间带钢将产生拉伸形变 ， 带钢拉伸长度与机架 问
长 度 的关 系为 ：
力与 ｉ 机架 出 口与 ｉ ＋１机 架 入 口带 钢 速 度 差 有
关， 因此调 节 ｉ ＋１机 架 间 的速 度 差 就 可 以调 ～ｉ 节ｉｉ ～ ＋１机架 间 的 张力 。在 实 际生 产 中通 过 调 节ｉ 机架 的速度 来 达 到调 节 ｉ ＋１机 架 间 张 力 ～ｉ
化之 间关 系公 式如 下 ：
当系统 检 测 到 Ａ 。 为 正 时 ， 产 生 △ ｈ＋ 则 ＋为 正， 由于 此 时 ｉ 架 出 口的带 钢速 度保 持 不 变 ， 机 因 此 ｉ ＋１机 架 间 的实 际 张 力 将 变 大 ， 了 使 系 ～ｉ 为 统重 新过 渡 到稳 定 状 态 ， 使 ～ ＋１机 架 间 的 张 力稳 定 ， 需要压 下 系统 执行 正 的 △ ： 其 中 △ｓｉ ５ｉ ， Ｊ由
由公 式 （ ） （ ） ： １和 ２ 得 △ １ Ｖ＋ ×Ａ ｉ１ Ｋ ［ ＋ ＋ ＝ ｉ１ Ｓ＋ Ｘ ／ （ Ｋ）×Ｈ］ （ ） ３ 当 ＋１机 架 辊 缝 变 化 后 ， 产 生 一 定 量 的 会
△ 在 ｉ ＋１机架 问 ，机架 出 口带钢 速度 和 ｉ ＋， ～ｉ ｉ
范 围 内 ， 决 定 启 动 过 程 顺 利 与否 的 主要 因 素 。 是 梅 钢 冷连轧 机组 从 ２ ０ ０ ９年投 产 运行 以来 ， 在机 组 启动 过程 中 ， 别是 当生 产薄料 时 ， 特 由于 张力波 动
较大 经常 出现 断带 、 张等事故 ， 加 了操作 人员 失 增 的劳 动强 度 、 接影 响 到生产效 率 ， 直 造成 原料 的浪 费¨Ｉ ， ４ 因此有 必 要 对 轧 机启 动 的张 力 控 制 进 行
趋 向 ０， 到厚 度偏 差 和张力 的稳 定控 制 。 达
２ ２ 速度 式张 力调 节数 学模 型 ．
式 （） ：ｈ 为 ｉ １ 中 Ａ ＋１机 架 出 口带 钢 厚 度 变 化
量 ；Ｓ 为 ｉ Ａ… ＋１机架 辊缝 变化 量 ； Ｋ为 刚度 系数 ；
为 塑性 系数 。
假设 ｉ 机 架 入 口带 钢 厚 度 和 ｉ ＋１ ＋１机 架 出
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４ ６・
梅 山科技
２１ ０ ２年第 ４期
冷连 轧 机 启动 张 力控 制 的数 学模 型探讨
陈宗仁 严加根 。 刘 东 （ ． 山钢铁 公 司冷轧 厂设 备 室 南京 １梅 ２ ０３ １０９
２ 宝立 自动化 工程 有 限公 司 上 海 ２ １０ ） ． ０ ９０ 摘 要： 由于冷连 轧机 组启动 时 带钢 的厚度 和速度 变化 较 大 ， 导致 机 架 间张 力的 波动也较
的 目的 。
对公 式 （ ４ 两边 微分可 得 ： １）
ａ ｉ Ｂ Ｘ ｉ Ｔ ｄ Ｖ＝ ＥＸｄ ／ ｔ ｈＸ （５ １）
在 酸连轧 机组 带钢启 动 张力数 学模 型的研 究
的理论基 础上 ， 以逐 步对 启 动 张 力控 制 程 序 进 可
张 。在 静态 张力 建 立 过 程 中 ， 速度 的调 节 量是 实
形段过相邻机架时， 会导致相邻机架出口的厚度偏 差剧烈波动 ， 由于厚 差 的波 动 ， 机架 的秒 流量 平 各 衡遭到破坏 ， 进而 会导 致机 架 间张 力振 荡 ， 一旦 张 力达 到带钢 极限屈服值 ， 导致断带 。 就会
Ｄｉｃ ｓ ｉ ｎ ｏ ａ ｈｅ ａ ｉ ａ ｏ ｌｏ ａｒ － ｎｓｏ ｎ ｒ ｌｏ ｓ ｕ ｓｏ ｎ Ｍ ｔ ｍ ｔｃ ｌＭ ｄｅ ｆＳｔ ｔｕｐ Ｔｅ ｉ ｎ Ｃｏ ｔ ｏ ｆ Ｃｏ ｄ ｎｄｅ ｌｉ ｉ ｌ Ｔａ ｍ Ｒｏ ｌ ｎｇ Ｍ ｌ ｌ
Ｃ ｅ ｎ ｒｎ ｈ ｎ Ｚｏ ｇ ｅ
理 论 分析 ， 为启 动 张力 的优化 奠定 理论技 术基 础 。
１ 轧机 启动 阶段 张力 波动大 原 因分析
际张力与给定张力的差值计算所得 ， 当偏差值较 大， 产生速度调节量过大 ， 易造成超调量过大或失 张 ， 旦 张 力 达 到 带 钢 极 限 屈 服 值 ， 会 导 致 一 就 断带。 当轧机速 度 大 于穿 带 速 度 时 ， 用 速 度 差 不 利 能很 好 地调节 张 力 ， 由静 态 张力 切 换 为 动态 张 力 建 立过 程 ， 动态 张力 的建 立 过程 依 据 秒 流 量 的平
２ 启 动 张力调 节数 学模 型
梅钢 冷连 轧机 启 动 分 为 两种 情 况 ： 是 热 带 一
陈 宗仁 严 加根 刘 东 冷 连轧机 启 动 张力控 制 的数 学模型探 讨
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启 动 ， 热 轧卷 穿 带 到 冷 连 轧 机 卷 取 机 上 ， 把 以热 带 形式 直 接 压 下 并 启 动 轧 机 ， 启 动 的 过 程 中 ， 在 热带 的加 工 硬 化 系 数 会 发 生 改 变 ， 度 向 目标 厚 值渐 变 ， 时必 须 保 证 出 口速 度 的恒 定 ， 架 间 同 机
Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ： ｏｄ ｔｎ ｅ ｒｌｉ ｇ；ｅ ｉｎ ｃ ｎ ｒ ｌ ｔ ｎ ｉｎ ｃ ｎｒ ｌｂ ｏｌ ｒｇ ｐ；ｅ ｉ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌｂ ｃ ｌ ａ ｄ ｍ ｏｌｎ ｔｎｓｏ ｏ ｔｏ ；ｅ ｓｏ ｏ ｔｏ ｙ ｒｌｅ ａ ｔｎｓｏ ｏ ｔｏ ｙ

冷 连轧 机 的启动 轧制 过程是 正 常连轧 生产 的 开 始 ， 机组 的产 能 及 产 品 质量 的影 响 很 大 。在 对 启 动轧 制过 程 中 ， 钢 张 力 波 动 能否 控 制 在 一 定 带
Ｙ ｈ Ｊａ ｅ Ｌ ｕＤｏ ｇ ａ ｉｇ ｎ ｉ ｎ
（ ．Ｅ ｕｐ ｅ ｔ ｅ ｔ ｎｏ Ｃ ｌ Ｒ ｌｎ ｌｎ ｏ ｉ ａ ｒ １ ｑ ｉｍ ｎ Ｓ ｃ ｏ ｆ ｏ ｏｌ ｇＰａ ｔ ｆ ｓ ｎＩ ｎ＆ Ｓｅｌ ｏ ． ａｊ ｇ２ ０ ３ ． ｉ ｄ ｉ Ｍｅ ｈ ｏ ｔｅ Ｃ ． Ｎ ｎｉ １０ ９ ｎ ２ Ｂ ｏ ｕｏ ｔ ｎＥ ｇ ｅｒ ｇＣ ． Ｌｄ ， ｈ ｎ ｈｉ ０ ９ ０ ． ａ ｌＡ ｔ ｉ ｎｉ ｅｉ ｏ ，ｔ． Ｓ ａｇ ａ ２ １ ０ ） ｉ ｍａ ｏ ｎ ｎ
轧机 启动 阶段 张力 的建立 过 程是一 个 动态平 衡过 程 ， 动 阶段 当轧 机速度 小 于穿带 速度 时 ， 启 是
静 态 张力 建立 过程 。静 态张 力建 立过程 是通 过 主 传动 来建 立 ， 即通 过机 架 间的速 度差来 建立 张力 ， 各机 组 主传 动 的响 应 特性 不 同 ， 难 按 照 给定 速 很 度协 调 一致 地工 作 ， 导 致 张 力 超调 量 过 大 或 失 易
衡来 达到张 力 的稳定 。秒流 量 的平衡 是 通过 调 节 辊缝 ， 辊缝的调 节量 依据 厚度 偏 差 的变化 ， 动 态 在 张力 的建立过程 中 ， 机架间带钢存 在 ４段楔 形带 钢
段， １ 即 机架后 带钢楔形段 、 ２机架后带钢楔 形段 、 ３ 机架后带钢 楔形段 、 架后带 钢楔 形段 。 当各 楔 ４机
式 （ ） ： Ｖ＋ 为 ｉ ２中 Ａｊ ＋１机 架 入 口带 钢 速 度 变 化
量 ； ＋为 ｉ 机 架入 口带 钢厚 度 ；ｉ１ 日ｉ ＋１ ＋为 ＋１机 架 出 口带 钢速 度 ；ｈ＋为 ＋１ 架 出 口带钢厚 度 Ａｉ 机
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梅 山科 技
２１ ０ ２年第 ４期
变 带钢 的厚度 ， 而影 响到 机架 问张力 。冷 连 轧 ｉ 进
～
ｉ （ １～ ） ＋１ ４ 机架 问张 力控 制 原理 基 本相 同 ，
其辊 缝式 张 力调 节 原 理 Ａ Ｒ —Ｇ（ ｕｏ ｔ ｅ． Ｔ Ａ ｔ ｉ Ｔ ｎ ｍａｃ
ｓ ｎＲ ｇ ｌｔ —Ｇ ｕ ｅ 见 图 １ ｉ ｅｕａ ｒ ａ ｇ ） ｏ ｏ 。
定 性 是 影 响 轧 机 启 动 的 关 键 。 在 薄 板 生 产 线
图 １ 辊 缝 式张 力控 制原 理框 图
图 １中 ：１ 张 力 给 定 值 ； Ｆ为 张 力 实 际 ７。 Ｒ为 Ｔ
变化量 。
值 ； 为 张力偏 差值 ；Ｓｉ ｉ △ Ａ 为 ＋１机 架 张力 变 化
Ａ Ｃ Ａ ｔｍ ｔ ａ ｇ ｏ ｔ １控 制 的张力部 分 和 Ｇ （ ｕｏ ａｉ Ｇ ｕｅＣ ｎｒ ） ｃ ｏ （） １
△ ｉ１ ｈ＋ Ｘ（ ＋ ＋ ＝Ａ ｉ１ Ｍ ）／
非张力 部 分 。当 Ａ ： Ｓｉ 后 ， 以消除 △ … 对 系 执行 可 统 的影 响 ， Ａ … 变 化趋 向 ０ 进 而使 △ 使 ｈ ， ＋变化
引起 的辊缝 变化 ； Ｓｉ ｉ Ａ 为 ＋１机架 实 际辊缝 变化 ； Ａ Ｒ—Ｇ为辊 缝式 张力 调节 器 。 Ｔ Ａ Ｒ—Ｇ是 当 ｉ Ｔ ＋１机 架 辊缝 发生 变 化 时 ， 为 维持 机 架 出 口速 度 和 ｉ ＋１机 架 出 口厚 度 的恒 定， 而进 行 ＋１机 架 辊缝 调 节 的控 制 回路 ， 而 从
化 影 响极 大 。 ２ １ 辊 缝式 张力 调节数 学模 型 ． 首先 建立 辊缝 式 张力 调 节 数 学模 型 ， 理论 从 上分 析 张力 波动产 生 的原 因 。辊 缝 的调整 能够 改
程 中 的停 机 再 次启 动 ， 最 初 的记 忆 轧 制 力 ， 从 恒
轧制 力 状 态 迅 速 切 换 到 Ａ Ｃ辊 缝 控 制 ， 经 轧 Ｇ 已 制过 的带 钢 很快 达 到 目标 厚 度 。启 动 张 力 的 稳
大。针 对轧机 启动过 程 中张 力波动 原 因进行 理论 分析 ， 立 了启动 张 力控 制 的优化 数 学模 型 ， 建
主要 包括 轧机 启 动阶段 采 用辊缝 式 张力调 节模 型和 速度 式张 力调 节模 型 ， 而为 启动 张 力控 从
制 的优化 奠 定 了技 术基础 。 关键 词 ： 冷连 轧 ； 张力控 制 ； 缝 式张 力调 节 ； 辊 速度 式 张力调 节