连铸过程自动化技术综述

　　[关键词]连铸;自动化系统;控制策略

　　O 引言

　　连续铸造是将液体金属经过一组特殊的冷却和支撑装置连续地浇铸成一定断面形状的铸坯的过程。与传统的模铸相比，连铸不但简化了生产工艺流程，提高了生产率和产品质量，而且金属收得率较高，能耗和生产成本也大大低于模铸。连铸机按照机型分为立式、立弯式、垂直多点弯曲式、弧型以及水平型等，其中弧型连铸机占60%以上：按照铸坯形状又可分为板坯连铸机、大方坯连铸机、，j、方坯连铸机和圆坯连铸机等，其中小方坯连铸机约占50%左右[1-2]。随着计算机技术和自动化技术的迅速发展和在连铸生产中的广泛应用，以及诸如铸坯轻压下技术、电磁搅拌技术等连铸技术的不断涌现，连铸开始向近终型连铸、多炉连浇、热送、热轧以及炼钢连铸-连轧短流程联合生产的方向发展。但是，连铸过程中也存在许多难题，这是由连铸过程本身的复杂性决定的。其复杂性主要体现在以下几个方面[3-7]：

　　(1)存在着可测或不可测的扰动和未建模动态问题;

　　(2)具有时变性和非线性特性;

　　(3)过程本身和执行机构常有较大的滞后;

　　(4)用于过程测量的传感器也常常受到高频测量噪声的影响;

　　(5)连铸过程各环节之间相互耦合;

　　(6)连铸与炼钢和连轧之间需要协调控制和调度。由于上述复杂性，

　　目前对于连铸过程建模和控制方面的研究成果虽然较多，但还不能很好地应用到实际生产之中，而常用的PID控制方法也不能实现令人满意的控制。因此，国内外一些控制学者和专家正在探讨将自适应控制、预测控制、H。控制、模糊专家系统和神经元网络等智能控制方法用于连铸生产过程各环节控制的可能性，旨在很好地解决各环节间的耦合控制及整个过程的优化和故障诊断等问题[8-11]。同时，在连铸计划的编制、最优浇次的分配以及炼钢连铸-连轧一体化生产的管理和调度策略等方面进行了许多富有成效的研究工作。由于连铸在钢铁工业生产中有着十分重要的作用，因此连铸过程控制已成为目前国内外自动控制领域的研究热点之一。本文主要论述国内外连铸过程自动化技术的研究现状，指出其中存在的问题及其发展方向。

　　l 连铸技术的研究现状

　　近10余年来，连铸技术取得了显著的进步，其中包括中间包钢水加热技术、结晶器钢水流控制技术、铸坯轻压下技术和高温铸坯制造技术等。连铸过程中钢水温度对铸坯质量很重要，为了将钢水温度降低幅度控制在较小的范围之内，有必要对中间包实行加热。中间包加热有感应加热和等离子加热两种方式[12]。新日铁公司的八幡厂和室兰厂采用感应加热方式，名古屋厂和我国的抚钢等厂家则采用等离子加热方式。中间包加热技术可以大幅度减少由于非正常浇注时的温度变化所造成的浸入式水口堵塞和铸坯质量降低等不利影响。