引言
热连轧棒材生产线主要生产直径为 16～60mm 的圆钢和螺纹钢。为了保证生产线的正常连续轧制，必须遵循的基本原则是机架间金属秒流量相等，即：
An × Vn = An-1 × Vn-1
- An 表示第 n 架的轧件截面面积。
- Vn 表示第 n 架的轧件出口速度。
决定金属秒流量大小的两个因素：一是轧件截面面积，另一个就是轧制速度。为了满足金属秒流量相等的基本条件，可以通过选择和调整不同的轧制速度。
为了达到相邻机架间速度关系的平衡，在粗、中轧机组中引入了张力控制的功能，可以得到：
Vn = Vn-1 × Rn(1 + Km + Kt)
- Rn 表示金属延伸率（或减径因子）。
- Km 表示手动干预时对 n-1 机架的速度调整系数。
- Kt 表示张力作用反映到 n-1 机架的速度调整系数。
张力控制的基本原理
根据张力自动调节理论，张力变化与速度变化有以下传递函数关系：
δF / A = ±Kt / (1 + Tts) × δV
- δF / A 表示轧件上单位面积的张力增量。
- Kt / (1 + Tts) 表示放大倍数为 Kt，时间常数为 Tt 的一阶惯性环节。
- δV 表示轧机速度增量。
通过调整张力，就可以协调机架间的速度，从而达到保证机架间金属秒流量相等的目的。
机架间张力的测量
在自动控制算法中，机架 n 与 n-1 间的张力是通过测量机架 n-1 电机的电磁转矩变化量来实现的。因为轧制过程中，轧制转矩可用下式计算：
Tm = TT + Tt + Ta + Tf
- Tm 表示总的轧制力矩。
- TT 表示轧件金属压下量所需的轧制力矩。
- Tt 表示张力所产生的力矩。
- Ta 表示加速力矩。
- Tf 表示机械摩擦等所产生的附加力矩。
在稳定轧制状态下，Ta = 0，进一步忽略 Tf，则：
Tm = TT + Tt
其中 Tt 与工艺参数（如孔型道次、轧制压下量、钢温、材质等）有关。一旦确定应为常数，则：
δTm = δTt = (D / 2) × δF = i × η × δTm^1
即：
δF = (2 / D) × i × η × δTm^1
- δF 表示机架间张力变化量。
- D 表示机架有效辊径。
- i 表示减速箱速比。
- η 表示机械传动系统效率。
- δTm^1 表示主电机上轴输出转矩。
因此，在一定的条件下，从电机的输出转矩变化量上就可以推算出该机架所受的张力变化。
粗中轧头部微张力控制
在自动控制算法中，粗中轧头部微张力控制是以下列概念为基础的：
- 后张力变化对传动转矩的影响比前张力小 2～4 倍。这意味着后张力对转矩作用较小，当轧件被咬入 n+1 机架前，n 机架与 n-1 机架间的速度校准几乎完成。
- 在大多数情况下，即使控制系统已记忆了下游轧机压下量所需的转矩，该控制系统仍能继续进行速度关系的校正。
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