机电一体化技术在冶金行业的应用策略探究

1. 连铸系统中的温度、位移智能监测与反馈控制

连铸系统是冶金生产中钢水凝固成型的关键环节，其温度与位移控制精度直接影响铸坯质量与连铸效率。机电一体化系统通过集成红外测温仪、激光位移传感器与高响应控制器，实现铸流区域、结晶器及二冷区的温度场实时监测。系统可根据测得温度数据，自动调节冷却水喷淋强度与气体冷却参数，确保钢水在最佳温区内完成定型，从而防止裂纹与表皮粘结等缺陷产生。

为实现位移闭环控制，智能伺服驱动系统与位置传感器协同工作，对结晶器振动位移、钢坯拉矫位置、滑动平台行程等参数进行高频采集与运算。控制系统根据实时数据与工艺设定值进行比对，一旦偏差超过预设阈值，立即触发反馈调节信号，实现导轨矫直器、液压推杆等设备的自适应调整。该控制机制可有效提升铸坯的尺寸一致性与表面平整度，减少人为干预对生产稳定性的影响。

2. 热轧线中的自动张力控制与速度协调控制

热轧生产过程中，板带材在多个轧机机架间的张力与速度协调控制是影响产品厚度均匀性与板形质量的核心因素。机电一体化控制系统通过在各轧制单元安装张力传感器、速度编码器及液压调节装置，实现对轧制张力的动态感知与实时调控。系统内置的自适应控制算法可根据带钢材质、厚度与轧制节奏，自动调整上下游轧机的线速度与传动电机转矩输出，确保板材在轧制过程中保持恒张力运行状态。

速度协调控制模块以主轧机为基准，依托精密伺服系统与矢量控制技术，实现多电机联动运行。系统不仅在各道次间保持恒定轧制节奏，还能针对因负载变化产生的速度扰动进行补偿，防止拉断、鼓包等质量事故发生。通过引入人工智能算法与轧制模型自学习机制，系统能对不同钢种的轧制行为进行识别与参数修正，大幅提高生产效率与控制精度。

3. 冶金起重设备中的自动定位与故障诊断

冶金车间起重设备承担着钢水包、钢卷与铸坯的吊运任务，对安全性、精确性和响应速度提出极高要求。机电一体化系统在该类起重机中集成高精度编码器、无线定位装置与图像识别模块，构建三维定位模型。控制系统根据轨道位置与目标工位坐标，实现小车运行、吊钩升降与旋转动作的同步协调，使其在复杂环境中完成精准搬运与定位作业。

自动定位系统采用激光测距与 RFID 技术协同运行，可实时获取起重机与物料的相对位置，并自动匹配料位编号与目标区域，避免了传统依赖人工操作的误差与延迟。结合防摇控制算法与起重轨迹优化路径，系统可实现吊物平稳移动、柔性着落，提升运行效率并降低事故隐患。在安全控制方面，机电系统与 PLC 互锁回路配合，当检测到轨迹偏差或负载异常时自动触发制动与报警机制，保障人机安全。

4. 节能环保系统中的电气一体化控制应用

冶金行业在高耗能、高排放背景下对节能减排系统提出迫切需求，机电一体化控制技术在烟气治理、余热回收、除尘设备等环节中发挥着核心作用。以高炉除尘系统为例，通过变频器控制风机转速、PLC 调节电动阀门开度，系统可根据烟气浓度与流量变化实现动态调节，既保障排放达标，又优化能源使用结构。该类系统依托多参数联动控制与工况识别算法，可实现高精度反馈闭环调节。

在高温余热利用方面，机电一体化系统通过温度传感器与压力传感器构建热能回收动态模型，对废热锅炉、热风炉及回转窑的换热效率进行实时监控与调节。通过对热交换设备启停逻辑与运行时序的智能管理，实现冶金企业能源回收率的最大化。数据显示，部分冶金企业在引入该系统后，吨钢电耗下降 5% 以上，能源综合利用率显著提升。

系统还可接入环保在线监测平台，实现对 SO₂ 、 NOx 、颗粒物等关键指标的连续跟踪。一旦监测值逼近限值，系统将自动优化燃烧参数或调整原料配比，提前规避超排风险。此外，模块化设计使得节能控制系统可根据车间布局灵活组网部署，适用于高炉、转炉与精炼炉等多工艺段集成控制，支撑企业构建低碳冶金工厂目标。

5. 仓储与物流中的自动输送与信息集成管理

冶金企业原材料、半成品与成品的仓储与输送流程复杂，涉及重物、多路径、连续性强等特点，传统人工搬运效率低、误差大、成本高。通过部署机电一体化输送系统，集成电控轨道车、自动分拣机械臂、堆垛机与 AGV 小车，可实现入库、出库、移载等环节的全流程自动化。该系统通过激光导航、视觉识别与电子标签等技术，精准识别物料类型、尺寸与目标库位，极大提高作业效率与准确率。

控制平台通过 MES 与 WMS 系统无缝对接，自动生成物料流转任务并推送至各运输单元，确保物流路径最优、设备协调顺畅。在重型成品运输中，AGV 车队通过多车协同算法，可自动避障与调度，避免拥堵与重复搬运问题。仓储管理端则通过 RFID 与条码系统实时跟踪库存状态，实现动态盘点、库存预警与智能补货策略，提高库存周转率与空间利用率。

在数据集成方面，系统可将物料数据、工艺信息与追溯码绑定，实现物料生命周期管理与异常追溯。通过引入 AI 调度引擎与数字孪生平台，物流系统可进行运输模拟与瓶颈预测，提前优化人员调度与设备检修周期，提升整体运营弹性。该方案已在多个钢铁企业的原料场与成品库中成功落地，帮助企业实现了物流效率提升 30% 以上，显著增强了企业的柔性制造与智能运营能力。

结束语

机电一体化技术已成为推动冶金行业智能化升级与生产效率跃升的关键驱动力。通过对多个工艺环节的深度融合应用，可以明显看出该技术在提升流程稳定性、降低能耗损耗与优化管理模式等方面具有综合效益。研究显示，从连铸温度控制到热轧张力协调，从起重定位系统到智能输送物流，机电一体化系统不仅提升了冶金装备的自动运行水平，还加强了生产数据的获取与利用能力，为后续的工艺优化与智能决策提供了重要基础。尽管在系统兼容性、标准化接口、数据安全与专业人才储备等方面仍存在挑战，但其技术成熟度与应用前景已在实践中得到广泛验证。未来，应进一步加强行业间协同研发，推动标准体系建设，持续提升系统智能化水平，以加快构建面向未来的高效、柔性、绿色冶金制造体系。

参考文献

[1] 任健, 侯尹. 机电一体化技术在智能机械装备上的应用及趋势思考 [J]. 全面腐蚀控制 , 2025, 39 (05): 78- 80.

[2] 于久洋 . 机电一体化技术在钢铁行业中的应用 [J]. 冶金与材料 ,2024, 44 (12): 103- 105.

[3] 吴展东 . 浅析机电一体化技术的发展及其在钢铁行业中的应用[J]. 冶金与材料 , 2024, 44 (06): 10- 12.