motorização transmite a força motor aos 6 rolos ativos da saída da máquina 43, 43', 44, 44' e 45'. Cada rolo ativo é ligado a uma árvore de saída do compartimento com engrenagens para uma árvore de transmissão articulada 60, 61, 61' ,... 64, 64' , 65 '. A figura 7 representa esquematicamente a distribuição das engrenagens dentadas ao interior da caixa de engrenagens. Um motor 91 fornece a potência para a parte de entrada da máquina por intermédio de um redutor de velocidade 81. A árvore de saída deste redutor é ligada por um imbricação à árvore que leva a engrenagem P'l, a mesma árvore conecta pela sua outra extremidade o rolo inferior 41' por intermédio da árvore alongamento articulado 61'. A engrenagem P1I transmite por engrenamento o movimento as engrenagens P2 e Pl ligadas respectivamente aos rolos 42 e 41 por intermédio de uma árvore articulada, respectivamente 62 e 61. Por último a engrenagem Pl transmite por engrenamento o movimento a engrenagem P1O que é ligada ao rolo 40' por intermédio de uma alongamento articulado 60' e o engrenagem P2 transmite por engrenamento o movimento a engrenagem P12 que é ligada ao rolo 42' por intermédio de uma alongamento articulado 62'. Assim todos os rolos ativos da primeira-parte - da máquina são acionados em rotação no — sentido conveniente para a trajetória do produto 10 e a transmissão da potência necessária para a deformação do produto.

De maneira equivalente a segunda parte da máquina é acionada por um motor 92 através de um redutor de velocidade 82. A árvore de saída deste redutor de velocidade é ligada por um imbricação a árvore que leva a engrenagem P'4 da caixa com a engrenagem. A mesma árvore é ligada a sua outra extremidade ao rolo 44 ' por intermédio do alongamento articulado 64'. A engrenagem P14 acionada por engrenamento das engrenagens P5 e P4 que acionam a sua volta por engrenamento respectivamente das engrenagens P'5 e P'3, a engrenagem P'3 acionada por engrenamento da engrenagem P3. De maneira análoga a primeira parte da máquina, as árvores das engrenagens P3, P13, P4, P14, P5 e P15 são ligadas aos rolos ativos 43, 43', 44, 44', 45 e 45' pelos alongamentos articulados 63, 63', 64, 64', 65 e 65'.

Assim todos os rolos ativos da seção de saída da máquina para nivelar acionados em rotação no sentido conveniente para o acionamento do produto 10 e podem transmitir a energia de deformação necessária para nivelamento.

É habitual determinar o valor das forças transmitidas pela medida da intensidade das correntes dos motores 91 e 92 ou por qualquer outro meio adequado instalado nos imbricaçãos ou alongamentos articulados. Tais meios são conhecidos bem e não necessitam de ser descritos.

O método da invenção é uma regulação de imbricação dos rolos a partir dos desvios detectados sobre as forças transmitidas, para esse efeito é necessário associar, no - método da invenção, uma regulação da velocidade de rotação dos rolos.

A figura 4 representa esquematicamente esta regulação de acordo com um modo de realização do dispositivo da invenção. O módulo 100 representa a motorização dos rolos e simboliza os motores, suas alimentações e circuitos de comando e de regulação.

Todos os circuitos são os circuitos clássicos de comando de motores elétricos em velocidade e par. Eles podem de outro modo se aplicar a diferentes tipos de motores com velocidade variável: motores com corrente contínua ou motores assíncronos com freqüência variável. Não é necessário descrever as vantagens destes circuitos e tecnologias bem conhecidas do versado da técnica. A máquina para nivelar pode ser impulsionada por só um motor ou por dois motores principais como foi explicado. Pode-se também imaginar uma máquina na qual cada rolo ativo 4 teria motorização individual. 0 princípio do método da invenção pode se aplicar da mesma maneira. O módulo 100 compreende uma regulação da velocidade de rotação dos motores que é naturalmente a mesma para todos os rolos e funciona com a mesma referência de velocidade Refv esta referência corresponde a velocidade na qual se quer deslocar o produto 10 e no sentido da trajetória S.

Mede-se no dispositivo de motorização 100 uma medida da força fornecido pelo ou pelos motores, seja por uma medida de intensidade, seja por dispositivos adequados instalados sobre as árvores de transmissão. Esta medida de força é introduzida em um primeiro comparador 101. Naturalmente a força fornecida pelos motores não - corresponde - exatamente a força- necessária -para* a plastificação que é o único que pode ser utilizado para o método. Na realidade o funcionamento de uma máquina para nivelar requer em geral acelerações importantes para atingir a velocidade prevista para o nivelamento. Os motores fornecem então uma força de aceleração que é necessário deduzir. Para isto um sinal de velocidade procedente do módulo 100 é colocado sobre um multiplicador 106 que recebe além disso, o valor da inércia total J das partes rotativas da máquina para nivelar.

Esta força de aceleração é deduzida da força medida pelo comparador 101. No caso geral de uma máquina que tem só um motor ele não exista de outra força dado que, como foi dito, a soma dos trabalhos elásticos é nula sobre cada rolo e como a máquina trabalha sem tração no produto na entrada e na saída, o motor não fornece força suplementar. Assim a saída do comparador 101 apresente um sinal representativo da força utilizada para a plastificação do produto 10. Este sinal é comparado com a ajuda do circuito 102 ao valor de referência Refc dado pelo modelo teórico ou dispositivo de pré-regulagem.

O desvio entre estes dois valores vai servir, de acordo com o método da invenção, para corrigir a imbricação dos rolos. Como foi visto que a variação da força é sensivelmente proporcional a imbricação, o dispositivo de regulação de acordo com a invenção 103 pode compreender um circuito de regulação que é um amplificador PID, proporcional, integral e diferencial. No caso presente a parte integral será aquela principalmente utilizada afim de assegurar a estabilidade do dispositivo. O circuito de "regulação emite um sinal ao circuito de comando de imbricação 104 que regula a posição dos macacos 3, 3' fazendo variar a posição da placa de apoio superior 14.

Esta ação se faz graças a um circuito hidráulico que comporta bombas e, por exemplo, servo válvulas, mas pode também ser realizada por qualquer dispositivo susceptível de deslocar a placa de apoio 14 de maneira controlada. Estas tecnologias hidráulicas são hoje em dia largamente utilizadas nos diversos domínios e particularmente pelos dispositivos de fixação dos niveladores e dos compartimentos de laminador, eles foram o objeto de numerosas patentes e não é útil descrever-los mais em detalhe.

De acordo com um modo de realização mais aperfeiçoado do dispositivo da invenção pode-se imaginar uma máquina para nivelar que tem uma motorização para a parte de entrada e uma motorização para a parte de saída de acordo com a representação das figuras 6 e 7. Deve-se dispor de dois circuitos de regulação separados do tipo do da figura 4. A parte de entrada da máquina na qual realiza-se grande plastificação poderá funcionar da maneira descrita maior a partir da medida de força que corresponde aquele do motor que comanda os rolos de nivelamento da entrada. 0 circuito de regulação 104 irá comandar os macacos hidráulicos 3 situados ao lado da entrada. Em contrapartida não é possível prever um dispositivo exatamente idêntico para a regulação da seção de saída da máquina. Na realidade vai geralmente criar-se uma tração no produto entre a seção de entrada e a seção de saída devido as taxas de plastificação diferentes entre as duas seções.

Uma -parte da máquina - funciona com -curvaturas importantes e a outra com curvaturas mais baixas; os rolos, se não há deslizamento, impõe a velocidade da face da chapa em contato e então uma velocidade da fibra neutra ligeiramente superior, a velocidade excessiva sendo proporcional a curvatura ao ponto de contato. A velocidade da fibra neutra sendo a mesma em toda a máquina. No caso de rolos acoplados mecanicamente as trações/compressões aparecem entre os rolos e provocam entre o produto e os rolos deslizamentos que resolvem o desacordo das velocidades. Estas trações criam uma força motor ou uma força resistente de acordo com o rolo considerado. No caso de motorizações separadas de diferentes partes da máquina para nivelar estes forças são compensadas por forças suplementares fornecidos pelos motores. A imagem do trabalho de deformação realizado pelo rolo então é falseada pela troca de potência realizada por estas trações.

Convém então levar em conta a regulação. É necessário para isto medir as trações que iniciam entre as diferentes partes da máquina cuja motorizações são diferentes e avaliar os desvios de esforços de tração ΔΤ. As forças suplementares carregadas pelo motor são então do tipo RAT, R sendo o raio de um rolo de nivelamento e o circuito de regulação adequado é do tipo representado sobre a figura 4 bis. Este circuito é análogo ao circuito precedente, é necessário simplesmente corrigir a força medida do valor da força induzida pelas trações introduzindo o sinal RAT (107) sobre uma entrada diferenciada do comparador 101. O funcionamento é seguidamente o mesmo que precedente e o circuito de controle de imbricação 104 age sobre os macacos hidráulicos 3 ' situados do lado da saída da-máquina para - nivelar. Pode-se também tentar não separar completamente as ações sobre os macacos 3 situados na entrada da ação sobre os 3' situados na saída e misturar os sinais de comando com percentagens de ação adequada.

No caso de uma máquina na qual todos os rolos ativos são com acionamento individual, e de acordo com uma alternativa aperfeiçoada do método da invenção, é necessário utilizar dispositivos permitindo determinar a tração no produto 10 a nível de todos os intervalos situados entre os rolos ativos. 0 dispositivo da invenção então é constituído de circuitos de regulação do tipo dos representados sobre a figura 4 e é possível comandar a imbricação de cada rolo de maneira individual, por exemplo instalando dispositivos adequados a nível dos órgãos de regulagem 52.

Neste tipo de máquina pode-se também imaginar outros tipos de funcionamento, agindo em uma parte de maneira individual sobre cada rolo ativo a partir da medida de força feita sobre o seu motor de acionamento, e de outro por combinação uma ação global com ajuda dos macacos hidráulicos 3, 3' e utilizando um sinal de regulagem obtido combinando os sinais de regulagem individuais.

Mas a invenção não é limitada pelo modo de realização descrito a título de simples exemplo, alternativas que podem ser utilizadas sem se afastar do quadro reivindicatório. Poderá em especial utilizar o nivelador equipado de outros tipos de dispositivos de regulagem de imbricação dos rolos ativos, ou ainda utilizar de outros métodos e medidas permitindo'·· determinar as forças necessárias para a plastificação do produto.

Os sinais de referência inseridos após as características técnicas mencionadas nas reivindicações, têm por único objetivo facilitar a compreensão destes últimos e não limitam de modo algum o alcance.

Claims (15)

1. Método de nivelamento de um produto plano (10) sob a forma de tira ou chapa em uma máquina para nivelar do tipo que comporta um compartimento de apoio fixo (1), dois módulos de nivelamento com rolos paralelos (4, 4'), colocados respectivamente acima e abaixo da tira, os dispositivos necessários (3, 3') a regulagem de imbricação dos rolos, os meios de motorização (91, 92) dos rolos de nivelamento, os meios de medida pelo menos globais (100) das forças transmitidas aos rolos de nivelamento pelos motores, um modelo teórico ou um dispositivo de pré- regulagem que dá pelo menos um valor de referência (Refv) de velocidade para os motores dos rolos de nivelamento (4, 4') e para o valor da força elétrica necessária para a plastificação do produto, caracterizado por medir pelo menos o valor global das forças transmitidas aos rolos de nivelamento e determinar o valor real das forças utilizadas para a plastificação do produto, comparar o valor determinado com o valor de referência da força dado pelo modelo de pré-regulagem, e agir sobre os órgãos (3, 3') de regulagem de imbricação dos rolos de nivelamento para manter o valor da força assim determinado utilizado para a plastificação do produto igual ao valor de referência (Refc) dado pelo modelo.

2. Método de nivelamento de um produto plano (10) sob a forma de tira ou chapa em uma máquina para nivelar, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que determina-se o valor real das forças utilizadas para a plastificação do produto corrigindo a medida pelo valor das forças de aceleração e desaceleração utilizadas durante as mudanças da velocidade da máquina para nivelar.

3. Método de nivelamento de um produto plano (10) sob a forma de tira ou chapa, de acordo com a reivindicação 1, onde uma máquina para nivelar composta de várias partes cujos rolos são motorizados de maneira independente por grupos, cada grupo corresponde a uma da parte da máquina de nivelamento, cada parte comportando meios separados (3, 3') de imbricação dos rolos, um modelo teórico ou um dispositivo de pré-regulagem que dá pelo menos um valor de referência de velocidade para os motores dos rolos de nivelamento e para o valor da força elétrica necessária para a plastificação do produto em cada parte da máquina, caracterizado pelo fato de que, em cada parte, mede-se pelo menos o valor global das forças transmitidas ao grupo de rolos de nivelamento correspondentes e determina-se o valor real das forças utilizadas para a plastificação do produto em cada uma das partes, compara-se o valor-determinado -ao valor de referência da força dado pelo modelo de pré- regulagem para a mesma parte da máquina, e age-se sobre os órgãos (3, 3') de regulagem de imbricação dos rolos de nivelamento da referida parte para manter o valor da força assim determinado utilizado para a plastificação do produto igual ao valor de referência dado pelo modelo.

4. Método de nivelamento de um produto plano (10) sob a forma de tira ou chapa em uma máquina para nivelar, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que determina-se o valor real das forças utilizadas para a plastificação do produto em cada parte da máquina, corrigindo a medida pelo valor das forças de aceleração e desaceleração utilizados durante as mudanças da velocidade da máquina para nivelar.

5. Método de nivelamento de um produto plano (10) sob a forma de tira ou chapa em uma máquina para nivelar, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que determina-se por uma medida ou pelo cálculo o valor da tração induzida no produto pelas diferentes partes da máquina de motorização independente, e deduz-se, para cada parte, o valor real das forças utilizadas para a plastificação do produto, corrigindo a medida pelo valor das forças necessárias para equilibrar a tração presente no produto nas zonas situadas entre cada parte da máquina para nivelar.

6. Método de nivelamento de um produto plano (10) sob a forma de tira ou chapa, de acordo com a reivindicação 1 ou 3, onde uma máquina para nivelar compostos de duas partes, respectivamente um na entrada e um na salda, cujos rolos são motorizados de maneira independente em -dois grupos (91, 92), cada grupo correspondendo a uma das partes da máquina de nivelamento, a imbricação dos rolos da entrada sendo mais particularmente controlada pelos meios de fixação da entrada (3) da máquina e, respectivamente, a imbricação dos rolos da saída mais particularmente controlada pelos meios fixação da saída (3') da máquina, um modelo teórico ou um dispositivo de pré-regulagem que dá pelo menos um valor de referência de velocidade para os motores dos rolos de nivelamento e para o valor da força elétrica necessária para a plastificação do produto em cada parte da máquina, caracterizado pelo fato que mede-se sobre os rolos da entrada, respectivamente da saída, pelo menos o valor global das forças transmitidas e que determina-se o valor real das forças utilizadas para a plastificação do produto na entrada, respectivamente na saída, que compara- se o valor determinado com o valor de referência da força dado pelo modelo de pré-regulagem para a entrada, respectivamente a saída, da máquina, e que age-se sobre os órgãos (3) de regulagem de imbricação dos rolos de nivelamento da entrada, respectivamente da saída (3'), para manter o valor da força assim determinada utilizado para a plastificação do produto igual ao valor de referência dado pelo modelo.

7. Método de nivelamento de um produto plano (10) sob a forma de tira ou chapa em uma máquina para nivelar, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que determina-se o valor real das forças utilizadas para a plastificação do produto na entrada, respectivamente na saída da máquina, corrigindo a medida pelo valor das forças de aceleração e desaceleração utilizados durante as mudanças da velocidade da máquina para nivelar.

8. Método de nivelamento de um produto plano (10) sob a forma de tira ou chapa em uma máquina para nivelar, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que determina-se por uma medida ou pelo cálculo o valor da tração induzida no produto na zona situada entre os rolos da entrada e os da saída e que deduz-se, para a entrada e para a saída, o valor real das forças utilizadas para a plastificação do produto, corrigindo a medida pelo valor das forças necessárias para equilibrar a tração presente no produto na referida zona situada entre os rolos da entrada e os da saída.

9. Método de nivelamento de um produto plano (10) sob a forma de tira ou chapa, de acordo com a reivindicação 1, em uma máquina para nivelar cujos rolos são motorizados individualmente de maneira independente e comportam meios separados (52) de imbricação de cada rolo, um modelo teórico ou um dispositivo de pré-regulagem que dá pelo menos um valor de referência de velocidade para os motores dos rolos de nivelamento e para o valor da força elétrica necessária para a plastificação do produto, caracterizado pelo fato de que mede-se o valor da força transmitida a cada rolo de nivelamento e determina-se o valor real das forças utilizadas para a plastificação do produto, compara- se o valor determinado com o valor de referência da força dado pelo modelo de pré-regulagem para o mesmo rolo, e age- se sobre os órgãos (52) de regulagem de imbricação do referido rolo de nivelamento para manter o valor da força assim determinado utilizado para a plastificação do produto igual ao valor de referência-dado pelo modelo.

10. Método de nivelamento de um produto plano (10) sob a forma de tira ou chapa em uma máquina para nivelar, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que determina-se o valor real das forças utilizadas para a plastificação do produto, corrigindo a medida pelo valor da força de aceleração e desaceleração utilizados durante as mudanças da velocidade da máquina para nivelar.

11. Método de nivelamento de um produto plano (10) sob a forma de tira ou chapa em uma máquina para nivelar, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que determina-se por uma medida ou pelo cálculo o valor da tração induzida no produto entre cada rolo e determina- se para cada rolo o valor real da força utilizado para a plastificação do produto, corrigindo a medida pelo valor da força necessárias para equilibrar o desvio de tração presente no produto entre a montante e a jusante de cada rolo.

12. Dispositivo de regulação (103) de imbricação dos rolos (4, 4') em uma máquina para nivelar os produtos planos (10) sob a forma de tira ou chapa, máquina do tipo que comporta um compartimento de apoio fixo (1) , dois módulos de nivelamento com rolos paralelos, colocados respectivamente acima e abaixo da tira, os dispositivos necessários (3, 3') a regulagem de imbricação dos rolos, os meios de motorização (91, 92) dos rolos de nivelamento, os meios de medida pelo menos globais das forças transmitidas aos rolos de nivelamento pelos motores, um modelo teórico ou um dispositivo de pré-regulagem que dá pelo menos um valor de referência de velocidade para os motores dos rolos de nivelamento e para o valor da força elétrica necessária para a plastificação do produto, caracterizado pelo fato de que comporta meios para determinar o valor real das forças utilizadas para a plastificação dos produtos (10), um circuito de regulação da velocidade (105) dos rolos permitindo a sua correção sobre a referência de velocidade dada pelo modelo e um circuito de regulação de imbricação dos rolos (104) que agem sobre a posição dos rolos controlando o desvio entre a referência de força necessária para a plastif icação do produto dado pelo modelo e pela medida feita sobre os rolos.

13. Dispositivo de regulação (103) de imbricação dos rolos (4, 4') em uma máquina para nivelar os produtos planos (10), de acordo com a reivindicação 12, composto de várias partes cujos rolos são motorizados de maneira independente por grupos, cada grupo corresponde a uma das partes da máquina de nivelamento, cada parte que comporta meios separados (3, 3') de imbricação dos rolos, caracterizado pelo fato de que comporta um circuito de regulação da velocidade (105) dos rolos permitindo a sua correção sobre a referência de velocidade dada pelo modelo e um circuito de regulação de imbricação (104) dos rolos para cada parte que age separadamente sobre a posição dos rolos de cada parte.

14. Dispositivo de regulação (103) de imbricação dos rolos (4, 4') em uma máquina para nivelar os produtos planos (10) de acordo com a reivindicação 12, cujos rolos são todos motorizados de maneira independente, cada rolo comportando meios separados de imbricação (52) caracterizado pelo fato de que comporta um circuito de regulação da -velocidade (105) dos rolos permitindo- a sua correção sobre a referência de velocidade dada pelo modelo e um circuito separado de regulação de imbricação (104)de cada um dos rolos que agem separadamente sobre a posição dos referidos rolos.

15. Dispositivo de regulação (103) de imbricação dos rolos (4, 4') em uma máquina -para nivelar os produtos planos (10), de acordo com a uma das reivindicações 12, 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que é do tipo proporcional, integral e diferencial e que comporta entradas para os sinais de aceleração da máquina bem como para os desvios de tração induzidos no produto entre as zonas a montante e jusante de cada rolo.