·46* 工程科学学报，第37卷，增刊1 据库技术的发展，在热轧带钢生产过程中，各控制模型 选变量与因变量间的相关程度来对可能引起质量异常 的计算、设定数据，在线仪表的实测数据等被大量记 的各过程变量进行排序分析，初步定位异常原因，文中 录，为生产过程和质量的分析提供了真实有效的数据 采用了信息熵分析方法选择最有可能引起本块带钢异 来源.如Hog等利用相关分析来确定活套控制参数， 常的过程变量，最后利用现场连续出现头部拉窄现象 提升带钢宽度质量四 的多块带钢对异常变量进行综合判断，给出当前生产 本文从实际生产数据入手，希望通过数据分析方 过程的薄弱环节，为现场质量诊断提供技术支撑 法帮助现场工程师初步定位质量异常原因5，然后 1 热轧带钢生产 开展有针对性的研究，分析了热轧带钢生产中出现头 部拉窄的原因.因热轧生产过程是依次通过各单体设 1.1热轧带钢生产简介 备，而且带钢是变薄变长的过程，因而在不同生产部位 热连轧生产常以连铸板坯为原料，将钢材加工为 现场数据采集的时间和长度不同，首先判断各变量的 厚度约为2~6mm的板带产品.常用的带钢热连轧生 初始和结束记录时刻，然后采用动态时间弯曲方法 产线一般包括：加热炉区、粗轧区、粗精轧之间的中间 (dynamic time warping,DTW)将各采集变量同步化为 辊道及飞剪、精轧区、热输出辊道及层流冷却装置、卷 相同长度@.其次，采用特征选择的思路即计算各备 取区等，如图1所示 】8?侮阳888用 加热 粗轧区 中间辊道及飞剪精轧区 热输出辊道及层流冷却 卷取区 图1热连轧生产过程的布置图 Fig.1 Layout drawing of hot rolling process 带钢热连轧生产过程需要保证成品带钢的如下质 定数据、在线仪表的实测数据等被大量记录，为生产过 量.(1)尺寸形状质量：厚度精度，宽度精度，凸度及 程和质量的分析提供了真实的数据来源.但由于热轧 平直度等；(2)力学性能质量：屈服强度，抗拉强度，延 生产工艺参数众多，规格品种繁多，生产节奏较快，而 伸率和硬度等；(3)表面质量：划痕，裂纹等.宽度精 且各工艺参数与质量指标之间存在复杂的内在关系， 度是热轧带钢产品重要的产品质量. 如何充分利用这些数据对生产过程进行监控，出现质 1.2热轧带钢头部拉窄 量异常时，如何利用数据分析方法进行生产过程的诊 头部拉窄是指带钢头部的实际宽度小于目标宽 断是一个难题. 度，造成产品质量不合格，给企业带来重大的经济损 由于热轧生产过程数据庞大而复杂，依据热轧工 失.某热轧厂在生产过程中时常会出现头部拉窄问 艺知识，从600余个监测变量中选择55个直接或间接 题.随着计算机控制技术、传感技术和数据库技术的 影响头部宽度质量的变量，试图从中找出影响头部拉 发展，在热轧带钢生产过程中，各控制模型的计算及设 窄的主要因素，具体的变量见表1所示 表1热轧带钢头部拉窄数据分析变量表 Table 1 Variables table of head width narrow of hot rolled strip 变量 类别 具体变量名称 编号 个数 温度 精轧入口温度、精轧出口温度 1-2 实测速度 精轧机F1~F7实测速度 3-9 1 套量 活套1~6套量 10~15 6 ①精轧机F1~F7双侧轧制力设定值 工艺参数 轧制力 ②精轧机F1~F7工作侧轧制力实测值 16~36 ③精轧机F1~F7传动侧轧制力实测值 辊缝 精轧机FI~F7辊缝值 37~43 7 速度差 前机架计算前滑后的速度与后机架计算后滑后的速度的差值 44~49 活套高度 活套1~6高度值 50-55 6 质量指标 宽度误差 1 置，热轧生产过程中，钢板依次进入各轧机，造成各变 2 动态时间弯曲算法 量开始测量和结束测量的时间不同，同一时刻各变量 由于各变量采集点分布在热轧生产线的不同位 采集的数据所对应的钢板位置不同，而且钢板由厚变工程科学学报，第 37 卷，增刊 1 据库技术的发展，在热轧带钢生产过程中，各控制模型 的计算、设定数据，在线仪表的实测数据等被大量记 录，为生产过程和质量的分析提供了真实有效的数据 来源． 如 Hong 等利用相关分析来确定活套控制参数， 提升带钢宽度质量［4］． 本文从实际生产数据入手，希望通过数据分析方 法帮助现场工程师初步定位质量异常原因［5 － 6］，然后 开展有针对性的研究，分析了热轧带钢生产中出现头 部拉窄的原因． 因热轧生产过程是依次通过各单体设 备，而且带钢是变薄变长的过程，因而在不同生产部位 现场数据采集的时间和长度不同，首先判断各变量的 初始和结束记录时刻，然后采用动态时间弯曲方法 ( dynamic time warping，DTW) 将各采集变量同步化为 相同长度［6］． 其次，采用特征选择的思路即计算各备 选变量与因变量间的相关程度来对可能引起质量异常 的各过程变量进行排序分析，初步定位异常原因，文中 采用了信息熵分析方法选择最有可能引起本块带钢异 常的过程变量，最后利用现场连续出现头部拉窄现象 的多块带钢对异常变量进行综合判断，给出当前生产 过程的薄弱环节，为现场质量诊断提供技术支撑． 1 热轧带钢生产 1. 1 热轧带钢生产简介 热连轧生产常以连铸板坯为原料，将钢材加工为 厚度约为 2 ～ 6 mm 的板带产品． 常用的带钢热连轧生 产线一般包括: 加热炉区、粗轧区、粗精轧之间的中间 辊道及飞剪、精轧区、热输出辊道及层流冷却装置、卷 取区等，如图 1 所示． 图 1 热连轧生产过程的布置图 Fig． 1 Layout drawing of hot rolling process 带钢热连轧生产过程需要保证成品带钢的如下质 量． ( 1) 尺寸形状质量: 厚度精度，宽度精度，凸度及 平直度等; ( 2) 力学性能质量: 屈服强度，抗拉强度，延 伸率和硬度等; ( 3) 表面质量: 划痕，裂纹等． 宽度精 度是热轧带钢产品重要的产品质量． 1. 2 热轧带钢头部拉窄 头部拉窄是指带钢头部的实际宽度小于目标宽 度，造成产品质量不合格，给企业带来重大的经济损 失． 某热轧厂在生产过程中时常会出现头部拉窄问 题． 随着计算机控制技术、传感技术和数据库技术的 发展，在热轧带钢生产过程中，各控制模型的计算及设 定数据、在线仪表的实测数据等被大量记录，为生产过 程和质量的分析提供了真实的数据来源． 但由于热轧 生产工艺参数众多，规格品种繁多，生产节奏较快，而 且各工艺参数与质量指标之间存在复杂的内在关系， 如何充分利用这些数据对生产过程进行监控，出现质 量异常时，如何利用数据分析方法进行生产过程的诊 断是一个难题． 由于热轧生产过程数据庞大而复杂，依据热轧工 艺知识，从 600 余个监测变量中选择 55 个直接或间接 影响头部宽度质量的变量，试图从中找出影响头部拉 窄的主要因素，具体的变量见表 1 所示． 表 1 热轧带钢头部拉窄数据分析变量表 Table 1 Variables table of head width narrow of hot rolled strip 变量 类别 具体变量名称 编号 个数 温度 精轧入口温度、精轧出口温度 1 ～ 2 2 实测速度 精轧机 F1 ～ F7 实测速度 3 ～ 9 7 套量 活套 1 ～ 6 套量 10 ～ 15 6 工艺参数 轧制力 ①精轧机 F1 ～ F7 双侧轧制力设定值 ②精轧机 F1 ～ F7 工作侧轧制力实测值 ③精轧机 F1 ～ F7 传动侧轧制力实测值 16 ～ 36 21 辊缝 精轧机 F1 ～ F7 辊缝值 37 ～ 43 7 速度差 前机架计算前滑后的速度与后机架计算后滑后的速度的差值 44 ～ 49 6 活套高度 活套 1 ～ 6 高度值 50 ～ 55 6 质量指标 宽度误差 1 2 动态时间弯曲算法 由于各变量采集点分布在热轧生产线的不同位 置，热轧生产过程中，钢板依次进入各轧机，造成各变 量开始测量和结束测量的时间不同，同一时刻各变量 采集的数据所对应的钢板位置不同，而且钢板由厚变 ·46·