摘 要：炉卷轧机自动控制系统中，穿带长度的控制 十 分 重 要，直接影响产品质量。在分析炉卷轧机穿带系统的基础上，推 导了带钢头部控制的数学模型，并计算出了各段控制的长度和时间，应用后存在质量问题的带钢头尾长度从以前的30m 减小到10m，大大减少了因穿带失败导致的堆钢事故。

关键词：炉卷轧机;穿带长度;模型

1 前言

不锈钢炉卷轧机采用四辊可逆轧制，带钢正确地穿入轧机两边芯轴的槽口才能保证轧制正常进行，若穿带长 度 过 长，带钢与芯轴之间就会有相对滑动，严 重 影 响 带 钢 的 头 尾 质 量。若 穿 带 长 度 过短，芯轴提前启动，导致穿带失败，对生产和设备有很大影响，所以通过模型正确计算穿带长度关系到炉卷轧机的轧制稳定和带钢的头尾质量[1-3]。炉卷轧机设备布置见图1。

2 穿带长度

穿带长度越短对带钢头尾质量影响越小，所以要尽量减少带钢穿入芯轴的长度，从而改善带钢头尾质量。穿带 长 度 的 影 响 因 素 有 温 度、板 形、头 尾形状、镰刀弯、夹送辊、芯轴工况等，304不锈钢带钢 的穿带长度如表1所示。

图2为厚度 H≥4.1mm、宽度 W ≥1311mm各道次的 穿 带 长 度，图3为 宽 度1211 mm≤W ≤ 1310mm穿带长度随带钢厚度的变化，图4为厚度H≥4.1mm 时穿带长度随带钢宽度的变化。从图2～图4可以看出：随着轧制道次、带钢宽度和厚度的增加，穿带 长 度 减 小，导致这种现象的原因是扭矩决定的。带钢穿入槽口后，带钢厚度和宽度决定扭矩的大小，扭矩增加，穿带长度增加，否则会因穿带长度过短而导致穿带失败。

3 穿带模型计算

精轧机从穿带到稳定轧制共分 3 个 阶 段：一是穿带过程控制，二 是 速 度 控 制 到 转 矩 控 制，三 是加速阶段 控 制，见 图 5。穿带过程是轧机降速过程，轧辊空闲 时 以2 m/s转 动，咬钢时轧辊降速为1.72m/s。芯轴先采用速度控制方式，平稳之后转为转矩控制，加速阶段控制是轧机从咬钢到平稳轧制阶段。

3.1 穿带时间计算

根据位移方程计算带钢头部位置，计算的位移长度等于设定的穿带长度时，芯轴启动。不过这只是计算的理 论 值，实 际 过 程 中，带 钢 头 部 的 位 置 经过热检 重 新 定 位，启 动 时 间 会 有 偏 差。穿 带 时 间(芯轴启动时间)计算过程如下：

前滑计算为：

Sh=υh -υ υ ×100% (1)

前滑速度为： υh=Sh ×υ 100 +υ (2)

式中：Sh 为前滑值;υh 为穿带时前滑速度;υ为咬钢速度。

位移计算为：L=υh ×t1 (3)

穿带时间计算为：t1=L υh(4)

将υh=Sh ×υ 100 +υ代入得穿带时间：t1=100LSh ×υ+100υ (5)

3.2 速度转力矩控制阶段

从速度控 制 到 转 矩 控 制，芯 轴 启 动，先 是 速 度控制，平稳之 后 为 转 矩 控 制，芯轴和轧机之间产生张力，这个过程轧机速度为咬钢速度：

t2=100LSh ×υ+100υ (6)

3.3 加速控制阶段

加速阶段也是轧机从咬钢到平稳轧制阶段，有：

L=υ×t+a×t22 (7)

亦即：

t2 +2υha -2La=0t+υh( ) a2- υh( ) a2-2La=0 (8)

加速控制时间为：

t=槡-2La-υha (9)

将υh=Sh ×υ 100 +υ代入则得：

t3=Sh ×υ 100 ( ) +υ 2槡 -2La- (Shυ+υ)a(10)

式中：t 为 芯 轴 启 动 时 间;L 为 穿 带 长 度;a 为 加速度。

以7道次轧制3.5mm×1250mm 规格304不锈钢带钢的穿带过程为例，3段时间和长度的计算结果如表2所示。

上述模型可以计算出各道次穿带时间，速度控制、转矩控 制 时 间，加 速 阶 段 控 制 时 间 和 长 度。通过模型计算的数据可以很好地控制各阶段的时间、速度、张力。通过这些参数可以控制带钢头尾的板形和质量，提高热轧成材率。

4 结论

穿带长度的设定关系到轧机的稳定性，应根据钢种特性、带钢厚度和宽度等合理设定穿带长 度。通过上述分析优化了不同钢种不同规格的穿带长度，带钢头 尾 质 量 存 在 问 题 的 长 度 从 以 前 的 30 m减小到10m，头尾板形得到 改 善，大大减少了因穿带失败导致的堆钢事故。