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[摘 要]本文针对连铸生产中自动化检测控制技术的主要内容，应用现状以及技术中存在的种种问题做了全面的论述，对比和分析了最新的自动化系统和有关的先进技术，针对国内现有的连铸技术中存在的主要难题提出了相应的技术策略，希冀对提高我国连铸生产中的自动化检测控制技术提供一些参考意见。
[关键词]连铸；自动化系统；控制策略
中图分类号：TU855 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0219-01
1 引言
连铸意为连续铸钢（英文，Continuous Steel Casting）的简称。在钢铁厂生产各类钢铁产品过程中，使用钢水凝固成型有两种方法：传统的模铸法和连续铸钢法。而连铸技术是欧美国家在二十世纪五十年代出现的一项把钢水直接浇注成形的先进技术。与传统方法相比，连铸技术的优势表现在能大幅提高金属收得率和铸坯质量，同时能节约能源。而连铸自动化是直接将钢水通过连铸装置铸成各种规格钢坯的自动控制过程。它比传统的钢模铸锭法更有优势，不仅能够提高产品质量和成材率、节约能源、降低成本，而且可省去价格昂贵的初轧开坯装置和钢模铸锭装置。一般吨坯节约能耗50～80千克标准煤，厂房面积节省50%左右，钢水成材率可提高6～10%，减少设备重量30%左右，并可缩短生产周期，改善劳动条件。
2 连铸自动控制系统的主要内容
连铸自动控制系统主要由生产管理级计算机、设备控制计算机、过程控制级计算机、液压装置和各种自动检测仪表等组成。它能完成7种控制功能：结晶器保护渣装入量控制；中间罐和结晶器液面控制；拉坯速度控制；二次冷却水控制；铸坯跟踪和运行控制；铸坯最佳切割长度控制；连铸机的自动起铸和停止控制。 目前，连铸自动化系统的检测和自动化控制技术已经成功运用，连铸机自动化控制系统主要包括以下几种：
2.1 中间包连续测温技术和钢流夹渣检测技术
2.1.1 中间包连续测温技术
传统的测定中间包内杠水温度的方法是工作人员在中间包钢液中快速插入测温热电偶，温度在二次仪表上显示出来。热电偶是一次性使用的，一般每炉测温3～5次。若采用中间包加热技术，加热过程中需随时观察中间包内钢液温度，而且必须设置连续测温装置以便监测温度。
2.1.2 钢流夹渣检测技术
如果我们看到结晶器的水口中央到中间包或中间包到大包的长的水口里带出渣子时，那么就需要我们马上关闭水口，因为这说明中间包或大包中的钢水马上就会浇完，如果不马上关闭水口，钢渣随即进入结晶器或中间包中。为防止这种现象出现，现在在多数大型钢铁企业应用比较多的夹渣装置是电磁感应式和光导纤维式，这些装置的原理是检测装置与滑动水口的控制装置或者塞棒形成有效的闭环控制系统，在检测到下渣信号时，连铸系统会自动关闭水口，达到防止渣滓进入中间包或结晶器中的目的。
2.2 结晶器检测技术
当前进行钢水液面检测的结晶器主要有：射源型、涡流型、红外型以及电磁型四种检测技术。其中射源型检测技术不仅适用于各种各样形状各异的铸坯检测，而且适用于断面面积较大的板坯和矩形坯，因此是应用比较普遍的一种方式；涡流型检测方法中的涡流检测装置很容易受到安装机器处条件的限制，故适用于断面较小的连铸机； 采用敞开浇注的方式时，比较适用的是红外线型检测技术，但是这种方法很容易受到烟雾、水汽等影响，所以在实际中应用还是比较少的；电磁感应型检测技术通过传感器安装于结晶器铜板上，其原理与涡流型检测方法相似。
2.3 冷水自动控制系统
对二冷水量进行及时的调整是非常必要的，尤其是当同一台连铸机在浇铸不同钢种、进行连续开浇、以及拉速发生变化的时候。二冷水的自动控制方法在当前钢铁企业应用中主要可分为静态和动态控制两种方法。静态控制利用数学模型以及所浇铸的铸坯的断面、钢种以及拉速和过热度等相关工艺分析进行冷却水量的计算，将计算的二冷水数据存入计算机控制系统中，控制系统会根据连铸工艺所发生的变化自行换算，选择合适比例的二冷水控制量，进而调整二冷强度。静态控制是目前钢铁企业中应用比较广泛的二冷水控制办法。动态控制主要是根据二冷区铸坯的实际情况及时对二冷水进行控制的措施。动态控制在实际应用中采用的比较少，一是因为连铸工艺中能够测得的铸坯温度只是铸坯的表面温度，二是因为铸坯表面的温度也易受外界影响，温度测量的准确性难以把握。
2.4 铸胚质量检测技术
2.4.1 铸坯表面缺陷自动检测
铸坯表面检测技术中较为成熟的检测方法有光学检测法和涡流检测法。两种检测方法都是工艺操作人员通过对铸坯表面质量做出判断，决定切割尺寸并决定是否可直接热送。如果铸坯裂纹大于规定的要求值时，应尽可能进行调整切割长度将其切除。由于连铸坯的表面缺陷直接关系到轧制成品的表面质量，而且对于热装热送或直接轧制工艺要求的铸坯进行加热炉工艺前须确保铸坯无缺陷。因此，对铸坯表面进行相应的质量在线检测是在连铸工艺生产中所必须要进行的。必须要确保及时将有缺陷的铸坯进行筛选和清理出来，对于铸坯表面缺陷严重的直接进行判废。
2.4.2 铸坯质量跟踪与判定
为确保铸坯质量能得到有效的控制，需要对铸坯的生产过程进行质量跟踪与判定。铸坯质量跟踪与判定系统就是根据需要收集和汇总生产环节中所有有机会影响到铸坯质量的工艺参数，然后分析这些工艺数据并且将其控制在合理的范围内，对于合理的工艺参数，我们把他们编制存入计算机的控制系统中。我们可以通过计算机对生产浇筑工艺进行全程跟踪，根據相应的浇筑标准和规则给出铸坯的质量指标，最后由工艺操作人员根据这些对应的数据信息对铸坯进行相应的质量评价。
3 提高连铸坯的质量的相关技术措施
铸坯本身的表面质量、铸坯纯净度和铸坯的内部质量决定了连铸坯的质量。其中影响连铸坯纯净度的因素主要有操作时的工艺参数、钢水的纯净度和连铸机的机型。为了获取纯净度较高的连铸坯，目前可采用的技术措施有：采用长水口和浸入式水口保护浇铸；采用合适水口结构，防止结晶器内钢水卷渣等。采用优质一些的引流砂（砂的自开率要大于98%）；尽量防止钢包渣进入铸钢的中间包（可以采用大包下渣自动检测技术）；防止包里吸入空气；防止中间包覆盖剂和耐火材料把钢水污染；可以采用弧形连铸机（带垂直段），或者降低拉速以利夹杂物自行上浮等。
连铸的表面缺陷主要表现为角横裂、横裂纹、纵裂纹等。为了使获得的连铸坯表面无缺陷，目前可采用的措施有：使用合适的连铸拉速，使用合适的连铸保护渣，使用合适的水口结构，设置合适的结晶器振动参数，制定合适的一次冷却和二次冷却制度等。连铸坯同时也存在内部缺陷，主要包括内裂、中心疏松和中心偏析。为了避免内部缺陷的出现，目前可采用的方法有：采用合适的钢水过热度，采用合适的连铸拉速，采用合适的二次冷却技术；使用轻压下技术，连续弯曲和连续矫直技术等；严格控制板坯连铸机的开口度，准确对弧。
4 结束语
连铸自动化机现在在全国范围内已经普遍使用，二冷自动配水技术也已经被大多数钢铁企业所采用，另外部分企业也实现了结晶器液面检测的自动化控制，除此之外国内很多连铸机逐渐开始采用中间包连续测温技术，但是与之相配的的相关检测技术应用仍旧严重失衡。尤其是钢流的夹渣检测技术、结晶器的检测技术、铸坯的质量检测技术等应用情况比例极度失衡。将来，随着自动化连铸机的普遍应用，以及自动化连铸机的产量不断增高，我们的铸坯质量也必将越来越好，不仅如此，自动化连铸机在人们不断研究中人机操作方面越来越少，目标是实现无人操作，这也是连铸机将来实现自动化、智能化发展必然的趋势和结果。
参考文献
[1] 《连续铸钢原理与工艺》冶金工业出版社 蔡开科 程富士主编
[2] 高峰.连铸生产中液位检测系统的研究[D].武汉科技大学，2010 ，01：177-182.
[3] 刘俊日.结晶器浸入式水口快换装置在连铸生产中的应用[J].中国重型装备，2009，（4）：33-34.
[关键词]连铸；自动化系统；控制策略
中图分类号：TU855 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0219-01
1 引言
连铸意为连续铸钢（英文，Continuous Steel Casting）的简称。在钢铁厂生产各类钢铁产品过程中，使用钢水凝固成型有两种方法：传统的模铸法和连续铸钢法。而连铸技术是欧美国家在二十世纪五十年代出现的一项把钢水直接浇注成形的先进技术。与传统方法相比，连铸技术的优势表现在能大幅提高金属收得率和铸坯质量，同时能节约能源。而连铸自动化是直接将钢水通过连铸装置铸成各种规格钢坯的自动控制过程。它比传统的钢模铸锭法更有优势，不仅能够提高产品质量和成材率、节约能源、降低成本，而且可省去价格昂贵的初轧开坯装置和钢模铸锭装置。一般吨坯节约能耗50～80千克标准煤，厂房面积节省50%左右，钢水成材率可提高6～10%，减少设备重量30%左右，并可缩短生产周期，改善劳动条件。
2 连铸自动控制系统的主要内容
连铸自动控制系统主要由生产管理级计算机、设备控制计算机、过程控制级计算机、液压装置和各种自动检测仪表等组成。它能完成7种控制功能：结晶器保护渣装入量控制；中间罐和结晶器液面控制；拉坯速度控制；二次冷却水控制；铸坯跟踪和运行控制；铸坯最佳切割长度控制；连铸机的自动起铸和停止控制。 目前，连铸自动化系统的检测和自动化控制技术已经成功运用，连铸机自动化控制系统主要包括以下几种：
2.1 中间包连续测温技术和钢流夹渣检测技术
2.1.1 中间包连续测温技术
传统的测定中间包内杠水温度的方法是工作人员在中间包钢液中快速插入测温热电偶，温度在二次仪表上显示出来。热电偶是一次性使用的，一般每炉测温3～5次。若采用中间包加热技术，加热过程中需随时观察中间包内钢液温度，而且必须设置连续测温装置以便监测温度。
2.1.2 钢流夹渣检测技术
如果我们看到结晶器的水口中央到中间包或中间包到大包的长的水口里带出渣子时，那么就需要我们马上关闭水口，因为这说明中间包或大包中的钢水马上就会浇完，如果不马上关闭水口，钢渣随即进入结晶器或中间包中。为防止这种现象出现，现在在多数大型钢铁企业应用比较多的夹渣装置是电磁感应式和光导纤维式，这些装置的原理是检测装置与滑动水口的控制装置或者塞棒形成有效的闭环控制系统，在检测到下渣信号时，连铸系统会自动关闭水口，达到防止渣滓进入中间包或结晶器中的目的。
2.2 结晶器检测技术
当前进行钢水液面检测的结晶器主要有：射源型、涡流型、红外型以及电磁型四种检测技术。其中射源型检测技术不仅适用于各种各样形状各异的铸坯检测，而且适用于断面面积较大的板坯和矩形坯，因此是应用比较普遍的一种方式；涡流型检测方法中的涡流检测装置很容易受到安装机器处条件的限制，故适用于断面较小的连铸机； 采用敞开浇注的方式时，比较适用的是红外线型检测技术，但是这种方法很容易受到烟雾、水汽等影响，所以在实际中应用还是比较少的；电磁感应型检测技术通过传感器安装于结晶器铜板上，其原理与涡流型检测方法相似。
2.3 冷水自动控制系统
对二冷水量进行及时的调整是非常必要的，尤其是当同一台连铸机在浇铸不同钢种、进行连续开浇、以及拉速发生变化的时候。二冷水的自动控制方法在当前钢铁企业应用中主要可分为静态和动态控制两种方法。静态控制利用数学模型以及所浇铸的铸坯的断面、钢种以及拉速和过热度等相关工艺分析进行冷却水量的计算，将计算的二冷水数据存入计算机控制系统中，控制系统会根据连铸工艺所发生的变化自行换算，选择合适比例的二冷水控制量，进而调整二冷强度。静态控制是目前钢铁企业中应用比较广泛的二冷水控制办法。动态控制主要是根据二冷区铸坯的实际情况及时对二冷水进行控制的措施。动态控制在实际应用中采用的比较少，一是因为连铸工艺中能够测得的铸坯温度只是铸坯的表面温度，二是因为铸坯表面的温度也易受外界影响，温度测量的准确性难以把握。
2.4 铸胚质量检测技术
2.4.1 铸坯表面缺陷自动检测
铸坯表面检测技术中较为成熟的检测方法有光学检测法和涡流检测法。两种检测方法都是工艺操作人员通过对铸坯表面质量做出判断，决定切割尺寸并决定是否可直接热送。如果铸坯裂纹大于规定的要求值时，应尽可能进行调整切割长度将其切除。由于连铸坯的表面缺陷直接关系到轧制成品的表面质量，而且对于热装热送或直接轧制工艺要求的铸坯进行加热炉工艺前须确保铸坯无缺陷。因此，对铸坯表面进行相应的质量在线检测是在连铸工艺生产中所必须要进行的。必须要确保及时将有缺陷的铸坯进行筛选和清理出来，对于铸坯表面缺陷严重的直接进行判废。
2.4.2 铸坯质量跟踪与判定
为确保铸坯质量能得到有效的控制，需要对铸坯的生产过程进行质量跟踪与判定。铸坯质量跟踪与判定系统就是根据需要收集和汇总生产环节中所有有机会影响到铸坯质量的工艺参数，然后分析这些工艺数据并且将其控制在合理的范围内，对于合理的工艺参数，我们把他们编制存入计算机的控制系统中。我们可以通过计算机对生产浇筑工艺进行全程跟踪，根據相应的浇筑标准和规则给出铸坯的质量指标，最后由工艺操作人员根据这些对应的数据信息对铸坯进行相应的质量评价。
3 提高连铸坯的质量的相关技术措施
铸坯本身的表面质量、铸坯纯净度和铸坯的内部质量决定了连铸坯的质量。其中影响连铸坯纯净度的因素主要有操作时的工艺参数、钢水的纯净度和连铸机的机型。为了获取纯净度较高的连铸坯，目前可采用的技术措施有：采用长水口和浸入式水口保护浇铸；采用合适水口结构，防止结晶器内钢水卷渣等。采用优质一些的引流砂（砂的自开率要大于98%）；尽量防止钢包渣进入铸钢的中间包（可以采用大包下渣自动检测技术）；防止包里吸入空气；防止中间包覆盖剂和耐火材料把钢水污染；可以采用弧形连铸机（带垂直段），或者降低拉速以利夹杂物自行上浮等。
连铸的表面缺陷主要表现为角横裂、横裂纹、纵裂纹等。为了使获得的连铸坯表面无缺陷，目前可采用的措施有：使用合适的连铸拉速，使用合适的连铸保护渣，使用合适的水口结构，设置合适的结晶器振动参数，制定合适的一次冷却和二次冷却制度等。连铸坯同时也存在内部缺陷，主要包括内裂、中心疏松和中心偏析。为了避免内部缺陷的出现，目前可采用的方法有：采用合适的钢水过热度，采用合适的连铸拉速，采用合适的二次冷却技术；使用轻压下技术，连续弯曲和连续矫直技术等；严格控制板坯连铸机的开口度，准确对弧。
4 结束语
连铸自动化机现在在全国范围内已经普遍使用，二冷自动配水技术也已经被大多数钢铁企业所采用，另外部分企业也实现了结晶器液面检测的自动化控制，除此之外国内很多连铸机逐渐开始采用中间包连续测温技术，但是与之相配的的相关检测技术应用仍旧严重失衡。尤其是钢流的夹渣检测技术、结晶器的检测技术、铸坯的质量检测技术等应用情况比例极度失衡。将来，随着自动化连铸机的普遍应用，以及自动化连铸机的产量不断增高，我们的铸坯质量也必将越来越好，不仅如此，自动化连铸机在人们不断研究中人机操作方面越来越少，目标是实现无人操作，这也是连铸机将来实现自动化、智能化发展必然的趋势和结果。
参考文献
[1] 《连续铸钢原理与工艺》冶金工业出版社 蔡开科 程富士主编
[2] 高峰.连铸生产中液位检测系统的研究[D].武汉科技大学，2010 ，01：177-182.
[3] 刘俊日.结晶器浸入式水口快换装置在连铸生产中的应用[J].中国重型装备，2009，（4）：33-34.