PT841112E - Processo de vazamento continuo entre cilindros - Google Patents

Description

I

DESCRIÇÃO “PROCESSO DE VAZAMENTO CONTÍNUO ENTRE CILINDROS” A presente invenção diz respeito ao vazamento continuo entre cilindros de produtos metálicos finos, em particular de aço.

De acordo com esta técnica conhecida, o produto fabricado, por exemplo uma banda fina de aço com alguns milímetros de espessura, é obtido vertendo o metal em fusão num espaço de vazamento definido entre dois cilindros com eixos paralelos, arrefecidos e accionados em rotação em sentido contrário. Por contacto das paredes frias dos cilindros, delimitadas virolas, o metal solidifica e as peles de metal solidificadas, arrastadas pela rotação dos cilindros, juntam-se ao nível do colo entre os cilindros, para formar a referida banda, extraída para baixo. A exploração do processo de vazamento entre cilindros encontra-se submetida a diversos constrangimentos relativos tanto ao produto vazado como à utilização da instalação de vazamento. A banda vazada deve, em particular ter uma secção correspondente, de forma e dimensões, à secção pretendida, sendo a secção real da banda directamente função do espaço, denominado entreferro, entre os cilindros ao nível do colo.

Para isso, conhece-se um processo de regulação do vazamento contínuo entre cilindros, descrito no pedido de patente de invenção FR-A-2728817, de acordo com o qual se mede o esforço de afastamento dos cilindros (RSF) e se actua, por consequência, sobre a posição relativa dos referidos cilindros. Este processo permite actuar sobre a posição relativa dos cilindros para os afastar em caso de esforço demasiadamente importante ou aproximá-los no caso de esforço demasiadamente reduzido, a fim, em particular, de evitar as rupturas de metal líquido ou mesmo uma 2 ruptura da banda vazada, e também para evitar um danificação dos cilindros em caso de sobre-solidificação do metal vazado.

Além disso, sabe-se que o falso redondo dos cilindros não pode ser totalmente evitado, por um lado por razões mecânicas e por outro devido às deformações térmicas sofridas pela virola, quando do primeiro contacto do metal em fusão no momento do arranque do vazamento, e também ulteriormente quando da rotação dos cilindros. Sabe-se já como compensar este falso redondo, que será denominado no seguimento “falso redondo normal” (ou ainda “falso redondo mecânico” muito embora seja em parte de origem térmica), actuando automaticamente sobre a posição dos mancais de pelo menos um dos cilindros em função da posição angular dos cilindros, de maneira a manter um entreferro tão constante quanto possível. Tendo em conta a impossibilidade prática de medir directamente o entreferro, foi já proposto utilizar como parâmetro representativo do falso redondo um sinal fornecido pelos meios de medição do esforço de afastamento dos cilindros, sendo então o sistema de compensação de falso redondo combinado com o sistema de regulação tal como descrito no documento FR-A-2728817 já citado. A realização destes processos não permite, no entanto, detectar em tempo real certos defeitos susceptíveis de perturbar o vazamento ou mesmo conduzir à sua paragem, ou danificar de um modo durável os cilindros.

Conhecem-se já métodos de detecção de defeitos, visuais ou outros, que permitem descobrir defeitos ligados ao processo de vazamento, à termo-hidráulica do metal em fusão, ou ainda aos conhecidos sob o nome de “bandas brilhantes”. Este último tipo de defeito corresponde a uma diminuição localizada da rugosidade da '7kf superfície dos cilindros, a qual leva a variações do arrefecimento da banda que podem ser detectadas por medições de temperatura efectuadas na banda vazada. No entanto, a observação deste defeitos só pode ter lugar à posteriori, sobre a banda já formada, e, portanto, tardiamente após o seu aparecimento. Ora, estes defeitos podem danificar o estado da superfície dos cilindros, e isto tanto mais quanto mais eles são apercebidos tardiamente, podendo essas danificações tomar-se então irremediáveis.

Alguns defeitos poderiam, à priori, ser detectados a partir da observação directa do sinal que representa o esforço de afastamento dos cilindros. Mas as variações deste sinal representam simultaneamente variações de esforço devidas ao falso redondo normal e variações devidas a outros parâmetros ou acontecimentos que podem surgir no decurso do vazamento. Uma observação directa do sinal de esforço permite portanto determinar a parte de cada uma destas causas nas variações do sinal. A presente invenção tem por objectivo resolver os problemas evocados anteriormente e visa permitir, a partir da medição do esforço de afastamento dos cilindros (RSF), a detecção em tempo real de defeitos, antes de uma ampliação destes defeitos provocar desgastes irremediáveis em especial nos cilindros. A invenção tem, também, por objectivo permitir um seguimento da evolução destes defeitos, de modo a poder propor ao operador acções correctivas ou de interrupção do vazamento em função da gravidade dos referidos defeitos.

Com esses objectivos em vista, a invenção por objecto um processo de vazamento contínuo entre cilindros de produtos metálicos finos, em especial de aço, segundo o qual se mede em contínuo, no decurso do vazamento, o esforço de

afastamento dos cilindros, e se gera um sinal representativo das variações do esforço de afastamento (RSF) em função do tempo, e se actua, em especial em função do referido sinal, sobre o afastamento dos cilindros para compensar o falso redondo dos cilindros, sendo esse processo caracterizado pelo facto de, com o objectivo de detectar defeitos diferentes do falso redondo dos cilindros, se decompor o referido sinal em diferentes componentes harmónicas, e se comparar essas referidas componentes harmónicas com harmónicas de referência de nível correspondente, sendo os resultados da referida comparação representativos de um estado de defeito do processo de vazamento, e se definir, em função dos resultados da referida comparação, regras de conduta do processo de vazamento.

Os inventores puderam, com efeito, estabelecer, na sequência de numerosos ensaios efectuados à escala industrial, que existe uma certa relação entre as variações dos sinais representativos do esforço de afastamento e o aparecimento de defeitos quando do vazamento. Por exemplo, o aparecimento num cilindro do defeito denominado banda brilhante caracteriza-se pela presença de uma perturbação sobre o sinal do esforço de afastamento medido. Esta perturbação é cíclica e manifesta-se em cada rotação do cilindro. Ela reflecte uma sobre-solificação do produto quando ele passa no colo e traduz-se por variações do esforço que são nitidamente mais rápidas que as que podem ser geradas por exemplo por variações da espessura do produto solidificado.

Os inventores imaginaram então realizar uma decomposição em harmónicas dos citados sinais de maneira a diferenciar nestes sinais a parte que pode ser atribuída ao falso redondo normal e a que é proveniente de outras causas. Eles verificaram, assim, por comparação das componentes harmónicas assinaladas quando de diversos vazamentos que, muito embora os sinais representativas do esforço de afastamento variem, em particular, em função do falso redondo, mesmo quando este último é compensado por um sistema de compensação, variações de determinadas componentes harmónicas correspondiam ao aparecimento de defeitos quando de vazamentos. Verificou-se, pois, que uma análise, efectuada em contínuo no decurso dos vazamentos, destas componentes harmónicas, poderia permitir, por comparação com uma referência obtida experimentalmente quando de vazamentos considerados sem defeitos, detectar quase em tempo real afastamentos reveladores de tais defeitos de vazamento, bastante mais rapidamente que pelos métodos conhecidos.

Uma hipótese explicativa da realização existente entre as variações das componentes harmónicas e a presença de defeitos de vazamento é que o falso redondo normal provoca variações do sinal representativo do esforço de afastamento dos cilindros (RSF) que são maioritariamente lentos e suaves, por outras palavras, que do referido sinal se liberta, devido ao dito falso redondo normal, essencialmente uma componente harmónica de nível baixo, de frequência igual à frequência de rotação dos cilindros. Pelo contrário, defeitos reais, tais como as bandas brilhantes evocadas anteriormente, geram principalmente variações bruscas do referido sinal e portanto das harmónicas de nível mais elevado. Tipicamente, o espectro do sinal representativo do esforço dè afastamento dos cilindros e resultante do único falso redondo normal é caracterizado por uma componente harmónica de nível 0 importante (por exemplo 70% da amplitude total do sinal) e harmónicas de nível superior em decrescimento rápido (20% para harmónica de nível 1, 10% para a harmónica de nível 2). Nota-se raramente a presença de harmónicas de nível mais '7% elevado. Pelo contrário, no caso da presença de bandas brilhantes, a repartição das harmónicas é diferente do caso anterior, gerando a presença de uma frente de sobre--solidificação ao nível da banda brilhante mais harmónicas elevadas.

Precisa-se que aqui e no seguimento, se designa por harmónica de nível i a componente do sinal para uma frequência Fi=2'F0, sendo F0 a frequência fundamental que corresponde à velocidade de rotação dos cilindros. De maneira análoga, designar-se-á no seguimento por h, a amplitude das componentes harmónicas de nível i, e por H, um valor representativo das harmónicas de nível i, e consideradas num número de rotações pré-determinado dos cilindros.

De acordo com uma disposição particular da invenção, quando se coloca em posição um sistema de regulação do entreferro, tal como o descrito anteriormente, pode-se utilizar como sinal representativo das variações do esforço de afastamento dos cilindros (RSF), resultante da medição do referido esforço, um sinal associado utilizado como ordem de deslocamento dos mancais de pelo menos um cilindro.

Quer dizer o sinal que é então decomposto em diferentes componentes harmónicas se encontra directamente ligado à referida ordem de deslocamento elaborada por um módulo de compensação de falso redondo, e reflecte, portanto, as variações do esforço de afastamento.

Para efectuar a decomposição do sinal nas suas diferentes componentes harmónicas, poder-se-á em especial utilizar uma transformada de Fourier rápida aplicada ao sinal representativo do esforço de afastamento dos cilindros (RSF), sendo este sinal, portanto, ou directamente o sinal de medição do esforço de afastamento, ou um sinal correspondente elaborado pelo referido módulo de compensação de falso redondo. 7 7

Numa disposição preferida da invenção, calcula-se o valor H, representativo de cada harmónica de nível i como sendo um valor médio das amplitudes hj de cada harmónica, determinado num número dado de rotações dos cilindros. Como o valor Hj representativo de cada harmónica é calculado como sendo uma média num número de rotações dado das amplitudes medidas, isto permito atenuar o efeito dos defeitos aleatórios e localizados no tempo e no espaço, não repetitivos em várias rotações do cilindro. Assim, se o defeito for gerado por um problema durável num cilindro, o sistema integrará completamente este dado ao cabo do referido número de rotações, enquanto que o efeito das harmónicas que só aparece num número de rotações reduzido, notavelmente inferior ao referido número de rotações dado, será consideravelmente atenuado. A comparação do sinal medido com um sinal de um vazamento julgado bom pode efectuar-se de diferentes maneiras. Pode-se comparar simplesmente de tempos a tempos os valores Hj representativos de cada harmónica do sinal medido para valores de referência Hú- que são provenientes de medições efectuadas quando de vazamentos julgados bons, e verificar que a soma dos diferentes valores H; representativo de cada harmónica com os valores Hir de referência não é demasiadamente elevado. Pode-se também comparar a proporção de cada harmónica em relação a uma repartição proporcional de referência. No entanto, de preferência, efectuar-se a comparação com base num baricentro das harmónicas, sendo este baricentro calculado mediante ponderação de cada harmónica de um coeficiente pré--determinado, de maneira a fornecer às diferentes harmónicas importâncias relativas ponderando de maneira desigual estas últimas. Este modo de cálculo é justificado por constatações experimentais: quando de um vazamento julgado bom, a primeira 8 harmónica é a mais importante, sendo a importância das diferentes harmónicas decrescente em função do nível crescente das harmónicas consideradas. Ponderando as harmónicas de nível mais elevado com um coeficiente adaptado, as variações destas harmónicas de nível elevado serão de qualquer modo amplificadas, tomando o seu aparecimento ou aumento mais facilmente perceptível no resultado do cálculo de baricentro.

Poder-se-á, por exemplo, calcular um baricentro frequencial Bf afectando a cada frequência de harmónica um coeficiente que representa a amplitude da harmónica considerada:

Bf (Hz) = Σ Hi*Fj / Σ H; e normalizar este baricentro pela frequência fundamental para se obter uma razão R = Bf/Fo que poderá ser comparada com um valor de referência pré--determinado, de maneira a franquear eventuais diferenças de frequência fundamental e, portanto, de velocidade efectiva dos cilindros, entre o vazamento considerado e a referência.

Poder-se-á, além disso, calcular a derivada dR/dt e igualmente comparar o resultado com um segundo limiar pré-determinado, permitindo assim seguir a evolução da razão R no tempo, sendo uma evolução rápida de R de qualquer modo o sinal de um agravamento rápido de um defeito.

Com os valores dos diferentes parâmetros: representando A a amplitude total das variações: A = Σ Hj R representativo da parte ou da importância dos defeitos no sinal. e E = dR/dt 9 9

pode-se estabelecer um quadro de decisão, como se verá no seguimento, que poderá ser utilizado para propor em tempo real ao operador acções correctivas sobre determinados parâmetros de vazamento, com o objectivo visado de remediar os defeitos o mais rapidamente possível após o seu aparecimento.

Outras vantagens e particularidades aparecerão no decurso da leitura da descrição pormenorizada que se vai seguir de exemplos de realização da invenção, dada a título indicativo e de modo nenhum limitativo, a ler em conjunto com os desenhos anexos nos quais: - a figura 1 é uma vista esquemática de um dispositivo de vazamento entre cilindros com um sistema de regulação de tipo conhecido em si, mas utilizando uma decomposição em harmónica do sinal de compensação de falso redondo, - a figura 2 representa um quadro de decisão que permite definir a iniciativa a seguir no decurso do vazamento em função dos valores dos diferentes parâmetros estabelecidos pelo processo de acordo com a invenção, - as figuras 3a, 3b, 3c e 3d apresentam, sob a forma de traçados que representam as variações dos diferentes parâmetros medidos ou calculados, os resultados obtidos quando de um vazamento julgado bom com processo de compensação de falso redondo, - as figuras 4a, 4b, 4c e 4d apresentam os traçados correspondentes obtidos quando de um vazamento considerado mau. A instalação de vazamento, representada apenas parcialmente na figura 1, comporta, de maneira clássica, e conhecida de per si, dois cilindros 1, 2, com eixos paralelos, afastados um do outro de uma distância denominada entreferro. Ela corresponde à espessura pretendida da banda vazada, menos um esmagamento 10 devido ao RSF. Os dois cilindros 1, 2 são accionados em rotação de sentidos contrários, com a mesma velocidade. Eles são suportados por mancais 3, 4, representados esquematicamente, com dois suportes 5, 6 montados num chassis 7. O suporte 5, e portanto o eixo do cilindro 1 correspondente, está fixo em relação ao chassis 7. O outro suporte 6 é móvel em translação sobre o chassis 7. A sua posição é regulável e determinada por macacos de impulsão 9 que actuam de maneira a aproximar ou afastar os suportes 5, 6 um do outro. Meios de medição do esforço de afastamento dos cilindros (RSF), tais como balanças 8, encontram-se dispostos entre o suporte fixo 5 e um chassis 7. Captores 10 permitem medir a posição do suporte móvel 6 e, portanto, as variações de posição em relação a uma posição de ordem pré-determinada em função da espessura pretendida da banda.

Quando de um vazamento, despeja-se o metal em fusão entre os cilindros, e começa-se a solidificar por contacto com as suas paredes arrefecidas formando peles solidificadas que são arrastadas pela rotação dos cilindros e se juntam sensivelmente ao nível do colo 11 entre os cilindros para formar a banda solidificada extraída para baixo. Procedendo deste modo, o metal exerce sobre os cilindros um esforço de afastamento (RSF), medido pelas balanças 8, sendo este esforço variável em especial como função do grau de solidificação do metal.

Para regular este esforço, e garantir a continuidade do vazamento, a instalação do vazamento comporta um sistema de regulação. Neste sistema de regulação, a diferença entre o sinal da ordem de esforço e o sinal do esforço medido pelo captor do esforço 8 é calculada por um primeiro comparador 12.0 sinal desta diferença é introduzido no regulador de esforço 13 que determina um sinal de ordem de posição introduzido num segundo comparador 14. O sinal de esforço medido pelo captor de esforço 8 é também introduzido num sistema de compensação de falso redondo 15 que efectua uma decomposição em harmónicas do sinal de esforço e gera sinais Hi, H2, H3 de compensação de cada uma das ditas harmónicas. Estes sinais Hl5 H2 e H3 são adicionados num somador 16 que gera um sinal de ordem de correcção da posição que é transmitido ao segundo comparador 14. O sinal de saída do segundo comparador 14 é introduzido num terceiro comparador 17 assim como um sinal de posição que provem do captor de posição 10. O sinal de saída do terceiro comparador 17 é introduzido no regulador de posição 18 que comanda os macacos 9. A rotação dos cilindros 1 e 2 é assegurada, respectivamente, por motores 19 e 20 comandados por um regulador de velocidade 21. Este regulador de velocidade 21 recebe um sinal de um regulador de espessura 22 que recebe, por sua vez, um sinal de ordem de espessura, o sinal de esforço emitido pelo captor de esforço 8 e o sinal de posição emitido pelo captor de posição 10.

Uma acção sobre os macacos 9 é executada automaticamente por este sistema de regulação, que permite, por exemplo, actuar sobre os macacos 9 no sentido que conduz a um afastamento dos cilindros para reduzir o esforço de afastamento (RSF), ou inversamente, no sentido de uma aproximação dos cilindros para aumentar o esforço. De maneira análoga, este sistema permite efectuar uma compensação, pelo menos parcial do falso redondo normal, ou seja compensar um eventual afastamento do eixo que existe entre o eixo da virola e o seu eixo de rotação assim como as irregularidades de forma de um cilindro, quer estas sejam de origem mecânica ou térmica. O sistema de regulação toma então em conta estes defeitos de forma e de coaxialidade para dar uma ordem de afastamento aos macacos de impulsão 9 que 12 comandam o entreferro dos cilindros a fim de manter este entreferro o mais constante possível no decurso da rotação dos cilindros.

Vai agora descrever-se um método preferido de determinação dos diferentes parâmetros A, R e E que serão utilizados para alertar o operador da presença de defeitos e da gravidade destes últimos.

Neste método utiliza-se uma decomposição em harmónicas do sinal representativo do esforço de afastamento dos cilindros, sendo esta decomposição efectuada no módulo de compensação de falso redondo 15 por meio de uma transformada de Fourier. Poder-se-ia igualmente realizar a mesma operação não por meio de uma transformada de Fourier mas com uma transformada de Laplace ou qualquer outra operação matemática ou de tratamento do sinal tal como por exemplo a utilização de filtros que permitem obter o mesmo resultado, a saber uma decomposição de um sinal em diferentes componentes harmónicas.

Calculam-se em seguida os valores H; conforme indicado anteriormente, ou seja efectuando uma média das amplitudes hj num número de rotações pré--determinado dos cilindros, por exemplo nas dez últimas rotações. Notar-se-á que o método de cálculo dos coeficientes Hj anterior só é dado a título de exemplo e não é de modo nenhum limitativo. Os valores Hj representativos de cada harmónica de nível i podem igualmente ser calculados como sendo o valor eficaz da amplitude hj das harmónicas ou qualquer outro valor calculado que caracterize essas referidas harmónicas, podendo esse cálculo ser feito de acordo com uma média aritmética, de acordo com o método dos mínimos quadrados ou de acordo com qualquer outro método.

Qualquer que seja o modo de cálculo, os valores Hj são representativos da 13 amplitude relativa de cada harmónica de nível i e de frequência F,.

Calcula-se em seguida o critério Bt- como sendo um baricentro frequencial das diferentes harmónicas. Ou seja, calcula-se o baricentro das frequências das harmónicas consideradas, sendo cada valor Fi afectado por um peso constituído pelo valor Hj correspondente, ou seja: Bf = Σ Hj x Fj / Σ FU

Utilizar-se-ão de uma maneira geral unicamente as harmónicas de nível 0, l e 2. No entanto, seria claramente evidente possível tomar em conta mais harmónicas. A fim de poder efectuar comparações válidas para velocidades de rotação dos cilindros diferentes, calcula-se então a razão Rf = Bf/F0, correspondendo F0 à frequência de rotação dos cilindros.

No caso tomado como exemplo em que apenas são tidas em conta as três primeiras harmónicas, obtêm-se então os três critérios seguintes: - amplitude global da variação do sinal: A = H,+H2+H3, - baricentro normalizado:

Rf = (F1xH1+F2xH2+F3xH3) / ((H,+H2+H3)xF0) - evolução de Rf no tempo: E = dRt/dt.

Uma comparação destes diferentes critérios calculados no decurso do vazamento com um limiar pré-determinado permite então detectar para o vazamento em curso se um tal defeito aparece. A título de exemplo, num caso em que o sinal representativo do esforço de afastamento dos cilindros é o sinal resultante do módulo de compensação de falso redondo, ou seja expresso em valor de afastamento do cilindro móvel, e na presença do único falso redondo normal, pode-se ter: 14 14

Ho = 700 μπι, Ηι = 200 μηι, Η2 = 100 μπη, com F0 = 0,2 Hz, F] = 0,4 Hz e F2 = 0,8 Hz, então Bf = 0,3 Hz e Rt-= 1,5.

Se aparecer uma banda brilhante, estes valores tomam-se respectivamente 350 μπι, 350 μπι e 300 pm para Ho, Hi, H2 e então Rf = 2,25. Vê-se assim que, ao fixar simplesmente um limiar adequado para Rf, por exemplo Rfiimiar=l,6, a passagem de Rf para cima deste limiar pode activar um alarme que assinala um defeito.

Uma melhor apreciação da gravidade dos defeitos pode ser obtida pela tomada em conta simultânea dos três critérios mencionados anteriormente.

Para isso, poder-se-á, por exemplo, utilizar um quadro de decisão tal como representado na figura 2 que indica directamente ao operador o estado defectológico do vazamento, ou seja dá-lhe uma indicação sobre a presença, a importância e a evolução dos defeitos e assinala a necessidade de tomar acções correctivas, tais como modificações de determinados parâmetros de vazamento para garantir o remedeio dos defeitos aparecidos ou, no pior dos casos, a necessidade de interromper o vazamento para evitar desgastes irremediáveis na instalação de vazamento.

Este quadro apresenta, por exemplo, a iniciativa a seguir em função dos valores relativos dos coeficientes A, Rf e E: - A “pequeno” é o sinal de pequenas variações de esforços de afastamento dos cilindros; o vazamento desenrola-se em boas condições, - quando A é “médio”, - se R e E forem “pequeno”, o que significa ausência ou poucos defeitos, o 15 vazamento desenrola-se ainda em boas condições, - se R for “pequeno” e E “grande”, isso pode significar que, muito embora não haja presença real de defeitos, o ponto de fimcionamento da instalação é instável, por razões ligadas essencialmente ao falso redondo “normal”, e desencadeia-se um alarme do processo do vazamento para alertar o operador de uma necessidade de modificar, por exemplo, as condições térmicas da virola (temperatura ou caudal da água de arrefecimento), - se R for “grande” e “E” “pequeno”, o que assinala a presença de defeitos, sem tendência notável para um eventual agravamento destes últimos, desencadeia-se um alarme do processo de vazamento, - se R e E forem “grande”, o que assinala a presença de defeitos e o agravamento destes últimos, toma-se necessário interromper o vazamento, - quando A for “grande”, - se R e E forem “pequeno”, não tendo sido assinalado qualquer defeito latente, o falso redondo normal é correctamente compensado, mas a amplitude dos deslocamentos do cilindro móvel para realizar esta compensação é importante, o que não é grave para o vazamento propriamente dito, mas pode indicar problemas de geometria dos cilindros, - se R for “grande” e E “pequeno”, o que assinala ainda a presença de defeitos, mas sem agravamento notável, desencadeia-se um alarme do processo de vazamento, - se E for “grande, qualquer que seja o valor de R, assinala-se um forte agravamento dos defeitos e exija-se uma interrupção rápida do vazamento.

De salientar que os caracteres “pequeno”, “médio” e “grande” dos diferentes critérios são apreciados por comparação com dados experimentais adquiridos quando de vazamentos anteriores. A título de ilustração das possibilidades de detecção de defeitos pelo processo de acordo com a invenção, pode-se fazer referência às figuras 3a, 3b, 3c e 3d que apresentam as variações dos diferentes parâmetros medidos e calculados quando de um vazamento com um processo de compensação de falso redondo julgado bom, e às figuras 4a, 4b, 4c e 4d que mostram comparativamente as curvas obtidas quando de um vazamento que apresenta defeitos de bandas brilhantes.

As figuras 3a e 4a apresentam as variações do esforço de afastamento dos cilindros expresso em percentagem do RSF admissível, medido durante 40 minutos a partir do início do vazamento.

As figuras 3b e 4b mostram a evolução durante este tempo do parâmetro A, ou seja a amplitude média em 10 rotações, em pm, do deslocamento dos mancais do cilindro móvel comandado pelo módulo de compensação do falso redondo.

As figuras 3 c e 4c mostram em correspondência temporal a evolução do parâmetro R.

As figuras 3d e 4d mostram em correspondência no mesmo gráfico as evoluções dos valores Ho, Hi e H? representativos das amplitudes das harmónicas de nível 0, 1 e 2, sendo a primeira (Ho) representada na parte de baixo do esquema, a segunda (Hi) ao meio e a terceira (H2) na parte de cima.

Constata-se que, no caso do vazamento julgado bom, o crescimento de A durante cerca dos 20 primeiros minutos corresponde a um crescimento similar de Hq e reflecte essencialmente a evolução da compensação de falso redondo, até se obter uma estabilidade de A na vizinhança de 50 pm, o que assinala uma compensação de 17 falso redondo quase perfeita. Salienta-se igualmente uma estabilidade do parâmetro R ao cabo de uma dezena de minutos, após uma excursão de R para valores superiores, que correspondem a uma amplitude relativamente importante de H2 durante o mesmo período de início de vazamento.

Por comparação, os traçados das figuras 4d, 4c e 4d, relativos a um vazamento cujo desenrolamento foi fortemente perturbado, mostram amplitudes importantes de Eh e H2 durante cerca de 40 minutos, com um valor elevado de a durante o mesmo período, e sobretudo um valor elevado de R.

Compreender-se-á facilmente, tendo em conta estes resultados, que uma comparação, efectuada em tempo real no decurso do vazamento, dos valores de A e sobretudo de R com limiares pré-determinados teria permitido detectar rapidamente defeitos correspondentes às fortes amplitudes das harmónicas Hi e H2, e actuar imediatamente sobre os parâmetros de vazamento para evitar que eles não se agravem. A invenção não fica limitada aos modos de cálculo dos diferentes parâmetros indicados anteriormente unicamente a título de exemplo.

Em particular, utilizando sempre os mesmos valores H, representativos da amplitude de cada harmónica, poder-se-á calcular um outro baricentro B do espectro harmónico do valor representativo do esforço de afastamento dos cilindros, por exemplo afectando então a cada valor Hj um coeficiente de ponderação judiciosamente escolhido que permite acentuar no valor calculado deste baricentro a influência das harmónicas de nível mais elevado, que são significativas de defeitos. Qualquer que seja o tipo de cálculo do baricentro utilizado, utilizar-se-ão valores representativos das diferentes harmónicas e coeficientes de ponderação relativos a 18 18

cada harmónica tais que se possa facilmente seguir a evolução do valor do baricentro e compará-lo com valores experimentais com vista a definir em tempo real um nível defectológico por comparação com o estado defectológico (vazamento sem problemas, vazamento perturbado, vazamento mau tendo conduzido a uma interrupção ou a uma danificação dos cilindros, etc.) dos vazamentos anteriores.

Para efectuar a comparação das harmónicas, poder-se-á igualmente definir uma repartição de referência das amplitude das harmónicas, em percentagem de cada harmónica em relação ao sinal total, por exemplo assentando à priori que a primeira harmónica representa 66% deste sinal, a segunda 17% e a terceira igualmente 17%. Poder-se-á então seguir a evolução desta repartição no decurso de cada vazamento e, por comparação com a repartição de referência, apreciar facilmente eventuais desvios. Esta comparação poderá, por exemplo, ser feita calculando uma soma Rd das diferenças entre a proporção H/A da cada componente harmónica no sinal medido representativo do esforço de afastamento e a proporção de referência cti : R<| = pos(a0-Ho/A)+pos(H,/A-ai)+...+pos(Hi/A-ai), (ou seja, cada elemento desta soma só é contabilizado se for positivo). Deste modo, se a proporção da harmónica de nível 0 for superior à proporção de referência ou se a proporção de uma harmónica de nível superior ou igual a 1 for inferior à proporção de referência, a diferença relativa à harmónica considerada não é tida em conta. Por exemplo, se a primeira harmónica representar por exemplo 98% de A, a segunda 2% e a terceira 0%, o que corresponderia a uma ausência quase total de uma harmónica de nível superior a 0 e portanto a uma ausência de defeitos, Rd = 0.

No caso em que a instalação de vazamento contínuo entre cilindros não comportasse sistema de regulação do entreferro em função do falso redondo, poder- 19 -se-ia muito evidentemente aplicar o processo de acordo com a invenção descrito anteriormente tomando directamente como sinal submetido a uma decomposição em harmónica a medida directa das variações do esforço de afastamento dos cilindros (RSF), mantendo-se a utilização dos valores Hj resultantes do módulo de compensação de falso redondo, no entanto, particularmente prática quando um tal módulo de compensação existir já na instalação e efectuar já, no quadro do seu funcionamento habitual a decomposição em harmónica requerida.

Lisboa, 26 de Maio de 2000

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Rua <io Salitre, 195, r/c-Drt 1250 LISBOA

Claims (10)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Processo de vazamento continuo entre cilindros de produtos metálicos finos, em especial de aço, de acordo com o qual se mede em contínuo, no decurso do vazamento, o esforço de afastamento dos cilindros (RSF), e se gere um sinal representativo das variações do esforço de afastamento (RSF) em função do tempo, e se actua em especial em função do referido sinal, sobre o afastamento dos cilindros para compensar o falso redondo dos cilindros, caracterizado pelo facto de, com o objectivo de detectar defeitos diferentes do falso redondo dos cilindros, se decompor o referido sinal em diferentes componentes harmónicas, e se comparar as referidas componentes harmónicas com harmónicas de referência de nível correspondente, sendo os resultados da referida comparação representativos de um estado de defeito do processo de vazamento, e se definir, em função dos resultados da referida comparação, regras de conduta do processo de vazamento.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o referido sinal representativo, resultante da medição das variações do esforço de afastamento dos cilindros (RSF), ser um sinal associado utilizado como ordem de deslocamento dos mancais de um cilindro num anel de regulação do afastamento entre os referidos cilindros.

3. Processo de acordo uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de se utilizar uma transformada de Fourier a fim de decompor o refendo sinal representativo do esforço de afastamento dos cilindros (RSF) em diferentes componentes harmónicas.

4. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de, para efectuar a comparação, se utilizar, como valor 2 representativo de cada harmónica de nível i, um valor H; que corresponde à média das amplitudes fr das harmónicas deste nível medidas num número de rotações dado.

5. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de, para efectuar a comparação, se utilizar um baricentro das harmónicas, sendo este baricentro calculado afectando um valor representativo de cada harmónica de um coeficiente pré-determinado.

6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo facto de se calcular um baricentro frequencial Bt- = (Σ (HjxFj))/ (Σ Hr) no qual o valor representativo de cada harmónica é a sua frequência F, e o coeficiente de ponderação de Hj representa a amplitude da harmónica considerada.

7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo facto de se efectuar a comparação na base de uma razão Rt=Bf/F0 em que F0 é a frequência que corresponde à velocidade de rotação dos cilindros.

8. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de se efectuar a comparação utilizando como critério de comparação a proporção H/A de cada componente harmónica em relação ao sinal representativo do esforço de afastamento, representando H; a amplitude da harmónica de nível i e Α=ΣΗ;.

9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo facto de se representar o resultado da comparação pela soma Rd = pos(ao-Ho/A)+pos(H,/A--at)+... +pos(Hi/A-ai).

10. Processo de acordo com uma das reivindicações 7 ou 9, caracterizado pelo facto de se utilizar um quadro de decisão para determinar a conduta a seguir pelo vazamento, em função dos valores dos critérios: 3 - Α=ΣΗ;, - R (Rt-ou Rd), - E=dR/dt. Lisboa, 26 âe Maio de 2000 tfiâ O Agente Ofício! da Propriedade Industriai

A.O.P.I. Rua do Salitre, 195, r/c-Brt. 1250 LISBOA JOSE 1 RESUMO «PROCESSO DE VAZAMENTO CONTÍNUO ENTRE CILINDROS” Processo de detecção de defeitos quando de um vazamento contínuo entre cilindros de acordo com o qual, no decurso do vazamento, se mede um sinal dependente do esforço de afastamento dos cilindros (RSF), se separa o referido sinal em diferentes componentes harmónicas, sendo o resultado da comparação das componentes harmónicas assim obtidas com harmónicas de referência representativo s de um estadó de defeitos dos cilindros, permitindo este estado de defeitos dos cilindros definir diferentes regras de conduta do processo. Aplicação em especial ao vazamento contínuo entre cilindros de bandas finas de aço. Figura 1

Lisboa, 26 de

Rua do SaSiíre, 195, r/c-Drt. 1250 LISBOA