2025连铸机行业生产效率提升方案

2025连铸机行业生产效率提升方案

一、连铸机行业生产效率现状与重要性连铸技术作为钢铁生产的核心环节，自20世纪60年代工业化应用以来，已成为现代钢铁企业的“标配”——它通过将钢水直接浇铸成坯，替代传统模铸，大幅缩短了生产流程、降低了能耗，是钢铁工业实现“减员增效、提质降耗”的关键技术2024年，全球连铸坯产量已占粗钢产量的95%以上，我国作为钢铁大国，连铸比更是超过99%，连铸机的生产效率直接决定了钢铁企业的产能释放、成本控制与产品竞争力

1.1行业发展概况当前，全球连铸机市场呈现“头部集中、技术分化”的特点国际上，西门子奥钢联、达涅利、SMS group等企业凭借百年技术积累，主导高端连铸机市场，其产品在板坯、大方坯等领域的稳定性、智能化水平领先；国内企业如中信重工、二重装备、中冶京诚等已实现中高端产品自主化，但在核心部件（如结晶器振动系统、拉矫电机）、工艺参数优化算法等方面仍依赖进口技术从需求端看，随着全球钢铁工业向“绿色化、智能化、高附加值化”转型，连铸机的应用场景不断拓展一方面，短流程炼钢（如电炉-连铸-轧制）对连铸机的紧凑性、灵活性要求更高；另一方面，新能源汽车用超薄板坯、海洋工程用高性能宽厚板等对连铸坯的表面质量、内部精度提出了更严苛的要求这些趋势既为连铸机行业带来了新机遇，也对其生产效率提出了更高挑战

1.2当前生产效率水平第1页共12页尽管我国连铸机行业发展迅速，但生产效率与国际先进水平仍存在明显差距根据中国钢铁工业协会数据，2024年国内连铸机平均作业率为82%，而国际先进企业（如日本JFE、韩国浦项）的作业率普遍超过90%；国内连铸机平均生产周期（从钢水进入结晶器到铸坯切割完成）为45分钟，国际先进水平则在35分钟以内；单位能耗方面，国内平均为

0.35吨标准煤/吨铸坯，国际先进水平仅为

0.28吨标准煤/吨铸坯效率差距的背后，是“设备-工艺-管理”多环节的系统性问题部分企业设备老化、工艺参数设置固化，导致铸坯缺陷率高（如表面裂纹、皮下气泡等），返工率达5%-8%；部分企业依赖人工经验操作，缺乏实时数据反馈与智能决策，设备故障处理滞后，平均故障间隔时间（MTBF）仅为120小时，而国际先进水平可达200小时以上；此外，供应链协同不足，关键备件（如结晶器铜板、拉矫辊）采购周期长达15-20天，进一步影响生产连续性

1.3提升生产效率的紧迫性在钢铁行业“产能过剩、利润压缩”的背景下，生产效率是企业降本增效的核心抓手2024年，国内重点钢企吨钢毛利仅为80-100元，部分企业甚至处于亏损边缘，提升连铸机效率1%，即可带来数亿元的利润增长同时，国家“双碳”政策要求钢铁行业单位产值能耗下降

13.5%（较2020年），而连铸环节能耗占比达30%-40%，效率提升可直接降低能耗，助力绿色转型更重要的是，国际竞争压力日益加剧近年来，印度、东南亚等新兴钢铁市场加速布局连铸产能，其设备采购成本比国内低15%-20%，若我国连铸机生产效率无法提升，将在国际市场失去价格优势因第2页共12页此，2025年作为“十四五”规划收官年，推动连铸机生产效率提升已成为行业刻不容缓的任务

二、制约连铸机生产效率提升的核心瓶颈连铸机生产效率是“设备稳定性、工艺合理性、管理精细化”共同作用的结果通过对国内20家重点连铸机生产企业（含设备制造商与终端用户）的调研，当前主要瓶颈集中在以下四方面

2.1设备与工艺匹配度不足，缺陷率高影响连续性连铸机的核心设备包括结晶器、拉矫机、切割设备等，其性能直接决定生产稳定性调研显示，国内约60%的企业存在“设备选型与生产需求不匹配”问题例如，某企业为生产大方坯（断面300mm×300mm）选用小规格结晶器，导致钢水凝固不充分，铸坯内部疏松率达12%；部分企业拉矫机压力控制依赖人工调整，当铸坯温度波动（±20℃）时，压力未及时优化，造成铸坯鼓肚或拉断，平均每月因设备-工艺不匹配导致的非计划停机达3-4次，每次停机损失约50万元此外，关键部件寿命短加剧了效率损失国内结晶器铜板平均寿命仅为800-1000炉，而国际先进水平可达1500-2000炉；拉矫辊轴承平均寿命约3000小时，频繁更换导致生产中断这些问题的根源在于“重采购、轻调试”——设备出厂时的参数未结合用户实际工况（如钢种、铸坯规格）优化，现场调试依赖经验，缺乏数据支撑

2.2智能化与自动化水平滞后，数据驱动能力弱当前，连铸机生产仍以“人工经验+简单自动化”为主，智能化程度不足具体表现为数据采集碎片化80%的企业未实现全流程数据联网，结晶器液位、拉矫力、切割温度等关键参数依赖人工巡检记录，数据滞后性达第3页共12页30分钟以上，无法实时发现异常（如结晶器液位波动超过±5mm时，人工发现后已导致2-3块铸坯缺陷）；决策依赖经验浇铸速度、过热度等工艺参数调整凭操作人员经验，不同班次、不同人员操作差异导致产品质量波动，某企业350mm板坯的成分偏差率达8%，远高于国际先进的3%；设备运维被动化缺乏预测性维护系统，设备故障多为突发，平均维修时间（MTTR）达4小时，而国际先进企业通过振动、温度传感器实时监测，可提前4-6小时预警故障，MTTR控制在

1.5小时以内

2.3生产管理流程冗余，协同效率低生产管理是连接设备与工艺的“桥梁”，但当前管理流程存在显著冗余计划排程粗放订单排程依赖人工Excel表，未考虑设备状态、换辊时间、质量要求等因素，导致“忙闲不均”——某企业因排程不合理，同一台连铸机连续生产不同钢种，换规格时调整时间长达2小时，占生产周期的15%；设备维护低效传统“事后维修”模式占比70%，设备保养计划未与生产节奏匹配，某企业因拉矫辊轴承润滑不及时，导致轴承早期磨损，被迫停机更换，年维护成本增加300万元；供应链协同不足关键备件（如结晶器振动器、切割喷嘴）采购周期长，某企业因备件短缺，停机等待时间占总停机时间的40%，严重影响产能

2.4技术创新与人才储备不足，支撑能力薄弱技术创新是效率提升的“引擎”，但国内连铸机行业存在“创新能力弱、人才结构单一”的问题第4页共12页核心技术依赖进口高端连铸机的结晶器电磁搅拌系统、板坯切割激光发生器等核心部件仍依赖西门子、FANUC等国外企业，国产化率不足30%，且技术授权费用高（占设备总价的15%-20%）；工艺模型优化不足连铸过程涉及钢水流动、凝固传热、应力应变等复杂物理过程，国内多数企业未建立高精度数学模型，工艺参数优化仍停留在“试错法”，优化周期长达1-2个月；人才断层严重既懂设备调试、又懂工艺优化、还掌握智能化技术的复合型人才缺口达40%，某企业因缺乏智能诊断工程师，工业互联网平台上线后数据利用率不足50%，无法发挥应有效能

三、2025年连铸机生产效率提升的系统方案针对上述瓶颈，2025年连铸机生产效率提升需构建“技术创新-智能升级-精益管理-人才支撑”的系统性方案，通过多维度协同发力，实现“设备更稳定、工艺更精准、管理更高效、人才更专业”的目标

3.1技术创新驱动关键环节优化与升级技术是效率提升的基础，需聚焦“设备性能优化”与“工艺参数精准化”两大方向，突破核心技术瓶颈

3.

1.1结晶器与拉矫系统的精准化改造结晶器是连铸的“心脏”，其性能直接影响铸坯质量建议从三方面优化振动系统升级采用伺服电机驱动的电液伺服振动装置，替代传统机械振动，实现振动频率（100-300次/分钟）、振幅（±2-±10mm）、负滑脱时间（0-

0.5秒）的精准控制，通过仿真模拟不同钢种（如高碳钢、不锈钢）的振动参数需求，使表面裂纹率降低50%以上；第5页共12页结晶器液位闭环控制引入同位素或电磁感应液位传感器（精度±

0.5mm），结合PLC系统实时调整钢水注入量，液位波动控制在±3mm以内，减少因液位异常导致的“漏钢”事故（某试点企业应用后，漏钢率从

0.8次/月降至

0.1次/月）；拉矫机智能压力控制采用电液比例阀与力传感器结合的控制方式，实时采集铸坯厚度、温度、材质等数据，自动生成拉矫力曲线（如高碳钢拉矫力比低碳钢高15%-20%），使铸坯鼓肚率降低60%，拉断事故减少40%

3.

1.2切割工艺智能化升级切割环节耗时占生产周期的10%-15%，需通过技术升级缩短时间、提高质量激光切割替代火焰切割在中厚板坯切割中，采用光纤激光切割（切割速度达150mm/min，是火焰切割的3倍），切口热影响区小于

0.1mm，后续轧制无需打磨，节省加工时间20%；切割参数自适应优化基于机器学习算法，分析不同钢种（如Q345B、S50C）的熔点、热传导系数，自动生成切割焦点位置、氧气压力等参数，切割精度从±2mm提升至±

0.5mm，切口质量达标率100%；多机联动协同切割采用“1台主切割+2台辅助切割”的联动模式，主切割完成后，辅助切割立即对剩余部分进行处理，切割时间缩短15%，某试点企业应用后，单流连铸机日产量提升300吨

3.2智能工厂构建数据驱动的全流程优化智能化是效率提升的“加速器”，需通过“数据采集-分析-决策”闭环，实现全流程的动态优化

3.

2.1工业互联网平台搭建第6页共12页数据是智能化的基础，需构建覆盖“设备-工艺-质量”的全流程数据中台设备层数据采集部署边缘计算网关，实时采集结晶器振动参数、拉矫机电流、切割电机转速等100+个关键参数，采样频率达10Hz，数据传输延迟100ms，解决“数据孤岛”问题；数据中台建设采用“云边协同”架构，云端部署大数据平台（如Hadoop、Spark），存储历史数据与实时数据，通过数据清洗、特征提取，构建生产数据库，支持多维度分析（如不同班次、不同钢种的效率对比）；可视化监控系统开发生产指挥大屏，实时展示关键指标（作业率、缺陷率、设备状态），当指标偏离阈值时自动预警（如结晶器铜板磨损超过

0.5mm时，系统立即推送维修工单），辅助管理人员快速决策

3.

2.2数字孪生技术深度应用数字孪生可模拟物理世界的生产过程，提前优化工艺参数，减少试错成本全流程建模在虚拟环境中构建连铸机数字孪生体，包括结晶器、二次冷却区、拉矫机等关键模块，模拟钢水凝固过程、应力应变分布，预测不同工艺参数（如二冷水量、拉速）对铸坯质量的影响；工艺参数优化通过数字孪生模拟不同浇铸速度（如

0.8-

1.2m/min）、过热度（±10-±30℃）对铸坯内部质量的影响，生成最优工艺参数组合，某企业应用后，工艺调试周期从1个月缩短至1周；第7页共12页设备故障预演模拟轴承磨损、结晶器漏水等故障场景，预测故障发展趋势（如轴承温度每升高10℃，寿命缩短20%），提前制定维护计划，某试点企业通过预演，将突发故障减少60%

3.3精益管理深化全流程降本增效管理是效率提升的“润滑剂”，需通过流程优化、供应链协同，消除冗余环节

3.

3.1TPM全员生产维护体系落地设备维护是生产连续性的保障，需从“事后维修”转向“预测性维护”设备台账数字化建立设备全生命周期档案，记录设备型号、维护记录、备件更换周期等信息，通过AI算法预测备件剩余寿命（如拉矫辊轴承剩余寿命=当前运行时间+（总寿命-已运行时间）×（当前振动值/标准振动值）），提前1-2天预警；自主维护与专业维护结合推行“操作工日点检+技术员周点检+专家月诊断”的三级维护体系，操作工每日检查设备异响、温度等基础参数，技术员每周进行油样分析、振动检测，专家每月开展设备健康评估，设备故障率降低30%；备件管理JIT化与关键备件供应商签订VMI（供应商管理库存）协议，在厂区设置备件库，实时监控备件库存水平，当库存低于安全阈值时，供应商24小时内补货，备件等待时间从15天缩短至2天

3.

3.2智能排程与供应链协同计划排程与供应链协同直接影响生产节奏，需引入智能化工具智能排程系统基于遗传算法与神经网络，综合订单需求（钢种、规格、交付期）、设备状态（可用时间、维护计划）、质量要求第8页共12页（缺陷率、成分偏差）等因素，自动生成最优排程方案（如同一钢种连续生产、换规格时间最短），某企业应用后，排程效率提升80%，换规格时间从2小时降至40分钟；供应链信息共享与上下游企业（钢坯供应商、轧钢企业）共享生产计划，实现“以需定产”，减少原料库存（某企业原料库存从15天降至7天）；与物流企业协同，优化运输路线，物流等待时间缩短30%；质量追溯体系建立“钢水成分-浇铸参数-铸坯质量”的全链条追溯系统，当铸坯出现质量问题时，通过系统快速定位原因（如结晶器液位波动、拉速过快），质量问题处理时间缩短50%

3.4人才与生态建设支撑效率持续提升人才与生态是效率提升的“软实力”，需通过培养与协同，形成长期支撑能力

3.

4.1复合型技术人才培养针对行业人才缺口，需构建“校企合作+内部培训+激励机制”的培养体系校企联合培养与高校（如东北大学、北京科技大学）共建“连铸技术实验室”，定向培养连铸工艺、智能化运维等专业人才，课程设置融合理论（钢水凝固原理、自动控制）与实践（设备调试、数据分析），毕业即能上岗；内部技能提升开展“师带徒”计划，由资深工程师带教年轻员工，传授设备调试、工艺优化经验；定期组织技能比武（如结晶器参数调试大赛、智能系统操作大赛），获奖员工给予晋升、奖金激励；第9页共12页外部专家引进从国际先进企业（如达涅利、西门子奥钢联）引进技术专家，指导核心技术攻关（如数字孪生建模、智能诊断算法），同时开展内部专家认证，培养本土技术带头人

3.

4.2产业链协同创新生态构建单打独斗难以实现技术突破，需构建“产学研用”协同创新生态联合技术攻关由龙头企业牵头（如中信重工联合东北大学、二重装备），设立“连铸机效率提升专项基金”，攻关关键技术（如国产结晶器电磁搅拌系统、高精度仿真模型），打破国外技术垄断；行业标准共建联合中国金属学会制定《连铸机生产效率评价标准》，明确作业率、缺陷率、能耗等关键指标，统一行业评价尺度，引导企业对标提升；国际合作交流组织企业参加国际连铸技术研讨会（如德国Metec、日本JFE技术交流会），引进国外先进经验（如日本新日铁的“零缺陷”生产模式），同时推动国产连铸机出口，在实践中积累技术经验

四、方案实施路径与预期效益

4.1分阶段实施计划为确保方案落地，需分三个阶段推进试点阶段（2025年1-6月）选择2-3家代表性企业（如中信重工、某地方钢铁集团），优先改造结晶器振动系统、部署智能排程系统，验证技术可行性，形成可复制的试点经验；推广阶段（2025年7-12月）在试点基础上，推广至50%以上的重点企业，完成智能工厂平台搭建、TPM体系落地，生产效率提升10%-15%；第10页共12页深化阶段（2026年1-12月）全面推广方案，实现数字孪生技术、产业链协同生态全覆盖，行业平均生产效率达到国际先进水平，作业率超90%，能耗降低15%

4.2关键绩效指标（KPI）设定通过方案实施，预期实现以下目标生产效率连铸机平均作业率从82%提升至92%，生产周期从45分钟缩短至35分钟，年产能提升15%-20%；质量与成本铸坯表面缺陷率从5%-8%降至2%以下，返工率降低50%，单位能耗从

0.35吨标准煤/吨降至

0.28吨标准煤/吨，年降本超20亿元；技术创新核心部件国产化率从30%提升至60%，工艺参数优化周期从1个月缩短至1周，数字孪生模拟准确率达90%以上

4.3风险防控与应对措施实施过程中需防范三类风险技术风险数字孪生建模难度大、数据采集不全面，可通过“小步快跑”策略，先从结晶器、拉矫机等关键模块建模，逐步扩展至全流程；成本风险设备改造投入高，可申请国家“智能制造专项”“绿色制造补贴”，同时采用“试点-效益-推广”模式，降低一次性投入；人员风险员工对智能化系统接受度低，需加强培训（如操作手册、模拟训练），设立“效率提升专项奖”，激励员工参与

五、结论与展望2025年连铸机生产效率提升是一项系统工程，需以技术创新为核心、智能升级为手段、精益管理为支撑、人才生态为保障，通过“设第11页共12页备-工艺-数据-管理”的深度融合，实现全流程效率的突破当前，国内连铸机行业正处于“从规模扩张向质量效益转型”的关键期，生产效率提升不仅能直接增强企业竞争力，更能推动钢铁工业绿色低碳发展，为我国从“钢铁大国”向“钢铁强国”跨越提供坚实支撑展望未来，随着5G、AI、数字孪生等技术的成熟，连铸机生产将向“无人化、少人化”发展——2030年前，有望实现全流程自主决策、智能运维，生产效率较2025年再提升20%，能耗降低至

0.2吨标准煤/吨以下，成为钢铁工业高质量发展的“绿色引擎”（全文约4800字）第12页共12页。