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[摘 要]热卷箱是现代热连轧控制系统不可缺少的设备，解决中间坯的头尾温差问题，具有保温除磷效果，减少了中间坯的热辐射损失，节约了能源，并提高了经济效益。
[关键词]热卷箱 带卷直径 定位控制
中图分类号：TG333.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）20-0400-01
1 概述
在现代热连轧板带生产线的设计中，由于粗轧到精轧机设有很长的一段辊道，中间带来极大的中间坯热量损失，同时，在中间坯进入精轧第一机架时，由于带坯头部从粗轧末机架传送到精轧第一机架所用的时间通常比尾部少，尾部热辐射损失时间比头部长，这样就造成了中间坯的头尾温差。为了解决中间坯的头尾温差问题，研制开发了热卷箱技术，该技术主要通过安装在粗轧机与精轧机组之间靠近精轧机组一侧的热卷箱设备将粗轧中间坯进行卷取，通过头尾颠倒并进行保温均热等手段解决中间坯的头尾温差问题，提高了热轧产品质量，减少了中间坯的热辐射损失，节约了能源。由于热卷箱在卷取、开卷的过程中对中间坯进行反复弯曲变形，使中间坯表面的氧化铁皮变松，易于脱落，从而改善带坯表面除鳞效果。
2 热卷箱控制设备
热卷箱设备分成卷取站和开卷站两部分。卷取站设备包括入口导槽、弯曲辊、弯曲辊辊缝调节装置、成形辊、一号托卷辊、稳定器；开卷站设备包括一号托卷辊、开卷臂、插入臂、保温侧导板、二号托卷辊、夹送辊和开尾辊。
3 热卷箱控制系统分析
热卷箱接受由粗轧机送来的中间坯，经过导向辊将钢坯导入弯曲辊，通过上下弯曲辊辊缝的合理设置，使钢坯头部弯曲进而进入卷取站，由成型辊和1#托卷辊共同支撑卷取中的钢卷。当钢坯尾部到达之前，弯曲辊打开，使尾部保持平直进入卷取站，同时成型辊和1#托卷辊减速并停止转动，使尾部停在水平位置，同时稳定器将钢卷稳住。此时开卷站应没有正在开卷的钢卷。于是开卷臂下降，开卷刀插在钢卷尾部，1#托卷辊转动使将钢卷尾部送入开卷站的夹送辊。夹送辊一旦咬入，开卷臂抬起，1#托卷辊和2#托卷辊共同配合将钢卷移送到2#托卷辊。此时保温墙将钢卷夹住以减少热量的辐射损失。这时卷取站就可以开始进行下一块钢坯的卷取了。当开卷接近结束时，开尾销伸出准备将钢卷尾部拨开，防止尾部叠在一起进入夹送辊。开尾辊的作用是阻止钢卷向后滑动并帮助开卷，同时当卷尾通过时防止尾部翘得过高。
3.1 计算带卷直径和特定的带卷重量
带卷直径（mm）=SQRT（（（1+%空气）×长度×厚度）/（π/4）+D孔2）
其中：长度（mm）来自1号托辊转速计的计算值；
厚度（mm）是中间坯的厚度；
%空气是带卷圈之间的缝隙（默认的是3%=0.03，在人机界面设置屏里可调节）。
D孔（mm） 是假设的带卷眼直径，默认值是650mm（在控制器中可调节）。
与带卷直径（mm）有关的特定的带卷重量（kg/mm）：
带卷特定重量（kg/mm）=（π/4）（钢材比重）（D外2-D孔2）/（1+%空气）
其中：%空气是带卷圈之间的缝隙（默认的是3%=0.03，在人机界面设置屏里可调节），钢材比重（kg/mm3）的默认值是7.85X10-6kg/mm3。
D孔（mm）是假设的带卷眼直径，默认值是650mm（在控制器中可调节）。
D外（mm）是当前带卷眼的外径。
3.2 热卷箱设定计算模型
热卷箱设定基准值计算中所使用的中间坯厚度和宽带值为计算值。
弯曲辊辊缝设定模型：
Gapref：弯曲辊辊缝基准值（mm）
h：中间坯头部厚度计算值（mm）
t：中间坯头部温度实测值（O）
C：温度量纲转换因子
α、β、γ、δ：修正系数
Offset：模型修正值（操作工输入）
穿带速度设定模型：
Vth：穿带速度基准值（m/s）
[h]：以中间坯厚度为指针的穿带速度表（m/s）
h：中间坯头部计算厚度（mm）
α：修正系数
Offset：模型修正值（mm，操作工输入）
卷取速度设定模型：
Vcref：卷取速度基准值（m/s）
[h]：以厚度为指针的卷取速度表（m/s）
h：中间坯头部厚度计算值（mm）
β：修正值
Offset：模型修正值（mm，操作工输入）
弯曲辊张力设定模型：
α：单位张力（Kg/mm2）
h：中间坯头部厚度（mm）
w：中间坯头部宽度（mm）
Offset：模型修正值（mm，操作工输入）
入口侧导板开口度设定模型：
Wref：入口側导板开口度基准值（mm）
W：中间坯头部宽度计算值（mm）
稳定器开口度设定模型：
Wref：入口侧导板开口度基准值（mm）
W：中间坯头部宽度计算值（mm）
飞剪前侧导板开口度设定模型：
Wref：：入口侧导板开口度基准值（mm）
W：热卷箱工作在卷取方式时，为中间坯尾部宽度计算值（mm）；热卷箱工作在直通方式时，为中间坯头部宽度计算值（mm）
3.3 成卷时尾部精确定位控制
带钢尾部自动定位控制是热卷箱控制技术的核心，为更有效的发挥热卷箱的保温作用和节能效果，就必须缩短卷取到开卷的转换时间，时间越短，精轧机的平均负荷电流就越小，解决这个问题的关键就在于带钢尾部自动定位的准确性。
在实际工作中，由于各种原因，制动过程都会产生偏离标准情况的误差。例如，降速点开始制动的速度V可能产生偏差△V，制动过程减速度b可能产生偏差△b，制动行程S可能产生偏差△S，所以，实际情况总不能如理想情况那样准确停在给定位置，而总是存在超前或滞后的位置误差△S。 尾部定位剩余带长控制，将采用二级降速准确停车方法。
设卷取过程中，某一瞬间入口侧的卷取线速度为V，减加速度为a，剩余带钢长度为S，根据运动学的原理有：
V2=2aS0即S0=V2/2a。
当S=S0时，即应开始减速制动。考虑到在线速度的检测可能出现负误差，这时利用S0=V2/2a式选择的制动点就会滞后，制动过程所卷取的带钢长度就会超过实际的带钢长度，这是不允许的。为确保安全可靠，应对S0=V2/2a式加上一个系数？，变为：
S0=（1+a）V2/2a（0〈a〈0.1）
利用S0=（1+a）V2/2a式选择制动点，当对轧线速度的检测出现正误差或小于？的负误差时，选择的制动点就会超前，以至停车时剩余带长过长。为了既保证安全可靠，又能使剩余带钢长度为最短，将整个减速制动过程分为三段， 当处于卷取状态时热卷箱上的剩余带钢长度满足S0=（1+a）V2/2a式时，即进入第1段（匀减速段）。当卷取速度减到等于爬行速度vmin，且带卷卷取的剩余带钢长度大于Smin时，即进入爬行段（为一均匀速段），这一段轧制的带钢即 S0=（1+？）V2/2a式中引入？带来的余量。当卷取时的剩余带钢长度等于Smin时，进入第3段，在这一段，便实现了尾部自动定位。
参考文献
[1] 杨雪.热连轧生产线热卷箱自动控制系统[J].中国仪器仪表， 2016（6）.
[关键词]热卷箱 带卷直径 定位控制
中图分类号：TG333.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）20-0400-01
1 概述
在现代热连轧板带生产线的设计中，由于粗轧到精轧机设有很长的一段辊道，中间带来极大的中间坯热量损失，同时，在中间坯进入精轧第一机架时，由于带坯头部从粗轧末机架传送到精轧第一机架所用的时间通常比尾部少，尾部热辐射损失时间比头部长，这样就造成了中间坯的头尾温差。为了解决中间坯的头尾温差问题，研制开发了热卷箱技术，该技术主要通过安装在粗轧机与精轧机组之间靠近精轧机组一侧的热卷箱设备将粗轧中间坯进行卷取，通过头尾颠倒并进行保温均热等手段解决中间坯的头尾温差问题，提高了热轧产品质量，减少了中间坯的热辐射损失，节约了能源。由于热卷箱在卷取、开卷的过程中对中间坯进行反复弯曲变形，使中间坯表面的氧化铁皮变松，易于脱落，从而改善带坯表面除鳞效果。
2 热卷箱控制设备
热卷箱设备分成卷取站和开卷站两部分。卷取站设备包括入口导槽、弯曲辊、弯曲辊辊缝调节装置、成形辊、一号托卷辊、稳定器；开卷站设备包括一号托卷辊、开卷臂、插入臂、保温侧导板、二号托卷辊、夹送辊和开尾辊。
3 热卷箱控制系统分析
热卷箱接受由粗轧机送来的中间坯，经过导向辊将钢坯导入弯曲辊，通过上下弯曲辊辊缝的合理设置，使钢坯头部弯曲进而进入卷取站，由成型辊和1#托卷辊共同支撑卷取中的钢卷。当钢坯尾部到达之前，弯曲辊打开，使尾部保持平直进入卷取站，同时成型辊和1#托卷辊减速并停止转动，使尾部停在水平位置，同时稳定器将钢卷稳住。此时开卷站应没有正在开卷的钢卷。于是开卷臂下降，开卷刀插在钢卷尾部，1#托卷辊转动使将钢卷尾部送入开卷站的夹送辊。夹送辊一旦咬入，开卷臂抬起，1#托卷辊和2#托卷辊共同配合将钢卷移送到2#托卷辊。此时保温墙将钢卷夹住以减少热量的辐射损失。这时卷取站就可以开始进行下一块钢坯的卷取了。当开卷接近结束时，开尾销伸出准备将钢卷尾部拨开，防止尾部叠在一起进入夹送辊。开尾辊的作用是阻止钢卷向后滑动并帮助开卷，同时当卷尾通过时防止尾部翘得过高。
3.1 计算带卷直径和特定的带卷重量
带卷直径（mm）=SQRT（（（1+%空气）×长度×厚度）/（π/4）+D孔2）
其中：长度（mm）来自1号托辊转速计的计算值；
厚度（mm）是中间坯的厚度；
%空气是带卷圈之间的缝隙（默认的是3%=0.03，在人机界面设置屏里可调节）。
D孔（mm） 是假设的带卷眼直径，默认值是650mm（在控制器中可调节）。
与带卷直径（mm）有关的特定的带卷重量（kg/mm）：
带卷特定重量（kg/mm）=（π/4）（钢材比重）（D外2-D孔2）/（1+%空气）
其中：%空气是带卷圈之间的缝隙（默认的是3%=0.03，在人机界面设置屏里可调节），钢材比重（kg/mm3）的默认值是7.85X10-6kg/mm3。
D孔（mm）是假设的带卷眼直径，默认值是650mm（在控制器中可调节）。
D外（mm）是当前带卷眼的外径。
3.2 热卷箱设定计算模型
热卷箱设定基准值计算中所使用的中间坯厚度和宽带值为计算值。
弯曲辊辊缝设定模型：
Gapref：弯曲辊辊缝基准值（mm）
h：中间坯头部厚度计算值（mm）
t：中间坯头部温度实测值（O）
C：温度量纲转换因子
α、β、γ、δ：修正系数
Offset：模型修正值（操作工输入）
穿带速度设定模型：
Vth：穿带速度基准值（m/s）
[h]：以中间坯厚度为指针的穿带速度表（m/s）
h：中间坯头部计算厚度（mm）
α：修正系数
Offset：模型修正值（mm，操作工输入）
卷取速度设定模型：
Vcref：卷取速度基准值（m/s）
[h]：以厚度为指针的卷取速度表（m/s）
h：中间坯头部厚度计算值（mm）
β：修正值
Offset：模型修正值（mm，操作工输入）
弯曲辊张力设定模型：
α：单位张力（Kg/mm2）
h：中间坯头部厚度（mm）
w：中间坯头部宽度（mm）
Offset：模型修正值（mm，操作工输入）
入口侧导板开口度设定模型：
Wref：入口側导板开口度基准值（mm）
W：中间坯头部宽度计算值（mm）
稳定器开口度设定模型：
Wref：入口侧导板开口度基准值（mm）
W：中间坯头部宽度计算值（mm）
飞剪前侧导板开口度设定模型：
Wref：：入口侧导板开口度基准值（mm）
W：热卷箱工作在卷取方式时，为中间坯尾部宽度计算值（mm）；热卷箱工作在直通方式时，为中间坯头部宽度计算值（mm）
3.3 成卷时尾部精确定位控制
带钢尾部自动定位控制是热卷箱控制技术的核心，为更有效的发挥热卷箱的保温作用和节能效果，就必须缩短卷取到开卷的转换时间，时间越短，精轧机的平均负荷电流就越小，解决这个问题的关键就在于带钢尾部自动定位的准确性。
在实际工作中，由于各种原因，制动过程都会产生偏离标准情况的误差。例如，降速点开始制动的速度V可能产生偏差△V，制动过程减速度b可能产生偏差△b，制动行程S可能产生偏差△S，所以，实际情况总不能如理想情况那样准确停在给定位置，而总是存在超前或滞后的位置误差△S。 尾部定位剩余带长控制，将采用二级降速准确停车方法。
设卷取过程中，某一瞬间入口侧的卷取线速度为V，减加速度为a，剩余带钢长度为S，根据运动学的原理有：
V2=2aS0即S0=V2/2a。
当S=S0时，即应开始减速制动。考虑到在线速度的检测可能出现负误差，这时利用S0=V2/2a式选择的制动点就会滞后，制动过程所卷取的带钢长度就会超过实际的带钢长度，这是不允许的。为确保安全可靠，应对S0=V2/2a式加上一个系数？，变为：
S0=（1+a）V2/2a（0〈a〈0.1）
利用S0=（1+a）V2/2a式选择制动点，当对轧线速度的检测出现正误差或小于？的负误差时，选择的制动点就会超前，以至停车时剩余带长过长。为了既保证安全可靠，又能使剩余带钢长度为最短，将整个减速制动过程分为三段， 当处于卷取状态时热卷箱上的剩余带钢长度满足S0=（1+a）V2/2a式时，即进入第1段（匀减速段）。当卷取速度减到等于爬行速度vmin，且带卷卷取的剩余带钢长度大于Smin时，即进入爬行段（为一均匀速段），这一段轧制的带钢即 S0=（1+？）V2/2a式中引入？带来的余量。当卷取时的剩余带钢长度等于Smin时，进入第3段，在这一段，便实现了尾部自动定位。
参考文献
[1] 杨雪.热连轧生产线热卷箱自动控制系统[J].中国仪器仪表， 2016（6）.