?在鋼鐵工業(yè) “由大轉(zhuǎn)強” 的轉(zhuǎn)型浪潮中，連鑄機作為銜接煉鋼與軋鋼的核心樞紐，其技術水平直接決定了鋼坯質(zhì)量、生產(chǎn)效率與環(huán)保效能。隨著 “雙碳” 目標深化與工業(yè) 4.0 技術滲透，傳統(tǒng)連鑄機 “經(jīng)驗依賴、粗放控制、高耗高排” 的模式已難以為繼。智能化轉(zhuǎn)型正推動整套連鑄機從單一生產(chǎn)設備向 “數(shù)據(jù)驅(qū)動、綠色高效、自主決策” 的智能系統(tǒng)演進，重塑冶金工業(yè)的核心生產(chǎn)鏈路。本文將立足行業(yè)現(xiàn)狀，解析智能化背景下連鑄機的關鍵升級方向，并展望其未來發(fā)展圖景。
一、智能化轉(zhuǎn)型前的連鑄機：瓶頸與轉(zhuǎn)型必然性?
連鑄機通過 “鋼水→鋼坯” 的短流程變革，已成為現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)的 “心臟設備”，連鑄比每提高 1%，噸鋼能耗可降低約 15kg 標準煤。但在智能化轉(zhuǎn)型之前，整套設備體系長期面臨三大核心瓶頸，倒逼技術升級成為必然。?
1. 生產(chǎn)控制：經(jīng)驗主導，精度不足?
傳統(tǒng)連鑄機依賴人工經(jīng)驗調(diào)整結晶器液位、拉速、二次冷卻水量等關鍵參數(shù)，而鋼水溫度波動、保護渣性能變化等動態(tài)因素的影響難以精準把控。某中型鋼鐵企業(yè)數(shù)據(jù)顯示，人工控制模式下，鑄坯尺寸精度誤差常達 ±5mm，表面裂紋、中心疏松等缺陷率高達 3%-5%，后續(xù)軋制工序的廢品率隨之上升。?
2. 設備運維：被動響應，停機風險高?
關鍵部件狀態(tài)監(jiān)測依賴人工巡檢（每天僅 2-3 次），結晶器銅板磨損、扇形段輥道變形等故障難以提前預判。某鋼廠曾因扇形段軸承失效未及時發(fā)現(xiàn)，導致非計劃停機 48 小時，直接損失超千萬元。據(jù)行業(yè)統(tǒng)計，傳統(tǒng)連鑄機年非計劃停機時間可達 150 小時以上，嚴重影響生產(chǎn)連續(xù)性。?
3. 綠色生產(chǎn)：末端治理，能效偏低?
能耗與排放控制處于 “事后補救” 階段：結晶器銅板余熱、二次冷卻蒸汽等能源未有效回收，噸鋼余熱回收量不足 30kg 標準煤；粉塵收集率僅 70% 左右，SO?、NO?排放常接近標準限值，在環(huán)保政策收緊背景下已面臨淘汰風險。?
政策與市場的雙重驅(qū)動更凸顯了轉(zhuǎn)型緊迫性：《“十四五” 原材料工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》明確要求 2025 年高效連鑄機占比超 80%，而下游新能源汽車、高端裝備制造等行業(yè)對特種鋼材的需求激增，倒逼連鑄機向 “高精度、低缺陷” 升級。智能化成為破解瓶頸、滿足需求的核心路徑。?
二、智能化轉(zhuǎn)型下的核心技術升級方向?
智能化轉(zhuǎn)型并非單一技術的疊加，而是通過數(shù)據(jù)鏈貫穿連鑄全流程，實現(xiàn) “控制精準化、設備智能化、生產(chǎn)綠色化、服務一體化” 的系統(tǒng)性升級，其核心方向聚焦于四大維度。?
1. 控制體系：從 “自動化” 到 “數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能決策”?
控制體系的升級是連鑄機智能化的核心，通過 “感知 - 分析 - 決策 - 執(zhí)行” 閉環(huán)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自主優(yōu)化。?
（1）全維度數(shù)據(jù)采集與實時傳輸?
在結晶器、扇形段、拉矯機等關鍵部位部署振動傳感器、溫度傳感器、聲發(fā)射傳感器及高清攝像頭，全面采集鋼水溫度、結晶器液位、輥道壓力、鑄坯表面圖像等 200 余項參數(shù)。借助 5G + 工業(yè)以太網(wǎng)技術，數(shù)據(jù)傳輸延遲控制在 0.5 秒以內(nèi)，為實時決策提供基礎支撐。寶鋼某連鑄項目通過該技術，實現(xiàn)了澆鑄過程 24 小時無間斷數(shù)據(jù)監(jiān)控，參數(shù)采集覆蓋率從傳統(tǒng)的 60% 提升至 100%。?
（2）AI 驅(qū)動的動態(tài)參數(shù)優(yōu)化?
基于機器學習算法構建生產(chǎn)優(yōu)化模型，通過分析歷史數(shù)據(jù)（累計超 10 萬爐澆鑄記錄），自動匹配鋼種、鋼水溫度與拉速、冷卻水量的最優(yōu)參數(shù)組合。當鋼水溫度波動 ±10℃時，系統(tǒng)可在 1 秒內(nèi)調(diào)整拉速（響應速度較人工快 50 倍），結晶器液位控制精度從 ±5mm 提升至 ±2mm。河鋼唐鋼的無頭軋制連鑄項目中，該技術使鑄坯接頭缺陷率從 2% 降至 0.1% 以下，實現(xiàn) “長坯連續(xù)澆鑄無斷澆”。?
（3）鑄坯質(zhì)量在線智能預判?
引入計算機視覺與深度學習技術，對鑄坯表面圖像進行實時分析，提前識別裂紋、夾渣等缺陷，預警準確率達 95% 以上。同時結合鋼水成分數(shù)據(jù)，預判鑄坯內(nèi)部偏析風險，及時調(diào)整二次冷卻強度，使鑄坯整體缺陷率降低 60% 以上。?
2. 設備體系：從 “機械硬件” 到 “智能診斷的數(shù)字孿生體”?
通過數(shù)字孿生技術構建設備虛擬鏡像，實現(xiàn)關鍵部件全生命周期的精準管理，打破傳統(tǒng)運維模式的局限。?
（1）關鍵部件健康狀態(tài)實時監(jiān)測?
將傳感器數(shù)據(jù)與數(shù)字孿生模型結合，實時模擬結晶器銅板磨損、扇形段輥道變形等狀態(tài)，精準預測部件剩余壽命（誤差≤5%）。當結晶器銅板磨損量接近臨界值（0.5mm）時，系統(tǒng)自動推送更換預警，提前準備備件，避免突發(fā)故障。某鋼廠應用該技術后，扇形段故障停機時間從每月 8 小時降至 1.5 小時。?
（2）模塊化智能設備升級?
對核心設備進行智能化改造：結晶器采用可調(diào)寬式結構，配合伺服電機驅(qū)動，換坯規(guī)格調(diào)整時間從 2 小時縮短至 30 分鐘；拉矯機配備永磁同步電機與變頻調(diào)速系統(tǒng)，能耗較傳統(tǒng)電機降低 15-20%；切割設備引入激光定位技術，鑄坯切割精度從 ±3mm 提升至 ±1mm，材料損耗減少 2%。?
3. 綠色體系：從 “末端治理” 到 “全流程節(jié)能降碳”?
智能化技術與綠色技術深度融合，實現(xiàn)能耗與排放的源頭控制，契合 “雙碳” 目標要求。?
（1）余熱梯級回收與高效利用?
在結晶器設置銅板余熱回收裝置，回收熱量用于加熱鋼坯或廠區(qū)供暖，單臺連鑄機年回收熱量達 1200GJ（相當于節(jié)約標準煤 40 噸）；二次冷卻段配套蒸汽回收系統(tǒng)，年回收蒸汽 5 萬噸，可滿足 20% 的廠區(qū)生產(chǎn)用汽需求。某鋼鐵企業(yè)通過該技術，噸鋼能耗降低 20kg 標準煤，年減少碳排放 1.2 萬噸。?
（2）污染物精準控制與減排?
采用智能除塵系統(tǒng)，根據(jù)澆鑄階段自動調(diào)節(jié)吸塵風量，粉塵收集率從 70% 提升至 90% 以上；通過精準控制保護渣加入量與成分，減少煙塵排放，使 SO?、NO?排放濃度較國家標準限值再降低 10-15%。同時，系統(tǒng)實時監(jiān)控排放數(shù)據(jù)，確保達標排放的穩(wěn)定性。?
4. 服務體系：從 “售后維修” 到 “全生命周期智能運維”?
借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，構建 “遠程監(jiān)控 - 預測性維護 - 持續(xù)優(yōu)化” 的服務閉環(huán)，提升設備運行可靠性。?
（1）遠程集中監(jiān)控與調(diào)度?
搭建跨廠區(qū)連鑄機遠程控制中心，通過數(shù)字孿生模型實時展示多臺設備運行狀態(tài)。寶鋼的遠程控制中心可同時監(jiān)控 5 臺連鑄機，實現(xiàn)異地故障診斷與參數(shù)遠程調(diào)整，現(xiàn)場操作人員減少 40%。?
（2）全生命周期數(shù)據(jù)化服務?
設備制造商通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，定期向企業(yè)推送 “工藝參數(shù)優(yōu)化報告”，每月提供 1 次針對性調(diào)整建議；基于設備運行數(shù)據(jù)開展預測性維護，提前更換磨損部件，使維護成本降低 25%。某設備企業(yè)通過該服務模式，客戶設備綜合效率提升 15%，客戶留存率達 90% 以上。?
三、典型案例：智能化升級的實踐成效?
案例 1：寶鋼湛江鋼鐵高效連鑄項目?
寶鋼湛江鋼鐵三期項目中，整套連鑄機采用 “AI 優(yōu)化控制 + 數(shù)字孿生運維 + 余熱回收” 的智能化方案：?
- 控制端：拉速提升至 2.5m/min，較傳統(tǒng)設備提高 67%，鑄坯尺寸精度控制在 ±2mm；?
- 運維端：設備故障預警提前 24 小時以上，年非計劃停機時間減少 120 小時；?
- 節(jié)能端：噸鋼余熱回收量達 80kg 標準煤，粉塵收集率 92%，年減少碳排放 8000 噸。?
項目投產(chǎn)后，噸鋼生產(chǎn)成本降低 180 元，投資回收期僅 1.5 年。?
案例 2：河鋼唐鋼無頭軋制連鑄項目?
河鋼唐鋼引入智能化無頭軋制連鑄系統(tǒng)，通過 “長坯連續(xù)澆鑄 + AI 同步控制” 技術：?
- 實現(xiàn)鑄坯長度 10-30m 連續(xù)可調(diào)，接頭缺陷率從 2% 降至 0.1% 以下；?
- 拉矯機同步控制速度差≤0.1m/min，澆鑄過程無斷澆記錄；?
- 結合余熱回收系統(tǒng)，噸鋼能耗降低 20%，年節(jié)約標準煤 3 萬噸。?
該項目生產(chǎn)的高端汽車板鋼坯，合格率從 97% 提升至 99.8%，成功供應特斯拉等車企。?
四、未來展望：智能化連鑄機的發(fā)展圖景?
隨著技術持續(xù)迭代，未來冶金整套連鑄機將朝著 “極致高效、全域智能、深度綠色、跨界融合” 四大方向演進，成為鋼鐵工業(yè)智能制造的核心標桿。?
1. 極致高效：近終形鑄坯技術規(guī)?；瘧?/span>?
近終形連鑄技術將實現(xiàn)突破，超薄坯連鑄機（坯厚≤150mm）拉速提升至 3.0m/min 以上，直接省去粗軋工序，噸鋼生產(chǎn)周期縮短 40%。同時，無頭軋制技術與連鑄機深度融合，實現(xiàn) “澆鑄 - 軋制” 無縫銜接，鋼坯利用率從 95% 提升至 99%，徹底消除中間環(huán)節(jié)的能耗損失。?
2. 全域智能：自主決策能力全面升級?
AI 模型將實現(xiàn) “自學習 - 自優(yōu)化 - 自修復” 的閉環(huán)能力，無需人工干預即可應對鋼種切換、原料波動等復雜工況；數(shù)字孿生系統(tǒng)與工廠 MES、ERP 系統(tǒng)深度集成，實現(xiàn) “訂單 - 生產(chǎn) - 物流 - 質(zhì)量” 全鏈條數(shù)據(jù)貫通，連鑄機可根據(jù)訂單需求自動調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)，響應速度提升至分鐘級。?
3. 深度綠色：碳中和技術集成突破?
光伏、風電等綠電與連鑄機動力系統(tǒng)無縫對接，實現(xiàn)生產(chǎn)用電 100% 清潔能源供給；余熱回收效率提升至 90% 以上，回收熱量可直接用于煉鋼工序，形成 “能源循環(huán)閉環(huán)”；通過智能控制實現(xiàn)保護渣、冷卻水等資源近零浪費，噸鋼污染物排放較 2025 年再降低 50%，推動鋼鐵企業(yè)實現(xiàn) “碳中和” 目標。?
4. 跨界融合：智能制造生態(tài)構建?
連鑄機將成為鋼鐵工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的核心節(jié)點，與上游煉鋼設備、下游軋制設備形成 “協(xié)同控制網(wǎng)絡”，實現(xiàn)全流程工藝優(yōu)化；同時，數(shù)字孿生技術與元宇宙技術結合，構建 “虛擬調(diào)試 - 現(xiàn)實生產(chǎn)” 的平行系統(tǒng)，新設備調(diào)試周期縮短 60%，工藝創(chuàng)新速度提升 3 倍。?
結語?
智能化轉(zhuǎn)型正在重塑冶金連鑄機的技術內(nèi)核與產(chǎn)業(yè)價值，從 “設備自動化” 到 “系統(tǒng)智能化” 的跨越，不僅破解了傳統(tǒng)連鑄機的效率、質(zhì)量與環(huán)保瓶頸，更構建了 “數(shù)據(jù)驅(qū)動、綠色高效、服務增值” 的全新生產(chǎn)模式。?
未來，隨著 AI、數(shù)字孿生、綠色能源等技術的深度融合，整套連鑄機將不再是單純的生產(chǎn)設備，而是鋼鐵工業(yè)智能制造的 “神經(jīng)中樞” 與 “節(jié)能核心”。在政策引導與市場驅(qū)動的雙重作用下，智能化連鑄機必將推動鋼鐵工業(yè)實現(xiàn) “由大轉(zhuǎn)強” 的質(zhì)變，為制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供堅實支撐。?
