杨建平等：炼钢-连铸区段3种典型工序界面技术研究进展 1543 have become the most important research areas because of their significant effect on the high-efficient connection of mass flow among multi-process.The scope of ladle cycling control includes the monitoring of thermal state and the matching and scheduling of ladles.The task assignment and multi-crane collaborative scheduling are the most important components of crane running control and it is of great interest to research further.When operation mode optimization is considered,the improvement of furnace-caster coordinating mode based on the matching of capacity and rhythm can be regarded as the most interesting research area.It is known that the operation mode is the fundamental for ladle cycling and crane running,and moreover,the status of ladle cycling and crane running also can guide the further optimization of operation mode.Based on above analysis,this paper presented a detailed overview of progress made in the research on abovementioned three kinds of classic process interface technologies in SCCS.Further,the necessity of collaboration between process interface technologies was also illustrated,aiming at unfavorable restraints of multi-process collaborative operation.In addition,the collaboration mechanisms and schemes of all three kinds of classic process interface technologies were described in detail. Finally,it is expected that this review could offer some reference and guidance for the improvements in multi-process operation of SCCS. KEY WORDS steelmaking-continuous casting;process interface technology;ladle cycling;crane running;operation mode; collaboration 随着制造、控制、信息等技术的发展，以德国 技术.Semura与Matsuura句综述了近年来炉外精炼 “工业4.0”为代表的智能制造推动着工业生产的 技术的发展：殷瑞钰)总结了不同炉外精炼技术 转型与升级四.在此时代背景下，大力发展钢铁工 的冶金功能与适用性，并重点阐述了其对前后工 业的智能制造，是完成我国从钢铁大国向钢铁强 序运行节奏的协调缓冲作用.当前，主要从精炼工 国转型的关键.炼钢-连铸作为钢铁制造流程的核 序装置改进向、精炼工序柔性作业时间控制-、 心区段，是一个涉及多个复杂物理化学反应的气- 精炼过程及终点钢水温度调控山等方面对精炼 液-固多相共存的高温(1500~1700℃)、准连续过 工序的协调缓冲作用进行了大量研究.目前，已公 程，相比铁前与轧钢区段，其生产运行的智能化面 开发表的文献对钢包运行控制、天车运行控制和 临更大挑战.殷瑞钰院士指出实现炼钢-连铸过程 生产运行模式优化3种工序界面技术也进行了不 的智能化，需实现工序功能集合的解析-优化、工 同程度的研究，却鲜有相关研究进展的综述报道 序关系集合的协同-优化与流程工序集合的重构- 鉴于此，本文针对影响多工序衔接效率的钢包运 优化，而工序界面技术不仅是解决工序关系集合， 行控制、天车运行控制和生产运行模式优化3种 诸如传递-遗传关系、时-空配置关系、衔接-匹配 典型工序界面技术的研究进展进行综述，与此同 关系、缓冲-链接关系、信息一调控关系等协同-优 时，钢包、天车和生产运行模式分别作为物质流运 化的重要手段，对于工序功能集合的解析-优化和 行的“盛载者”、“执行者”和“驱动者”，本文将 流程工序集合的重构-优化也有着重要作用，是炼 3者在炼钢厂运行过程的行为与特征研究进展进 钢-连铸过程智能化的核心技术之一 行综合讨论，在炼钢-连铸智能化发展的大环境下 《冶金流程工程学》指出)，炼钢-连铸区段工 具有较强的应用前景与现实意义.此外，基于3种 序界面技术是指炼钢、连铸等主体工序之间的衔 工序界面技术研究进展的分析，并围绕影响炼钢 接-匹配、协调-缓冲技术及相应的装置，包括二次 连铸过程有序、稳定、准连续/连续运行的产品结 冶金（炉外精炼）工序及其装置、钢包、天车、中间 构、工序作业周期等因素，提出3种工序界面技术 包、车间平面布置和输送能力配置以及各工序和 的协同机制与协同方案，为实现钢厂各工序之间 装置的数量（能力）以及对应匹配的设计等.刘青 或钢铁制造流程各区段之间物质流的高效衔接提 等提出钢厂的运行优化应包含系统产能核算、 供参考 生产运行模式优化、钢包/天车运行控制等内容， 1钢包运行控制 是对炼钢-连铸区段工序界面技术的进一步阐述. 随着炼钢-连铸过程智能化技术发展的深入，国内 作为炼钢-连铸区段物质流运行的“盛载者”， 外冶金学者对影响炼钢-连铸区段上下游工序衔 钢包不仅是盛载、运输钢水的容器，同时也承担着 接的界面技术越发重视，主要包括炉外精炼、钢包 多种冶金功能，如钢水的合金化、吹氩等操作均在 运行控制、天车运行控制、生产运行模式优化等 钢包中进行：此外，钢包在运行过程中也起到协调have become the most important research areas because of their significant effect on the high-efficient connection of mass flow among multi-process. The scope of ladle cycling control includes the monitoring of thermal state and the matching and scheduling of ladles. The task assignment and multi-crane collaborative scheduling are the most important components of crane running control and it is of great interest  to  research  further.  When  operation  mode  optimization  is  considered,  the  improvement  of  furnace-caster  coordinating  mode based on the matching of capacity and rhythm can be regarded as the most interesting research area. It is known that the operation mode is the fundamental for ladle cycling and crane running, and moreover, the status of ladle cycling and crane running also can guide the further  optimization  of  operation  mode.  Based  on  above  analysis,  this  paper  presented  a  detailed  overview  of  progress  made  in  the research  on  abovementioned  three  kinds  of  classic  process  interface  technologies  in  SCCS.  Further,  the  necessity  of  collaboration between process interface technologies was also illustrated, aiming at unfavorable restraints of multi-process collaborative operation. In addition, the collaboration mechanisms and schemes of all three kinds of classic process interface technologies were described in detail. Finally,  it  is  expected  that  this  review  could  offer  some  reference  and  guidance  for  the  improvements  in  multi-process  operation  of SCCS. KEY  WORDS    steelmaking-continuous  casting； process  interface  technology； ladle  cycling； crane  running； operation  mode； collaboration 随着制造、控制、信息等技术的发展，以德国 “工业 4.0”为代表的智能制造推动着工业生产的 转型与升级[1] . 在此时代背景下，大力发展钢铁工 业的智能制造，是完成我国从钢铁大国向钢铁强 国转型的关键. 炼钢–连铸作为钢铁制造流程的核 心区段，是一个涉及多个复杂物理化学反应的气− 液−固多相共存的高温（1500～1700 ℃）、准连续过 程，相比铁前与轧钢区段，其生产运行的智能化面 临更大挑战. 殷瑞钰院士指出实现炼钢–连铸过程 的智能化，需实现工序功能集合的解析–优化、工 序关系集合的协同–优化与流程工序集合的重构– 优化，而工序界面技术不仅是解决工序关系集合， 诸如传递–遗传关系、时–空配置关系、衔接–匹配 关系、缓冲–链接关系、信息–调控关系等协同–优 化的重要手段，对于工序功能集合的解析–优化和 流程工序集合的重构–优化也有着重要作用，是炼 钢–连铸过程智能化的核心技术之一[2] . 《冶金流程工程学》指出[3] ，炼钢–连铸区段工 序界面技术是指炼钢、连铸等主体工序之间的衔 接–匹配、协调–缓冲技术及相应的装置，包括二次 冶金（炉外精炼）工序及其装置、钢包、天车、中间 包、车间平面布置和输送能力配置以及各工序和 装置的数量（能力）以及对应匹配的设计等. 刘青 等[4] 提出钢厂的运行优化应包含系统产能核算、 生产运行模式优化、钢包/天车运行控制等内容， 是对炼钢–连铸区段工序界面技术的进一步阐述. 随着炼钢–连铸过程智能化技术发展的深入，国内 外冶金学者对影响炼钢–连铸区段上下游工序衔 接的界面技术越发重视，主要包括炉外精炼、钢包 运行控制、天车运行控制、生产运行模式优化等 技术. Semura 与 Matsuura[5] 综述了近年来炉外精炼 技术的发展；殷瑞钰[3] 总结了不同炉外精炼技术 的冶金功能与适用性，并重点阐述了其对前后工 序运行节奏的协调缓冲作用. 当前，主要从精炼工 序/装置改进[6]、精炼工序柔性作业时间控制[7−8]、 精炼过程及终点钢水温度调控[9−11] 等方面对精炼 工序的协调缓冲作用进行了大量研究. 目前，已公 开发表的文献对钢包运行控制、天车运行控制和 生产运行模式优化 3 种工序界面技术也进行了不 同程度的研究，却鲜有相关研究进展的综述报道. 鉴于此，本文针对影响多工序衔接效率的钢包运 行控制、天车运行控制和生产运行模式优化 3 种 典型工序界面技术的研究进展进行综述，与此同 时，钢包、天车和生产运行模式分别作为物质流运 行的“盛载者”、“执行者”和“驱动者” ，本文将 3 者在炼钢厂运行过程的行为与特征研究进展进 行综合讨论，在炼钢–连铸智能化发展的大环境下 具有较强的应用前景与现实意义. 此外，基于 3 种 工序界面技术研究进展的分析，并围绕影响炼钢– 连铸过程有序、稳定、准连续/连续运行的产品结 构、工序作业周期等因素，提出 3 种工序界面技术 的协同机制与协同方案，为实现钢厂各工序之间 或钢铁制造流程各区段之间物质流的高效衔接提 供参考. 1    钢包运行控制 作为炼钢–连铸区段物质流运行的“盛载者”， 钢包不仅是盛载、运输钢水的容器，同时也承担着 多种冶金功能，如钢水的合金化、吹氩等操作均在 钢包中进行；此外，钢包在运行过程中也起到协调 杨建平等： 炼钢–连铸区段 3 种典型工序界面技术研究进展 · 1543 ·