连铸设备提高生产效率的途径研究

李健婷

摘要：连铸设备作为钢铁生产中的重要设备之一，对于提高生产效率具有重要意义。随着钢铁行业的发展，连铸设备的性能和技术也在不断提升。通过企业在此方面加大投入力度，强调设备配置、性能，在技术方面加大创新，为钢铁企业提供全面的提高连铸设备生产效率的途径和方法，并满足企业各阶段产品生产及运营需求，创造更大的经济效益。

关键词：连铸设备；生产效率；途径

引言：随着市场竞争的日益激烈和生产成本的不断提高，提高连铸设备的生产效率已经成为钢铁企业的重要任务，不仅直接影响着企业的生产成本和产品质量，还关系着整个钢铁生产流程的稳定性和高效性。对此，优化连铸工艺流程，强调各类资源高效应用，有效保护生态环境，推动钢铁行业稳定发展。

一、连铸工艺流程

连铸连轧工艺流程一般包括连铸、连轧和冷却三个主要阶段。

（一）连铸阶段

当钢水被注入中间包后，中间包会通过特定的水口将钢水分配到每个结晶器中。每个结晶器都像一个小型的模具，其内部形状通常与最终想要生产的钢材截面形状相对应（如图1所示）。

图1  连铸工艺流程

（二）连轧阶段

拉矫机通过强大的拉力，将铸件从结晶器中缓慢而稳定地拉出，确保铸件的完整性和质量。结晶振动装置则通过振动作用，帮助铸件从结晶器壁脱离，并防止铸件与结晶器壁的粘连。

被拉出的铸件随后进入冷却阶段。冷却过程通常采用水冷却或气雾冷却等方式，降低铸件的温度并使其逐渐固化[1]。冷却过程中需控制冷却速度和冷却均匀性，避免铸件产生裂纹或其他缺陷。

（三）冷却阶段

铸坯从结晶器中拉出后，通过二冷装置进行喷水冷却，铸坯表面温度下降，内部温度梯度降低，从而减小铸坯的内外温度差，减了铸坯的变形抗力。

控制冷却速度和冷却均匀性等参数对于调控钢材性能具有重要意义。冷却速度决定钢材的冷却速率，而冷却均匀性则关系到铸坯的凝固结构和组织分布。通过合理的控制冷却参数，获得理想的凝固组织、均匀的化学成分分布以及良好的力学性能。

二、连铸设备提高生产效率的途径

（一）优化设备配置与布局

1、选择合适的设备型号和尺寸

对于连铸设备，选择符合生产需求且性能优良的设备型号和尺寸，直接影响着生产效率。例如，某钢铁企业为提高连铸设备的生产效率，先根据企业的生产规模和市场需求，选择合适的大型连铸机[2]；其次，优化结晶器设计，提高连铸坯的质量和生产效率；最后，引进先进的近终形连铸技术和电磁连铸技术，大幅度提高连铸坯的生产效率和质量。经过改进后，该企业的连铸设备生产效率提高30%，生产成本降低20%，取得显著的经济效益和社会效益。

2、合理布置设备，减少物流瓶颈

合理规划设备布局，减少物料在生产过程中的运输时间和瓶颈。例如，将设备按照工艺流程顺序布置，采用流水线式布局，是一种常见的工业布局方式，按照工艺流程的顺序将设备布置在一起，使物料在生产过程中顺畅流动，减少物料搬运的距离，提高生产效率。

（二）提高设备可靠性

1、加强设备维护与保养

定期对连铸设备进行维护和保养，确保设备正常运行，减少故障停机时间。例如，定期检查传动装置，包括电机、减速机、轴承座等部件，动态化地掌握各部件的运转状况，以及齿轮、链条等传动部件的磨损情况，能及时发现潜在的故障和安全隐患。

2、采用高可靠性设计和技术

在设备设计和制造阶段，采用高可靠性设计和技术，提高设备的稳定性和耐用性。例如，采用高强度材料，提高设备的稳定性，包括铸钢、铸铁等高强度材料，用于制造连铸设备的主要结构部件，有底座、机架等，增强设备的承载能力[3]。再通过优化结构设计，更好地分配载荷，减少应力集中，提高设备的整体性能。比如，优化辊轮和导轨的结构设计，增强设备的稳定性和耐用性。

3、实施预防性维修策略

建立预防性维修体系，定期对设备进行预防性检查和维护，及时发现并解决潜在问题，避免设备突发故障停机。

（三）实现自动化与智能化

1、采用自动化控制技术

利用自动化控制技术，实现连铸设备的远程监控和自动控制。例如，PLC或DCS系统是一种计算机控制系统，能对设备进行自动化控制和管理。此系统通常包括输入/输出模块、中央控制器、通信接口和软件等组成部分。通过PLC或DCS系统，实现对连铸设备各个工艺参数的实时监测和控制。

2、推广机器人应用

在危险或重复性劳动较多的环节，推广机器人的应用，可以提高生产效率，降低人力成本。例如，机器人快速、准确地完成搬运、喷号、喷漆等作业，可以不间断地工作，提高生产效率。机器人能替代人工完成繁重、危险的工作，改善工作环境，降低工人的劳动强度和安全风险，避免人为因素对生产质量的影响，强调喷号、喷漆的均匀性和一致性。

3、利用人工智能进行生产优化

通过人工智能技术对生产数据进行挖掘和分析，优化生产工艺参数和能源消耗等指标，提高生产效率。建议采用机器学习算法优化结晶器冷却制度、浇铸速度等参数[4]。机器学习算法通过对历史数据的分析和学习，自动识别出影响生产效率和产品质量的因素，并根据各项因素建立相应的预测模型，为生产管理人员提供决策依据。

例如，通过机器学习算法对结晶器冷却制度的优化，对冷却水的流量、温度、结晶时间等参数进行精确控制，降低能耗、提高产品质量和减少废品率。同时，机器学习算法还对浇铸速度进行优化，根据钢水的温度、成分和结晶器内的传热情况等因素，自动调整浇铸速度，从而避免因浇铸不当而产生的质量问题。

（四）改进生产工艺

1、优化熔炼和浇铸工艺

通过优化熔炼和浇铸工艺参数，提高钢水质量、减少废品率、降低能源消耗。例如，调整钢水成分、控制熔炼温度和浇铸速度等参数。

2、研究合适的冷却制度

针对不同钢种和产品规格，研究合适的冷却制度，提高产品质量和生产效率。例如，通过实验和模拟研究不同冷却速度对钢材组织和性能的影响。

3、改进切割和矫直工艺

通过改进切割和矫直工艺参数，提高产品质量和减少废品率。例如，对于切割温度和速度的优化，通过控制钢水的成分和温度，以及采用先进的切割技术和设备来实现。采用高精度、高效率的火焰切割或激光切割技术，对钢坯的高精度切割，提高切割效率和产品质量。

结语：

通过对连铸设备生产流程的分析，提出多种提高生产效率的途径，包括采用高强度材料、优化结构设计、采用耐高温和耐腐蚀材料、利用PLC或DCS系统进行自动化控制和管理、使用机器人进行作业以及利用机器学习算法优化生产参数等，显著提高连铸设备的生产效率、降低能耗，推动各行业稳定发展。

参考文献：

[1]邓林漳,周建忠.上引连铸设备铸机故障分析及处理[J].今日制造与升级,2022,(09):97-99.

[2]高宏宇.连铸设备的电气自动化改造与维护[J].现代工业经济和信息化,2021,11(12):247-248+265.

[3]韦乾永,刘成斌,万翔.高效方坯连铸生产工艺技术[J].连铸,2020,(04):12-16.

[4]池仕荣.2号连铸机矩形坯断面改造与生产实践[J].连铸,2020,45(03):65-68.