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。

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。

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 Φ10~18mm，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。

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。

从轧件头部通过开始夹持到精轧机出口热检信 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” 延迟降速，可根据精轧机抛钢后轧件失张具体情况 调节“延迟降速时间”，以保证建立合适的张力，顺利完成倍尺剪切。此时“延迟降速时间”为 300ms， 即从精轧机出口热检消失到夹送辊开始降速时间间 隔为300ms，降速完成全部轧件夹持后，夹送辊立 即升速到超前于精轧机出口线速度8.8%的速度等。

２ 剪切动作过程

２.１ 剪前转辙器动作过程

当精轧机编码器给出剪切信号后，转辙器开始 摆动，待转辙器摆动到中间剪切位时剪刃刚好闭合 完成剪切，调试过程中由于转辙器与倍尺剪位置误 差较大，导致大量堆钢［２］。PDA数据采集系统导出 的具体动作过程如图 ２所示。

转辙器在AB通道间往复摆动。收到剪切信号后，转辙器开始动作，当转辙器摆动至剪切位时倍尺剪剪刃刚好闭合，顺利完成倍尺剪切。绿色较短的条形图表示剪刃处于闭合状态，从图２可以发现，绿 色条形图出现（即剪刃闭合）时，转辙器均处于剪切位，表明此次剪切过程准确、平稳。

2.2倍尺剪速度修正过程

收到剪切信号后，倍尺剪需要进行速度修正，以保证与转辙器准确配合，具体过程如图 ３所示。图３为PDA数据采集系统导出的倍尺剪速度修正过程，为实现倍尺剪与转辙器的精准配合，倍尺剪需不断修正自身速度，保证倍尺剪以设定的剪 切速度、恰当的时间在剪切位完成倍尺剪切［３］。

图3中间横线即为设定的剪切速度，倍尺剪以此速度 为目标，结合当前剪刃所处位置进行速度修正。图 中上方横线表示此时倍尺剪正以目标剪切速度等 待轧件，当剪刃闭合剪切轧件时，倍尺剪以较大的 斜坡降速，这说明剪切过程是降速较快的过程，剪 切完成后倍尺剪再以较大斜坡升速至目标剪切速度 以上，等待下次剪切。正是通过倍尺剪修正速度、剪 切降速而后升速的过程反复进行，完成整根轧件的 倍尺剪切［４］。

３ 尾根长度优化

本钢高速棒材可生产 Φ10~18mm共计 ５个规格的直条螺纹钢筋，原料坯规格为150mmx150mmx12000mm,轧后各规格成品总长见表２。

分析表２可知，无论倍尺长度为多少，都会产生过短的尾根，导致轧件不能顺利上冷床。本钢高速棒材投产调试之初，由于尾根长度控制不好，导致堆钢事故频繁发生。以轧制 Φ10ｍｍ为例，计算5＃活套热检信号消 失后剩余成品总长,５＃活套热检至精轧首架距离为 6.78ｍ，精轧首架延伸系数为 1.227，则首架轧后长 度为 6.78x1.227=8.32m；精轧第二架轧机延伸系数为 1.227，两架轧机间距为0.72ｍ，则第二架轧 机轧后总长为（8.32+0.72）×1.222＝11.05ｍ，６机架精轧机轧后总长为 38.56m，精轧机末架至倍 尺飞剪距离为56.20ｍ，即轧制 Φ１０ｍｍ时5＃活套热检信号消失后剩余成品长度为 38.56+56.20=94.76ｍ。根据此长度，给出优化剪切命令。当尾根长度过长时，合理进行倍尺剪切，保证轧件可以顺利上冷床；当尾根长度过短时，则可以上冷床前不剪切，以避免尾根过短留尾［５］。实际应用后，尾根长度得到了较好控制。精轧前 ５＃活套热检信号消失 后各规格剩余成品总长见表 ３。

４ 结论

高速棒材生产倍尺剪控制优化要点：

（１）倍尺剪剪切前须进行速度修正，当转辙器摆动至剪切位 时，倍尺剪以设定剪切速度运行，且剪刃刚好闭合。

（２）精轧机抛钢后，倍尺剪前夹送辊降速建立张力，帮助剪切，并且可以通过调节“延迟降速时间”建立 最合适的张力，降低失张的影响。

（３）精轧前５＃活套热检信号消失后，即计算出剩余成品总长，倍尺剪对尾根长度进行优化剪切，实现尾根长度可控。单线高速轧制生产线优化剪切后，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。

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