PT709152E

PT709152E - Enformacao de produtos metalicos finos entre dois cilindros

Info

Publication number: PT709152E
Application number: PT95402328T
Authority: PT
Inventors: Yves Grandgenevre; Jacques Barbe; Francois Mazodier; Luc Vendeville; Pierre Delassus; Jean-Marie Pelletier; Elias Sarkis
Original assignee: Thyssen Stahl Ag; Usinor
Priority date: 1994-10-28
Filing date: 1995-10-19
Publication date: 2000-07-31
Also published as: UA35617C2; US5671625A; RU2139772C1; JPH08229639A; AU3448595A; FI955098A; TW305785B; EP0709152A1; RO115335B1; ES2144589T3; BR9505010A; DE69515251T2; DK0709152T3; CN1130106A; CZ281095A3; CZ289802B6; KR100394475B1; CN1077461C; CA2161557A1; ATE189983T1

Description

1

DESCRIÇÃO

“ENFORMAÇÃO DE PRODUTOS METÁLICOS FINOS ENTRE DOIS CILINDROS” A presente invenção situa-se no domínio da fabricação de produtos metálicos, em geral de forma plana e fina, tais como bandas de aço ou de outros metais, por enformação do produto quando da sua passagem entre dois cilindros com eixos sensivelmente paralelos que exercem um esforço de compressão sobre o produto segundo os preâmbulos das reivindicações 1 (processo) e 7 (dispositivo) que se baseiam sobre por exemplo a patente de invenção JP-A-61078537.

Ela aplica-se mais particularmente ao vazamento contínuo de metais e de ligas entre dois cilindros, no decurso do qual se produz uma forte permuta térmica entre o metal vazado e os cilindros energicamente arrefecidos que constituem duas paredes do molde que recebe o metal em fusão, e aplica-se igualmente a outros processos de enformação, por exemplo a laminação.

Um dos problemas principais para a obtenção de um produto de qualidade é conhecer praticamente em permanência o entreferro dos cilindros, para poder actuar sobre regulações de espessura e de curvatura que permitem obter um produto com boas qualidades geométricas, ou seja tendo uma secção de forma e dimensão desejadas e constantes ao longo do comprimento do produto.

Pela expressão “entreferro dos cilindros”, designarar-se-á portanto no seguimento da memória descritiva não somente a distância média que separa os cilindros ao nível do colo entre estes últimos (passagem mais estreita, situada num plano comum aos eixos dos dois cilindros), mas igualmente a forma de passagem no colo, que não é geralmente exactamente rectangular, quer voluntariamente, com o objectivo de obter um produto com uma ligeira curvatura transversal, quer devido a deformações da instalação e dos cilindros.

Estas deformações resultam dos esforços exercidos pelo produto, que provocam: - um afastamento dos cilindros por cedência da sua armação de suporte, ou por recuo dos meios de regulação em posição dos seus mancais (estas variações de afastamento não são além disso forçosamente idênticas dos dois lados dos cilindros, o que conduz a uma dissimetria do entreferro em relação ao plano médio perpendicular aos eixos dos cilindros), - uma flexão dos eixos dos cilindros, - ou mesmo uma flexão própria da parede dos cilindros.

Estas deformações resultam também de permutas térmicas, que provocam um efeito de curvatura térmica geral sobre os cilindros quando do seu aquecimento, e também deformações locais cíclicas quando da rotação dos cilindros, devidas às colocações em contacto e separações sucessivas de cada zona do cilindro com o produto formado, em especial, no caso do vazamento entre cilindros, o produto vazado que solidifica por contacto com os cilindros.

Para conhecer o mais precisamente possível as formas e as dimensões deste entreferro, seria portanto necessário medir o afastamento no colo entre os cilindros, não somente num ponto na largura dos cilindros, mas ao longo de toda esta largura, ou pelo menos em vários pontos ao longo das duas geratrizes que formam o colo.

Como não é possível realizar estas medições no decurso da operação de vazamento, é já conhecido utilizar calibres com espessura e perfil que permitem 3 determinar as formas e as dimensões do produto após a sua enformação. Além do problema do custo destes calibres, estes só podem praticamente ser colocados ao longo do colo, e a medida efectuada só reflecte, portanto, o valor do entreferro com um atraso relativamente importante. Em caso de desvio deste valor, a correcção só pode, portanto, ser efectuada tardiamente, o que leva a irregularidades no perfil longitudinal do produto fabricado. A invenção tem por objectivo resolver estes problemas, e visa particularmente permitir uma determinação rápida do entreferro, em contínuo no decurso da operação de enformação do produto, de maneira a poder actuar quase instantaneamente sobre os órgãos de regulação das posição dos cilindros, ou sobre os órgãos de controlo de outros parâmetros da operação de enformação, para manter um entreferro constante com forma e dimensões requeridas, por exemplo sobre os meios de controlo da “curvatura” do cilindro.

Com estes objectivos em vista, a presente invenção tem por objecto um processo de determinação em contínuo do entreferro no colo entre dois cilindros, com eixos sensivelmente paralelos, de uma instalação de enformação a quente de um produto metálico fino por passagem do referido produto entre os ditos cilindros, caracterizado pelo facto de se medir, num estado inicial, na ausência do produto e a frio, o valor do entreferro no centro, ou seja pelo menos num plano transversal médio da instalação e, quando da enformação do referido produto, e para cada cilindro. - mede-se as variações, em relação a este estado inicial, da posição de pelo menos três pontos da superfície do cilindro, numa geratriz situada a 180° em relação ao colo, ou seja diametralmente oposta ao colo, encontrando-se estes pontos situados respectivamente pelo menos no referido plano médio e em dois planos secundários paralelos ao plano médio e situados de um lado e do outro do referido plano médio, - mede-se, pelo menos no referido plano médio, a variação, em relação a este estado inicial, da posição de um ponto situado numa geratriz a 90° em relação ao colo, - determina-se por um modelo de cálculo ou por curvas experimentais, as variações do comprimento do raio do cilindro nos referidos planos, entre o colo e uma das situações a 90° ou a 180°, - a partir das referidas medidas das variações de posição dos pontos do plano médio, respectivamente situadas a 90° e 180° em relação ao colo, e da referida variação do comprimento do raio entre este plano médio respectivamente de um lado entre o colo e a situação a 90° e do outro lado entre as situações a 90° e a 180°, deduz-se o valor da cedência no centro e o valor da variação do comprimento do raio do colo em relação ao estado inicial, - e deduz-se o valor instantâneo do entreferro no centro a partir do referido valor do entreferro no centro a frio, do valor da cedência no centro e do valor da variação do comprimento do raio, assim como o perfil do entreferro.

Por consequência, graças ao processo de acordo com a invenção, pode-se assim conhecer, com precisão e rapidez, e em contínuo, no decurso da fabricação do produto, as dimensões e formas praticamente exactas do entreferro e, portanto, garantir que estas últimas permanecem dentro das tolerâncias requeridas ou, se aparecer um desvio, corrigi-lo quase instantaneamente por meio dos diversos accionadores que equipam classicamente uma tal instalação. Pode-se assim obter um

produto de qualidade e de secção constante ao longo de todo o seu comprimento.

De preferência, mede-se igualmente as variações da posição dos pontos da superfície situados nos referidos planos secundários e a 90° em relação ao colo. Pode-se então determinar precisamente a dissimetna do entreferro, ou seja a diferença de afastamento dos cilindros entre os seus dois bordos, a partir da medida das variações de posição dos pontos situados respectivamente nos referidos planos secundários e nas referidas situações a 90° e a 180°.

De preferência ainda, determina-se o perfil térmico de uma geratriz afastada do colo, e que se encontra numa situação onde a medida das variações de posição de pelo menos três pontos desta geratriz, a partir de uma função parametrada que define a deformação térmica num ponto da referida geratriz em fusão da posição axial deste ponto e a partir da referida medida das variações da posição dos referidos pelo menos três pontos, e determina-se o perfil térmico da geratriz no colo a partir do referido perfil térmico da geratriz afastada do colo e da referida determinação das variações do comprimento do raio do cilindro nos referidos planos, entre o colo e a situação da referida geratriz afastada do colo. A invenção tem também por objecto um dispositivo de enformação de produtos metálicos finos, tais como bandas, que comportam dois cilindros com eixos sensivelmente paralelos que definem entre si um colo situado no plano comum dos seus eixos, meios de suporte providos de mancais nos quais rodam as extremidades axiais dos veios dos referidos cilindros, e um chassis no qual os meios de suporte de pelo menos um dos cilindros são guiados e móveis em translação numa direcção de aproximação ou de afastamento dos cilindros. 6

De acordo com a invenção, este dispositivo é caracterizado pelo facto de comportar, para cada cilindro, meios de medida da posição da geratriz diametralmente oposta ao colo, em três pontos situados respectivamente num plano médio perpendicular aos eixos e em dois planos secundários paralelos ao plano médio e situados na proximidade dos bordos dos cilindros e meios de medida, no referido plano médio, na posição de uma geratriz situada a 90° em relação ao colo.

De preferência, para poder medir precisamente a dissimetria do entreferro, o dispositivo comporta igualmente meios de medida da posição da referida geratriz situada a 90° do colo, nos referidos planos secundários.

De acordo com uma variante de realização, os referidos meios de medida são captores de posição fixados nos ditos meios de suporte dos cilindros e o dispositivo comporta ainda meios de medida das variações do afastamento dos referidos mancais.

De acordo com uma outra variante que permite livrar-se de meios de medida do afastamento dos mancais, os referidos meios de medida da posição da geratriz diametralmente oposta ao colo são captores fixados no chassis. O dispositivo comporta também meios de cálculo ligados aos referidos meios de medida para - calcular as variações das posições medidas das referidas geratrizes, - determinar, por um modelo de cálculo que toma em conta os parâmetros de vazamento e/ou a partir de dados experimentais, as variações do comprimento do raio do cilindro nos referidos planos, entre o colo e uma das situações a 90° ou 180°, - calcular, a partir das referidas variações de posição e das referidas variações de comprimento do raio, o valor da cedência do cilindro no centro e o valor da

variação do comprimento do raio no colo em relação ao estado inicial, - e deduzir-lhe o valor instantâneo do entreferro no centro a partir do valor do entreferro no centro a frio e do valor da cedência no centro e do valor da variação do comprimento do raio, assim como o perfil do entreferro.

Outras características e vantagens aparecerão através da descrição que vai ser feita de um dispositivo de vazamento contínuo entre cilindros de bandas finas de aço, de acordo com a invenção, e de um processo de determinação em contínuo do entreferro entre os cilindros de vazamento.

Far-se-á referência aos desenhos anexos nos quais: - a figura 1 é uma representação parcial simplificada do dispositivo de vazamento, - a figura 2 é uma vista em semi-corte axial de um cilindro que equipa este dispositivo, a figura 3 é uma vista de cima simplificada do dispositivo do aparelho de vazamento, - a figura 4 é uma vista de frente do dispositivo da figura 3, em corte segundo plano Pi da figura 3. O dispositivo de vazamento contínuo representado na figura 1 comporta, de maneira conhecida, dois cilindros 10, 11, com eixos paralelos e situados num plano P horizontal, arrefecidos interiormente e accionados em rotação por meios de accionamento não representados. Um tal cilindro encontra-se representado de maneira simplificada no desenho da figura 2 e comporta um veio 12, um corpo 31 ligado a um veio, e uma virola exterior 32, que constitui a superfície de vazamento,

mantida sobre o corpo por meios conhecidos em si mesmos.

Classicamente, para se obter uma banda com uma ligeira curvatura transversal (necessária para os tratamentos ulteriores da banda por laminagem a frio), a superfície exterior 34 da virola 32 deve ser ligeiramente “em oco”. E por essa razão que o perfil longitudinal (na direcção do eixo do cilindro) desta superfície, obtido por maquinagem, é côncavo. Esta concavidade é, além disso, determinada a frio de maneira que subsista, a quente e ao nível do colo, o “oco” desejado, tendo em conta que a concavidade inicial tende a reduzir-se pelo efeito de curvatura térmica quando do aquecimento da virola.

Representou-se na figura 2, de maneira voluntariamente exagerada, as formas da superfície da virola, a frio, pela linha ponteada 35, a quente pela marca 34, representando a linha 36 uma geratriz rectilínea teórica em relação à qual se define o oco, ou a referida concavidade.

Voltando à figura 1, vê-se que os veios 12 são mantidos nos mancais, 13F, 13M, 14F, 14M, ou chumaceiras, nos quais eles rodam.

Os mancais 13F, 14F do cilindro 10 encontram-se ligados por meios de suporte, por exemplo, uma travessa 15F, fixa em relação ao chassis 16 do dispositivo. Os mancais 13M, I4M do outro cilindro 11 encontram-se ligados de igual modo por uma travessa 15M guiada no chassis 16, e deslocáveis sobre este último, podendo a posição dos mancais 13M e 14M ser regulada por macacos de impulsão 17, que fornecem igualmente a força de reacção que se opõe ao esforço de afastamento dos cilindros gerado pelo produto vazado. O dispositivo comporta ainda meios de medida da posição da superfície 34 de 9 cada cilindro. Estes meios de medida, comportam, para cada cilindro, um conjunto 20 de captores 22 destinados a medir a posição da superfície 34 numa geratriz desta superfície situada no plano horizontal P, diametralmente oposta ao colo, e em vários pontos ao longo desta geratriz. No desenho da figura 1, têm-se assim representados três captores 22, encontrando-se um deles situado num plano vertical médio P3, e medindo a posição de um ponto situado sensivelmente no meio da referida geratriz, encontrando-se os outros dois situados respectivamente em planos verticais secundários Pi e P5, na vizinhança dos bordos da superfície de vazamento 34. Para aumentar a precisão das medidas, pode-se utilizar captores suplementares, colocados em posições intermediárias. O conjunto 20 de captores 22 encontra-se fixado em relação ao chassis 16. Estes captores são captores de tipo conhecido em aplicações de medição por triangulação, por exemplo captores de raios laser, que podem apreciar pequenas variações de distância ao mesmo tempo que se encontram afastados do ponto de que se pretende determinar a posição. Estes captores 22 encontram-se dispostos de maneira a visar a superfície do cilindro 11 através de uma janela 18 praticada para este efeito na travessa 15M de suporte do referido cilindro. Deste modo, a medição efectuada por estes captores é uma medição directa da posição dos pontos visados da superfície do cilindro 11 em relação ao chassis 16, e portanto independente da posição dos mancais 13M, 14M.

Os meios de medição da posição da superfície 34 comportam igualmente um conjunto 21 de capturas 23, situado por debaixo do cilindro 11 num plano vertical que passa sensivelmente pelo eixo do cilindro, encontrando-se este conjunto fixo em 10 10

relação aos mancais 13M, 14M e deslocando-se portanto com estes últimos. Os captores 23 são, por exemplo, captores capacitivos ou indutivos, de medição aproximada. O conjunto 21 comporta três captores 23, situados respectivamente nos mesmos planos verticais que os captores 22 do conjunto 20, que permitem portanto medir em três pontos a posição da geratriz da superfície 34 situada a 90° do colo, a jusante deste último em relação ao sentido de rotação do cilindro.

De maneira semelhante, dois conjuntos 24, 25 de captores encontram-se dispostos na proximidade do segundo cilindro 10. Notar-se-á, no entanto, que, tendo em conta que os mancais 13F e 14F deste cilindro são fixos em relação ao chassis 16, os captores do conjunto 24 podem então ser igualmente captores de tipo capacitivo ou indutivo.

De acordo com uma variante de realização, representada nas figuras 3 e 4, tais captores, susceptíveis de efectuar unicamente medidas a pequena distância, podem igualmente ser utilizados em vez dos captores 22, para medir a posição dos pontos da geratriz oposta ao colo no cilindro 11. Neste caso, estes captores são fixos em relação aos meios de suporte 15M deste cilindro, e encontrando-se previstos captores suplementares para medir a posição destes meios de suporte em relação aos chassis, por exemplo captores 26 dispostos de maneira a medir as posições de afastamento entre os mancais destes dois cilindros.

Vai-se agora descrever, em relação com as figuras 3 e 4, o processo de determinação do entreferro em contínuo no decurso do vazamento, por intermédio de medições efectuadas pelos captores mencionados anteriormente.

Antes de mais, lembra-se que o entreferro real no colo entre os cilindros, em 11 curso de vazamento, depende: - da concavidade inicial, a frio, dos cilindros, - do efeito de curvatura térmica e da dilatação radial das virolas, que tendem a reduzir esta concavidade quando do aquecimento das virolas, - da cedência do conjunto dos órgãos que suportam as virolas, em especial a flexão dos veios dos cilindros que tende a aumentar a distância entre os cilindros ao colo.

Tendo em conta que os esforços de aperto são relativamente reduzidos e a virola de grande diâmetro em relação à sua largura, pode-se considerar que a virola propriamente dita não flecte, ou pelo menos que esta flexão é desprezável. No entanto, a cedência própria da virola pode ser tomada em conta na determinação do entreferro mediante utilização de um número muito maior de captores para cada conjunto de captores. A cedência do chassis 16 pode igualmente ser considerada como desprezável. No entanto, utilizando uma disposição de captores tal como a representada nas figuras 3 e 4, franqueia-se totalmente esta eventual cedência uma vez que se medem as variações de afastamento entre os mancais do cilindro, já não tendo a cedência dos chassis então qualquer influência sobre as medições.

Além disso, para conhecer exactamente as formas e as dimensões do entreferro no colo em curso de vazamento, basta conhecer ao nível do colo: - o entreferro no centro, ou seja no plano médio da instalação, - a dissimetria do entreferro, - e o perfil da superfície das virolas.

0 conhecimento destes elementos permite actuar em regulação sobre: - a espessura do produto vazado, comandando deslocamentos iguais dos dois macacos de aperto 17, - a dissimetria transversal do produto, comandando deslocamentos diferenciados destes macacos, - o perfil da curvatura, actuando sobre as permutas térmicas entre o produto e a virola, por exemplo fazendo variar o arrefecimento da virola, ou a velocidade de rotação dos cilindros.

Nas explicações que vão seguir-se, para determinar, a partir das medições efectuadas pelos diferentes captores, o valor do entreferro ao centro, a dissimetria e a forma do perfil das superfícies das virolas, utilizar-se-ão as notações seguintes: eo: valor do entreferro inicial a frio entre as geratrizes teóricas 36 das virolas, e : valor do entreferro real, b : valor da flecha a frio da geratriz da superfície 34, que resulta da maquinagem desta superfície, Δχ : valor da cedência de um cilindro, e<i e eg : valores da variação do afastamento entre mancais, de cada lado dos cilindros, medidos pelos captores 26, AR : variação do comprimento do raio do cilindro em relação ao seu comprimento a frio (devido ao efeito de curvatura térmica e da dilatação radial), Ô : variação do comprimento do raio durante a rotação, L : distância entre os dois mancais de um cilindro, 1 : distância axial de cada um dos planos verticais que contêm os captores, em relação a um mancai, λ : largura da virola, C : valores das variações de posição de cada ponto da virola, medidos pelos captores 22, 23.

Além disso: - os números 1, 2, 3 abraçados aos sinais anteriores indicam a posição angular onde é considerado o valor em questão : 1 indica a situação no colo, 2 indica a situação a 90° em relação ao colo, 3 indica a situação a 180° em relação ao colo (diametralmente oposta ao colo), - os números indicados em índice indicam de maneira semelhante, a situação axial : 3 correspondente à situação no plano médio, 1 e 5 correspondente respectivamente às situações nos planos secundários, vizinhos dos bordos das virolas (notar-se-á que os índices 2 e 4 corresponderiam a planos intermediários suplementares), - a letra “F” mdica que o valor que diz respeito ao cilindro fixo 10, e a letra “M” diz respeito ao cilindro móvel 11.

Assim, por exemplo: C23M é o valor, medido pelo captor 23, da variação da posição do ponto da superfície 34 da virola do cilindro móvel 11, ponto situado a 90° do colo e no plano médio. δ231 é a variação do comprimento do raio, no plano secundário Pi situado na vizinhança do bordo da virola, entre a situação a 90° e a situação a 180° em relação 14

Finalmente, é conveniente afectar com ò símbolo “F/M” a soma dos valores correspondentes a uma mesma medida ou variação para cada cilindro (assim, por exemplo: C23F/M = C23F + C23M) e afectar com o sinal “+” todos os valores que correspondem a um aumento do entreferro, e com o sinal os que correspondem a uma diminuição do entreferro.

Notar-se-á que os valores de C relativos à posição a 90° (posição “2”) e utilizados nas fórmulas que se seguem são atrasados de um tempo equivalente a um quarto de volta do cilindro, de modo que as variações de posição tomadas em conta num mesmo cálculo sejam relativas a uma mesma geratriz, embora as medições destas variações sejam efectuadas em posições angulares diferenciadas, isto de modo em especial a franquear ou evitar um eventual falso círculo dos cilindros.

Tendo em conta estas convenções de notação, pode-se escrever as equações seguintes: a) Para a determinação do entreferro ao centro ey. - Cedência do veio de um cilindro no centro (no plano médio) Δχ3 = C33 - (C23 - δ233) - Variação de raio ao colo : Δίί.3 = C23 + δ 123 pelo que o entreferro real no centro: e3 - entreferro inicial = = > eo3

+ oco dos cilindros a frio = = > +b3F + b3M + cedência dos veios (ΔΧ3) = = > +C33F-(C23F-ô233F) +C33M-(C23M-ô233M) - ΔΙΙ3 na passagem = = >-(C23F+Ô123F) 15 - (C23M+Ô123M) pelo que:

65 = 605 + b3F/M + C33F/M - 2.C23F/M + Ô233F/M - Ô123F/M O valor de δ233 - δ123 é reduzido e pode ser determinado por um modelo de cálculo que toma em conta os parâmetros de vazamento, em particular a velocidade e o fluxo de permuta térmica, para uma virola dada, ou valores experimentais. De salientar também que este valor, a partir do modelo de cálculo, não varia praticamente com a intensidade do arrefecimento da virola. b): dissimetria do entreferro : ,·

Os captores de extremidade situados na vizinhança dos bordos e a 180° permitem conhecer a dissimetria : ei = eoi + biF/M + C3iF/M - 2.C2iF/M + δ23ιΡ/Μ - 012^/M e5 = eo5 + b5F/M + C35F/M - 2.C25F/M + Ô235F/M - Ô125F/M por definição, põe-se : bi = bs (simetria do perfil em oco inicial), pelo que : ei - es = eoi - eos + C3iF/M - C35F/M - 2.(C2iF/M -C2SF/M) + (Ô23,F/M - Ô235F/M) - (Ô12,F/M - Ô125F/M)

A B

Pode-se admitir que as expressões A = (ô23iF/M - Ô235F/M) e B = (ôl2jF/M - δ 12sF/M) são sensivelmente nulas, uma vez que as condições são em princípio idênticas de cada lado dos cilindros e que se trata de diferenças de valores sensivelmente iguais.

Por outro lado, eoi e eos têm os valores seguintes:

- eoi = ed - (ed-eg).li/L

- eos = ed - (ed-eg).ls/L pelo que : (eoi-eos) = [(ed-eg)/L]. (I5-I i) pelo que 0 valor da dissunetria : ere5 = [(ed-eg)/L].(l5-l,) + C3iF/M - C35F/M - - 2.(C2,F/M - C25F/M) c) : Perfil

Pode-se demonstrar que o perfil próprio de curvatura térmica da superfície 34 de cada cilindro que se adiciona ao perfil a frio é da forma : Y = Κ(ΔΘ). [2.e‘p(>'2) - eP(x) - eP(,“‘x)] sendo β uma constante, há lugar a calcular K que é função do gradiente de temperatura através da parede da virola.

Para ter em conta um eventual defeito de simetria em relação ao plano médio, é preciso pelo menos conhecer um ponto da curva de cada lado e portanto é preciso pelo menos três captores. Fazendo a média dos valores medidos pelos captores próximos dos bordos, poder-se-á determinar o perfil do cilindro em relação ao seu eixo.

No caso em que existem três captores a 180° mas um único captor a 90°, é preciso tomar o valor da curvatura a 180°. Se existirem pelo menos 3 captores a 90°, poder-se-á tomar então o valor da curvatura a 90° que, sendo mais próximo do colo, terá um valor mais próximo do do colo, e portanto o perfil do colo será determinado mais precisamente.

Para conhecer o perfil do colo a partir do perfil a 90° ou a 180°, é preciso

integrar as variações de raio entre o colo e a posição onde se lê a curvatura: têm-se portanto: ARi = C2j - Ô12; pelo que, se a curvatura for medida na situação a 90° do colo : Y, = C23-C2t + ôl23-ôl2t Y5 = C23-C25 + Ô123-Ô125

Os valores de 5123 e δ12ι e Ô12s, tal como se disse anteriormente, podem ser determinados graças a um modelo, quer em função dos parâmetros de vazamento, ou da diferença do valor da curvatura entre 180° e 90°, ou por curvas ou valores experimentais.

Conhecendo Yi e Y5, pode-se determinar então o perfil de cada cilindro no colo.

Como se terá compreendido, o dispositivo e o processo de acordo com a invenção permitem determinar com precisão e em contínuo o entreferro real entre os cilindros quando do vazamento, definindo este último pelo seu valor ao centro, a sua eventual dissimetria em relação ao plano médio, e a forma da geratriz de cada cilindro no colo. O ou os captores situados a 90° em relação ao colo servem particularmente para determinar a influência das variações de raio e de perfil dos cilindros devidas aos efeitos de curvatura térmica, uma vez que nesta situação a 90°, as deformações devidas aos efeitos mecânicos dos esforços de afastamento dos cilindros são desprezáveis. Seria pois igualmente possível efectuar as medições correspondentes por cima dos cilindros a 90° a montante do colo. Todavia, por razões de impedimento

I 18 18

é mais fácil colocar os captores por baixo dos cilindros. Além disso, tendo em atenção as medidas de curvatura térmica, uma tal posição é favorável, uma vez que as variações de curvatura são menores entre o colo e a situação a 90° a jusante, que entre o colo e uma situação a 90° a montante do colo, uma vez que entre estas duas últimas situações, o aquecimento devido à entrada em contacto do metal em fusão com a virola é mais brutal que o arrefecimento que se segue à separação da banda vazada da superfície do cilindro.

As diferentes medições indicadas anteriormente permitem, com efeito, determinar as variações do entreferro em serviço, em relação ao entreferro a frio, sem esforço sobre os cilindros, sendo estas variações provocadas tanto pelos esforços exercidos no decurso do vazamento como pelas deformações térmicas dos cilindros. É pois suposto que a forma do perfil dos cilindros a frio é conhecida. Na prática, a partir da forma da geratriz a quente pretendida para ter o perfil de entreferro compatível com o perfil pretendido da banda formada (sendo esta forma definida por uma função matemática), deduz-se a equação de curva do perfil utilizada pela máquina de maquinagem do perfil dos cilindros, dando esta equação do perfil a frio a profundidade do perfil num ponto em função da posição axial deste ponto. Reciprocamente, conhecendo o perfil do entreferro a frio pela medida do valor do entreferro ao centro e pela dita equação do perfil a frio, e conhecendo as variações de posição e de forma tais como citadas anteriormente para cada cilindro, é possível conhecer o perfil do entreferro a quente com uma precisão suficiente.

No que precede, considerou-se que a forma do perfil de uma geratriz do cilindro era uma curva definida por uma função matemática, permitindo as medições efectuadas pelos captores situados nos três planos Pi, P3, P5 definir os parâmetros desta curva e a sua posição na instalação. Compreender-se-á facilmente que, se se dispuser de um número importante de captores nos planos paralelos a P3, por baixo dos planos Pi e P5, ou seja repartidos segundo a largura da mesa do cilindro de superfície 34, poder-se-á então conhecer directamente por medição da posição de diversos pontos do perfil e, portanto, conhecer com precisão o perfil dos cilindros, e portanto, o entreferro, sem que seja imposto o conhecimento da forma do perfil inicial. É evidente que a invenção se aplica não apenas ao vazamento contínuo, mas igualmente, como se já indicou no início, à laminagem de produtos planos, metálicos ou outros.

Lisboa, 8 de Maio de 2000

A.O.P.IX Rua da SaSiíre, 195, r/c-Brt. 1250 LISBOA

Claims

1 REIVINDICAÇÕES 1. Processo para a determinação em contínuo do entreferro no colo entre dois cilindros (10, 11), com eixos sensivelmente paralelos, de uma instalação de enformação a quente de um produto metálico fino mediante passagem do referido produto entre os referidos cilindros, caracterizado pelo facto de se medir, num estado inicial, na ausência do produto e a frio, o valor do entreferro no centro (e03), ou seja num plano (P3) transversal médio da instalação e, quando da enformação dó referido produto, e para cada cilindro : - se medir as variações (C3i, C33, C3s), relativamente a este estado inicial, da posição de pelo menos três pontos da superfície do cilindro, numa geratriz situada a 180° em relação ao colo, ou seja diametralmente oposta ao colo, encontrando-se estes pontos situados respectivamente pelo menos no referido plano médio (P3) e em dois planos secundários (Pi, P5) paralelos ao plano médio e situados de um lado e do outro do referido plano médio, - se medir, pelo menos no referido plano médio, a variação (C23), em relação a este estado inicial, da posição de um ponto situado numa geratriz a 90° em relação ao colo, - se determinar por um modelo de cálculo ou por curvas experimentais, as variações (δ 12) do comprimento (R) do raio do cilindro nos referidos planos, entre o colo e uma das situações a 90° ou a 180°, - a partir das referidas medidas das variações de posição dos pontos do plano médio, respectivamente situadas a 90° e a 180° em relação ao colo, e da referida variação do comprimento do raio nesse plano médio respectivamente por um lado

entre o colo e a situação a 90° (0123) e por outro lado as situações a 90°e a 180° (6133), se deduzir o valor (Δχ3) da cedência do cilindro no centro e o valor (ARj) da variação do comprimento do raio no colo em relação ao estado inicial, - e se deduzir o valor instantâneo (β3) do entreferro no centro a partir do referido valor de entreferro no centro a frio e do valor da cedência no centro e do valor da variação do comprimento do raio, assim como o perfil do entreferro.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de se medirem igualmente as variações da posição dos pontos da superfície situados nos referidos planos secundários e a 90° em relação ao colo.

3. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo facto de se determinar o perfil térmico de uma geratriz afastada do colo, e que se encontra numa situação (2) onde se medem as variações (C2i, C23, C25) da posição de pelo menos três pontos desta geratriz, a partir de uma função parametrada que define a deformação térmica (Y) num ponto da referida geratriz em função da posição axial (1) deste ponto e a partir da referida medida das variações da posição dos citados pelos menos três pontos, e se determinar o perfil térmico da geratriz no colo a partir do referido perfil térmico da geratriz afastada do colo e da referida determinação das variações (δ 12) do comprimento do raio do cilindro nos citados planos, entre o colo e a situação da dita geratriz afastada do colo.

4. Processo de acordo com uma das reivindicações 2 ou 3, caracterizado pelo facto de se determinar a dissimetria (ei - es) do entreferro a partir da medição das variações (C3i, C35, C2t, C2s) de posição dos pontos situados, respectivamente, nos citados planos secundários e das referidas situações a 90° e a 180°. 3

5. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo facto de se medirem as referidas variações (C3) de posição dos pontos situados a 180° em relação a uma referência fixa no espaço.

6. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo facto de se medirem as referidas variações (C3) de posição dos pontos situados a 180° em relação a meios de suporte (15F, 15M) respectivos dos cilindros, que comportam mancais nos quais rodam as extremidades dos veios dos cilindros e se medir as variações (ej, eg) de afastamento dos referidos mancais ao nível de cada uma das extremidades.

7. Dispositivo de enformação de produtos metálicos finos, tais como bandas, que comportam dois cilindros (10, 11), com eixos sensivelmente paralelos que definem entre si um colo situado no plano comum (P) dos seus eixos, meios de suporte (15F, 15M) providos de mancais (13, 14) nos quais rodam as extremidades axiais dos veios (12) dos referidos cilindros e um chassis (16) no qual os meios de suporte de pelo menos um dos cilindros são guiados e móveis em translação numa direcção de aproximação ou de afastamento dos cilindros, caracterizado pelo facto de comportar, por cada cilindro, meios de medição (22) da posição da geratriz diametralmente oposta ao colo, em pelo menos três pontos situados respectivamente num plano médio (P3) perpendicular aos eixos e em dois planos secundários (Pi, P5) paralelos ao plano médio e situados na proximidade dos bordos dos cilindros e meios de medição (23), no referido plano médio, da posição de uma geratriz situada a 90° em relação ao colo.

8. Dispositivo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo facto 4, de comportar igualmente meios de medição (23) da posição da referida geratriz situada a 90° do colo, nos referidos planos secundários.

9. Dispositivo de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo facto de os referidos meios de medição serem captores de posição (22) fixados nos referidos meios de suporte dos cilindros e por comportar ainda meios de medição (26) das variações de afastamento dos referidos mancais.

10. Dispositivo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo facto dos referidos meios de medição (22) da posição da geratriz diametralmente oposta ao colo serem captores fixados no chassis.

11. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 7 a 10, caracterizado pelo facto de os referidos cilindros (10, 11) serem cilindros de vazamento arrefecidos, destinados a entrarem em contacto com o metal em fusão, de uma instalação de vazamento contínuo entre cilindros.

12. Dispositivo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo facto de comportar meios de cálculo ligados aos referidos meios de medição (22, 23) para - calcular as variações das posições medidas das referidas geratrizes , - determinar, por um modelo de cálculo que toma em conta os parâmetros de vazamento e/ou a partir de dados experimentais, as variações (δ 12) do comprimento (R) do raio do cilindro nos referidos planos (Pi, P3, P5), entre o colo e uma das situações a 90° ou a 180°, - calcular, a partir das referidas variações de posição e das citadas variações de comprimento do raio, o valor (Δχ3) da cedência do cilindro ao centro e o valor (ARs) da variação do comprimento do raio no colo em relação ao estado inicial, 5 - e deduzir-lhe o valor instantâneo (e3) do entreferro no centro a partir do valor do entreferro no centro a frio e do valor da cedência no centro e do valor da variação do comprimento do raio, assim como o perfil do entreferro.

13. Dispositivo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo facto de os referidos meios de medição compreenderem captores capacitivos ou indutivos ou com raios laser. Lisboa, 8 de Maio de 2000