高速棒材倍尺剪控制原理及优化剪切
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第４５卷 第３期 Ｖｏｌ４５ Ｎｏ３
金 属 制 品 Ｍｅｔａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－４２２６．２０１９．０３．００７
２０１９ 年 ６ 月 Ｊｕｎｅ ２０１９
高速棒材倍尺剪控制原理及优化剪切
张 卓
（本钢集团北营轧钢厂， 辽宁 本溪 １１７０００）
Ｃｏｎｔｒｏｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｏｐｔｉｍｕｍ ｓｈｅａｒｉｎｇｏｆｄｏｕｂｌｅｌｅｎｇｔｈ ｓｈｅａｒｆｏｒｈｉｇｈｓｐｅｅｄｂａｒ
ＺｈａｎｇＺｈｕｏ
（ＢｅｉｙｉｎｇＲｏｌｌｉｎｇＭｉｌｌｏｆＢｅｎｘｉＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＧｒｏｕｐ，Ｂｅｎｘｉ１１７０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇｓｉｎｇｌｅｗｉｒｅｈｉｇｈｓｐｅｅｄｒｏｌｌｉｎｇｔｏｐｒｏｄｕｃｅｓｍａｌｌｓｉｚｅｂａｒｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｄｏｕｂｌｅｌｅｎｇｔｈｓｈｅａｒ ｉｓａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．Ｔｈｅｓｐｅｅｄｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｍｕｓｔｂｅｐｅｒｆｏｒｍｅｄｂｅｆｏｒｅｔｈｅｄｏｕｂｌｅｃｕｔｓｈｅａｒｉｓｃｕｔ．Ａｆｔｅｒｔｈｅｆｉｎｉｓｈｉｎｇｍｉｌｌ ｔｈｒｏｗｓｓｔｅｅｌ，ｔｈｅｔｅｎｓｉｏｎｏｆｐｉｎｃｈｒｏｌｌｂｅｆｏｒｅｄｏｕｂｌｅｌｅｎｇｔｈｓｈｅａｒｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｏｈｅｌｐｓｈｅａｒ，ａｎｄｔｈｅｓｐｅｅｄｌｅａｄｒａｔｅｉｓｓｅｔｔｏ ８．８％．Ｂｙａｄｊｕｓｔｉｎｇｔｈｅｄｅｌａｙｅｄｄｅｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｔｉｍｅ，ｔｈｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｔｅｎｓｉｏｎｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｅｎｓｉｏｎｌｏｓｓ． Ａｆｔｅｒｔｈｅｄｉｓａｐｐｅａｒａｎｃｅｏｆｔｈｅ５＃ｌｏｏｐｅｒｔｈｅｒｍａｌｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｂｅｆｏｒｅｆｉｎｉｓｈｉｎｇｒｏｌｌｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅｄｏｕｂｌｅｌｅｎｇｔｈｓｈｅａｒｉｎｇｉｓ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄｔｏｃｕｔｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｔａｉｌｒｏｏｔｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｔａｉｌｒｏｏｔ．Ｓｉｎｇｌｅｌｉｎｅｈｉｇｈｓｐｅｅｄｒｏｌｌｉｎｇｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｄｅ ｆｅｃｔｓｏｆｌｏｗｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｐｏｏｒｓｕｒｆａｃｅｑｕａｌｉｔｙｃａｕｓｅｄｂｙｓｐｌｉｔｒｏｌｌｉｎｇａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｓｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｓｐｅｅｄｒｏｌｌｉｎｇ；ｂａｒ；ｄｏｕｂｌｅｌｅｎｇｔｈｓｈｅａｒ；ｐｉｎｃｈｒｏｌｌ
传统小规格棒材主要采用切分轧 制 生 产，产 品尺寸精 度 低、表 面 质 量 差。本 钢 集 团 北 营 轧 钢 厂 （以 下 称 本 钢 ）采 用 单 线 高 速 轧 制 生 产 小 规 格 棒 材。高速轧制 对 设 备 自 动 控 制 的 响 应 时 间、动 作 精度要求都极为严格。由于轧件是在双通道导槽 间往复摆动 过 程 中 完 成 剪 切 的，轧 件 位 置 与 剪 刃 闭合时间及剪切速度必须精准配合才能顺利完成 剪切。
摘要：采用单线高速轧制生产小规格棒材产品，分析倍尺剪控制原理并做优化：倍尺剪剪切前须进行速度修正；精轧 机抛钢后，倍尺剪前夹送辊降速建立张力，帮助剪切，设置速度超前率 ８．８％，通过调节“延迟降速时间”建立合适的张 力，以降低失张的影响；精轧前 ５＃活套热检信号消失后，倍尺剪对尾根长度进行优化剪切，实现尾根长度可控。单线 高速轧制改善了切分轧制带来的尺寸精度低、表面质量差的缺陷，提高了产能。 关键词：高速轧制；棒材；倍尺剪；夹送辊 中图分类号：ＴＧ３３５．６＋２ 文献标识码：Ａ
笔者以本钢高速棒材生产为例，从分析倍尺剪 控制原理及优化剪切原理入手，浅析如何实现剪切 过程精准控制及尾根优化，从而提高剪切稳定性，降 低堆钢率。
１ 控制原理 １．１ 工艺路径
高速棒材生产线设计最高轧制速度为 ４０ｍ／ｓ，
可生产 １０～１８ｍｍ，强度 ４００ＭＰａ、５００ＭＰａ的螺 纹钢。
工艺流程：钢坯出炉→粗轧→１＃飞剪切头尾→ 中轧→预精轧→２＃飞剪切头→精轧→穿水冷却→事 故碎断剪→倍尺剪→双通道导槽→夹尾器→转毂→ 冷床→冷剪→计数→打包→外发。 １．２ 倍尺剪控制原理
采用测长优先模式，依靠精轧机编码器计数精 准测长，当通过倍尺剪轧件长度达到设定倍尺长度 时，准确给出剪切信号，倍尺剪在轧件摆动过程中完 成剪切，剪前夹送辊夹持轧件帮助剪切，提高剪切稳 定性。 １．３ 剪前夹送辊控制原理
为保证剪切过程平稳，在倍尺剪前设有一个夹 送辊扶持轧件帮助剪切。夹送辊在轧件头部通过时 即开始夹持，参数设置见表 １。
图 １ 剪前夹送辊动作过程
Ｆｉｇ．１ Ａｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐｉｎｃｈｒｏｌｌｂｅｆｏｒｅｓｈｅａｒｉｎｇ
从轧件头部通过开始夹持到精轧机出口热检信 待下支轧件［１］。
号消失，夹送辊与轧件保持同步运行，精轧机出口热
检信号消失后，夹送辊按照设定的“延迟降速时间” ２ 剪切动作过程
延迟降速，可根据精轧机抛钢后轧件失张具体情况 ２．１ 剪前转辙器动作过程
·２８·
金 属 制 品
第 ４５卷
表 １ 剪前夹送辊参数设置 Ｔａｂｌｅ１ Ｐａｒａｍｅｔｅｓｓｅｔｔｉｎｇｏｆｐｉｎｃｈｒｏｌｌｂｅｆｏｒｅｓｈｅａｒｉｎｇ
夹持 状态 全夹
速度 传动力矩 尾部降速 尾部
wenku.baidu.com
超前率 ／％ 限幅 ／％ 延时 ／ｍｓ 滞后率 ／％
８．８
８０
３００
０
剪前夹送辊在待钢状态时以超前于精轧机出口 线速度 ８．８％的速度运行，待轧件头部通过后夹送 辊闭合开始夹持，与轧件速度保持同步，扶持轧件帮 助剪切。图 １为从 ＰＤＡ数据采集系统中导出的具 体过程，剪前夹送辊动作过程如图 １所示。
调节“延迟 降 速 时 间 ”，以 保 证 建 立 合 适 的 张 力，顺
当精轧机编码器给出剪切信号后，转辙器开始
利完成倍尺剪切。此时“延迟降速时间”为 ３００ｍｓ， 摆动，待转辙器摆动到中间剪切位时剪刃刚好闭合
金 属 制 品 Ｍｅｔａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－４２２６．２０１９．０３．００７
２０１９ 年 ６ 月 Ｊｕｎｅ ２０１９
高速棒材倍尺剪控制原理及优化剪切
张 卓
（本钢集团北营轧钢厂， 辽宁 本溪 １１７０００）
Ｃｏｎｔｒｏｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｏｐｔｉｍｕｍ ｓｈｅａｒｉｎｇｏｆｄｏｕｂｌｅｌｅｎｇｔｈ ｓｈｅａｒｆｏｒｈｉｇｈｓｐｅｅｄｂａｒ
ＺｈａｎｇＺｈｕｏ
（ＢｅｉｙｉｎｇＲｏｌｌｉｎｇＭｉｌｌｏｆＢｅｎｘｉＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＧｒｏｕｐ，Ｂｅｎｘｉ１１７０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇｓｉｎｇｌｅｗｉｒｅｈｉｇｈｓｐｅｅｄｒｏｌｌｉｎｇｔｏｐｒｏｄｕｃｅｓｍａｌｌｓｉｚｅｂａｒｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｄｏｕｂｌｅｌｅｎｇｔｈｓｈｅａｒ ｉｓａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．Ｔｈｅｓｐｅｅｄｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｍｕｓｔｂｅｐｅｒｆｏｒｍｅｄｂｅｆｏｒｅｔｈｅｄｏｕｂｌｅｃｕｔｓｈｅａｒｉｓｃｕｔ．Ａｆｔｅｒｔｈｅｆｉｎｉｓｈｉｎｇｍｉｌｌ ｔｈｒｏｗｓｓｔｅｅｌ，ｔｈｅｔｅｎｓｉｏｎｏｆｐｉｎｃｈｒｏｌｌｂｅｆｏｒｅｄｏｕｂｌｅｌｅｎｇｔｈｓｈｅａｒｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｏｈｅｌｐｓｈｅａｒ，ａｎｄｔｈｅｓｐｅｅｄｌｅａｄｒａｔｅｉｓｓｅｔｔｏ ８．８％．Ｂｙａｄｊｕｓｔｉｎｇｔｈｅｄｅｌａｙｅｄｄｅｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｔｉｍｅ，ｔｈｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｔｅｎｓｉｏｎｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｅｎｓｉｏｎｌｏｓｓ． Ａｆｔｅｒｔｈｅｄｉｓａｐｐｅａｒａｎｃｅｏｆｔｈｅ５＃ｌｏｏｐｅｒｔｈｅｒｍａｌｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｂｅｆｏｒｅｆｉｎｉｓｈｉｎｇｒｏｌｌｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅｄｏｕｂｌｅｌｅｎｇｔｈｓｈｅａｒｉｎｇｉｓ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄｔｏｃｕｔｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｔａｉｌｒｏｏｔｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｔａｉｌｒｏｏｔ．Ｓｉｎｇｌｅｌｉｎｅｈｉｇｈｓｐｅｅｄｒｏｌｌｉｎｇｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｄｅ ｆｅｃｔｓｏｆｌｏｗｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｐｏｏｒｓｕｒｆａｃｅｑｕａｌｉｔｙｃａｕｓｅｄｂｙｓｐｌｉｔｒｏｌｌｉｎｇａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｓｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｓｐｅｅｄｒｏｌｌｉｎｇ；ｂａｒ；ｄｏｕｂｌｅｌｅｎｇｔｈｓｈｅａｒ；ｐｉｎｃｈｒｏｌｌ
传统小规格棒材主要采用切分轧 制 生 产，产 品尺寸精 度 低、表 面 质 量 差。本 钢 集 团 北 营 轧 钢 厂 （以 下 称 本 钢 ）采 用 单 线 高 速 轧 制 生 产 小 规 格 棒 材。高速轧制 对 设 备 自 动 控 制 的 响 应 时 间、动 作 精度要求都极为严格。由于轧件是在双通道导槽 间往复摆动 过 程 中 完 成 剪 切 的，轧 件 位 置 与 剪 刃 闭合时间及剪切速度必须精准配合才能顺利完成 剪切。
摘要：采用单线高速轧制生产小规格棒材产品，分析倍尺剪控制原理并做优化：倍尺剪剪切前须进行速度修正；精轧 机抛钢后，倍尺剪前夹送辊降速建立张力，帮助剪切，设置速度超前率 ８．８％，通过调节“延迟降速时间”建立合适的张 力，以降低失张的影响；精轧前 ５＃活套热检信号消失后，倍尺剪对尾根长度进行优化剪切，实现尾根长度可控。单线 高速轧制改善了切分轧制带来的尺寸精度低、表面质量差的缺陷，提高了产能。 关键词：高速轧制；棒材；倍尺剪；夹送辊 中图分类号：ＴＧ３３５．６＋２ 文献标识码：Ａ
笔者以本钢高速棒材生产为例，从分析倍尺剪 控制原理及优化剪切原理入手，浅析如何实现剪切 过程精准控制及尾根优化，从而提高剪切稳定性，降 低堆钢率。
１ 控制原理 １．１ 工艺路径
高速棒材生产线设计最高轧制速度为 ４０ｍ／ｓ，
可生产 １０～１８ｍｍ，强度 ４００ＭＰａ、５００ＭＰａ的螺 纹钢。
工艺流程：钢坯出炉→粗轧→１＃飞剪切头尾→ 中轧→预精轧→２＃飞剪切头→精轧→穿水冷却→事 故碎断剪→倍尺剪→双通道导槽→夹尾器→转毂→ 冷床→冷剪→计数→打包→外发。 １．２ 倍尺剪控制原理
采用测长优先模式，依靠精轧机编码器计数精 准测长，当通过倍尺剪轧件长度达到设定倍尺长度 时，准确给出剪切信号，倍尺剪在轧件摆动过程中完 成剪切，剪前夹送辊夹持轧件帮助剪切，提高剪切稳 定性。 １．３ 剪前夹送辊控制原理
为保证剪切过程平稳，在倍尺剪前设有一个夹 送辊扶持轧件帮助剪切。夹送辊在轧件头部通过时 即开始夹持，参数设置见表 １。
图 １ 剪前夹送辊动作过程
Ｆｉｇ．１ Ａｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐｉｎｃｈｒｏｌｌｂｅｆｏｒｅｓｈｅａｒｉｎｇ
从轧件头部通过开始夹持到精轧机出口热检信 待下支轧件［１］。
号消失，夹送辊与轧件保持同步运行，精轧机出口热
检信号消失后，夹送辊按照设定的“延迟降速时间” ２ 剪切动作过程
延迟降速，可根据精轧机抛钢后轧件失张具体情况 ２．１ 剪前转辙器动作过程
·２８·
金 属 制 品
第 ４５卷
表 １ 剪前夹送辊参数设置 Ｔａｂｌｅ１ Ｐａｒａｍｅｔｅｓｓｅｔｔｉｎｇｏｆｐｉｎｃｈｒｏｌｌｂｅｆｏｒｅｓｈｅａｒｉｎｇ
夹持 状态 全夹
速度 传动力矩 尾部降速 尾部
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超前率 ／％ 限幅 ／％ 延时 ／ｍｓ 滞后率 ／％
８．８
８０
３００
０
剪前夹送辊在待钢状态时以超前于精轧机出口 线速度 ８．８％的速度运行，待轧件头部通过后夹送 辊闭合开始夹持，与轧件速度保持同步，扶持轧件帮 助剪切。图 １为从 ＰＤＡ数据采集系统中导出的具 体过程，剪前夹送辊动作过程如图 １所示。
调节“延迟 降 速 时 间 ”，以 保 证 建 立 合 适 的 张 力，顺
当精轧机编码器给出剪切信号后，转辙器开始
利完成倍尺剪切。此时“延迟降速时间”为 ３００ｍｓ， 摆动，待转辙器摆动到中间剪切位时剪刃刚好闭合