劉月蘋 彭璇 趙金勇 王志偉 劉冬旺 曹泳

摘 要：鋼鐵工業(yè)是我國國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和實現(xiàn)工業(yè)化的支柱產(chǎn)業(yè)，同時也是能源消耗和大氣污染物排放大戶，是我國節(jié)能減排工作的重點。鋼鐵企業(yè)作為高能耗的行業(yè)，從板坯至鋼卷，存在升溫→降溫→升溫的過程，期間有大量的能量損失。提高能源利用效率，降低生產(chǎn)單耗，提升能源價值，不僅可以貫徹落實節(jié)約資源和保護環(huán)境基本國策，堅持綠色發(fā)展理念，而且可以大幅降低生產(chǎn)成本，提高效率，增強企業(yè)發(fā)展的內(nèi)生動力，提升企業(yè)核心競爭力，保持企業(yè)的生機和活力。

關(guān)鍵詞：節(jié)能；熱送；降耗

MANAGEMENT PRACTICE OF ENERGY SAVING AND CONSUMPTION REDUCTION IN STEEL ROLLING PROCESS OF SHOUGANG

Liu Yueping? ? Pen Xuan? ? Zhao Jinyong? ? Wang Zhiwei? ? Liu Dongwang? ? Cao Yong

（Shougang Qianan Iron＆Steel Company? ? Qianan? ? 064400， China）

Abstract：The iron and steel industry is an important foundation industry of Chinese national economy and the pillar industry of realizing industrialization，and it is also the large user of energy consumption and air pollutants emission，which is the focus of our energy saving and emission reduction work. As an industry with high energy consumption，iron and steel enterprises， from slab to steel coil， there is a process of heating up， cooling down and heating up，during which there is a large amount of energy loss. Improve the efficiency of energy utilization，reduce the production consumption，promote energy value，not only can implement the resource conservation and environmental protection basic national policy，adhere to the concept of green development，but also can greatly reduce the production cost，improve efficiency，enhance the endogenous driving force of the development of the enterprise， promote enterprise's core competitiveness，maintain the vigor and vitality of the enterprise.

Key words：energy saving; hot delivery; consumption

0? ? 引? ? 言

首鋼股份鋼軋工序節(jié)能降耗管理的探索，旨在減少煉鋼板坯入熱軋加熱爐前的過程溫降，提升板坯周轉(zhuǎn)效率，縮短板坯傳擱時間，提高板坯入熱軋加熱爐的溫度[1]。進而降低熱軋加熱爐能耗，提升板坯加熱均勻性、縮短熱軋加熱爐在爐時間，減少氧化燒損，提升熱軋軋制過程穩(wěn)定性及最終產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品成材率和產(chǎn)量[2]。

1? ? 背景與現(xiàn)狀

1.1? ? 企業(yè)踐行環(huán)境經(jīng)營戰(zhàn)略的必然選擇

中國目前正處于經(jīng)濟和社會發(fā)展轉(zhuǎn)型期，處于生態(tài)環(huán)境保護的攻堅期、關(guān)鍵期和轉(zhuǎn)型期。鋼鐵企業(yè)作為高能耗、高污染的行業(yè)，必須緊緊圍繞國家節(jié)能減排發(fā)展戰(zhàn)略，全面貫徹落實節(jié)約資源和保護環(huán)境基本國策，堅持綠色發(fā)展理念，滾動實施“綠色行動計劃”，努力提高能源利用效率，降低生產(chǎn)單耗，提升能源價值，支撐環(huán)境經(jīng)營戰(zhàn)略的實施[3]。

1.2? ? 企業(yè)提高綜合競爭力的客觀要求

近年來，我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展出現(xiàn)重大戰(zhàn)略轉(zhuǎn)折，進入以結(jié)構(gòu)調(diào)整、提升經(jīng)營質(zhì)量、增強盈利能力、實現(xiàn)環(huán)境友好為主線的新階段。由于產(chǎn)能嚴(yán)重過剩導(dǎo)致鋼材價格持續(xù)下跌，企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營困難，行業(yè)整體效益大幅下滑。因此，為防范和降低企業(yè)經(jīng)營風(fēng)險，提高在惡劣經(jīng)濟環(huán)境中的生存能力，打贏國際國內(nèi)兩大市場突圍戰(zhàn)，必須要苦練內(nèi)功，通過持續(xù)開展降本增效活動增強企業(yè)發(fā)展的內(nèi)生動力，提升企業(yè)核心競爭力，保持企業(yè)的生機和活力。

1.3? ? 企業(yè)精益管理水平的價值體現(xiàn)

隨著鋼鐵市場競爭白熱化的同時，客戶對鋼鐵產(chǎn)品的需求也從按標(biāo)準(zhǔn)大規(guī)模訂貨，轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗥贩N、多規(guī)格、小批量、個性化條件訂貨。例如：首鋼股份熱軋作業(yè)部每月訂單70萬t，約 5 000個訂單行項目。不同鋼種規(guī)格有著不同的技術(shù)要求，訂單的多樣化，增加了訂單兌現(xiàn)的難度，過程中煉鋼澆鑄生產(chǎn)的板坯溫度約900 ℃，而板坯入加熱爐平均溫度僅為320 ℃，期間有大量的熱能損失。因此，怎么將生產(chǎn)出的板坯快速入熱軋加熱爐，是每個鋼鐵企業(yè)工作者研究的重要課題，作為其評價指標(biāo)的板坯熱裝熱送率，則直接反映出企業(yè)的精益管理水平。板坯熱裝熱送比例的提升不僅能大幅節(jié)能降耗，還具有提高成材率，提高生產(chǎn)率，優(yōu)化產(chǎn)品性能等多項優(yōu)勢。首鋼股份2018年400 ℃口徑熱裝熱送率為39.7%，距先進企業(yè)有較大的差距，急需通過靈活、高效的管理創(chuàng)新方法開展相關(guān)工作，達到指標(biāo)提升的目標(biāo)[4]。

2? ? 管理探索

首鋼股份鋼軋工序是通過開發(fā)高效系統(tǒng)、降低板坯庫管控、合理使用設(shè)備、優(yōu)化計劃排程等各類管理創(chuàng)新方法，打破傳統(tǒng)思維，使?jié)茶T的板坯快速入熱軋加熱爐，達到節(jié)能降耗的目的[5]。

一是采用信息化技術(shù)，依托新上線的產(chǎn)銷系統(tǒng)平臺，結(jié)合生產(chǎn)管理人員的多年經(jīng)驗，支撐了多個創(chuàng)新型想法實施，開發(fā)了板坯品質(zhì)判定系統(tǒng)和構(gòu)建了鋼軋計劃一體化排程新模式，大幅解放了人力物力，提升了工作效率，有利于一貫制生產(chǎn)組織管理。同時，構(gòu)建板坯庫存管理體系，建立物料標(biāo)準(zhǔn)化周期管理機制，實現(xiàn)板坯物料的精準(zhǔn)管控，支撐了降庫工作的開展，達到縮短板坯傳擱時間和提升板坯周轉(zhuǎn)效率的目的。

二是圍繞現(xiàn)有設(shè)備，用最小的投資換取最大的回報。選取使用率較低的保溫爐設(shè)備，重點從職責(zé)劃分優(yōu)化、規(guī)范鋼種使用要求、更換燒嘴及燃燒介質(zhì)等方式，達到提高使用效果及使用量的需求，大幅的提升了硅鋼的熱裝熱送率。在此基礎(chǔ)上，針對仍存在的保溫爐空燒、浪費現(xiàn)象，組織建立并實施動態(tài)點火控制機制，大幅減少了燃?xì)鈸p耗。

三是基于現(xiàn)代化生產(chǎn)管理理論，創(chuàng)造性提出“熱清坯虛擬排產(chǎn)”理念，解決了這一行業(yè)難題。在煉鋼組爐組澆中融入軋制計劃規(guī)則，創(chuàng)造多種組合模式，實現(xiàn)鋼軋計劃聯(lián)排，縮短板坯傳擱時間，增加煉鋼與熱軋計劃匹配性。

2.1? ? 開發(fā)高效系統(tǒng)，提高生產(chǎn)效率

1）遷順煉鋼品質(zhì)判定系統(tǒng)的現(xiàn)狀。

首鋼股份2010年開始汽車板產(chǎn)量直線上升，由于汽車板的產(chǎn)品特性要求煉鋼工序保證較高的潔凈度控制水平，2012年搭建了自動判級體系。但是，這個判級系統(tǒng)的設(shè)計理念為從轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)開始一直到鑄坯切割完畢，所有數(shù)據(jù)全部收集完畢后才能完成全部判級，且過程人工操作較多，實際完成判級時間為3 h左右，滯后性明顯，效率低下，影響后續(xù)排產(chǎn)。在此情況下，需要搭建新的品判模型，優(yōu)化判級及質(zhì)量處置規(guī)則，實現(xiàn)訂單與鑄坯關(guān)聯(lián)，縮短判級時間[2]。

遷鋼原汽車板判級系統(tǒng)采用蒂森技術(shù)支持判定規(guī)則，汽車板判級包含Q1～Q36共計36個判定條件，由汽車板判級系統(tǒng)QM按照規(guī)則將鑄坯自動匹配為10級～14級，最終完成需經(jīng)過預(yù)判、初判、終判共計三個環(huán)節(jié)，判定準(zhǔn)確率差，最終判定完成需要3 h以上。

通過消化前期蒂森技術(shù)支持及遷順近十年汽車板生產(chǎn)經(jīng)驗，同時借鑒寶鋼模型經(jīng)驗，對現(xiàn)有汽車板判定規(guī)則和流程進行整合優(yōu)化和系統(tǒng)創(chuàng)新，優(yōu)化原有鑄坯等級判定規(guī)則，建立爐次異常代碼基準(zhǔn)、鑄坯異常代碼基準(zhǔn)、鋼種質(zhì)量等級基準(zhǔn)、爐次異常代碼處置基準(zhǔn)、鑄坯異常代碼處置基準(zhǔn)、位置坯改鋼基準(zhǔn)、異鋼種連澆改鋼基準(zhǔn)，依托以上基準(zhǔn)開發(fā)爐次判定系統(tǒng)和鑄坯判定系統(tǒng)兩大判定模塊，實現(xiàn)所有鑄坯帶單生產(chǎn)，質(zhì)量等級時時在線判定、在線處置，消除了熱坯清理等坯、人工核對、人工評審等系列效率低下問題，新的品判模型的開發(fā)有效地帶動了首鋼汽車板品種質(zhì)量的進一步提升。

工藝開發(fā)前，板坯切割完畢需3 h才能具備排產(chǎn)條件。通過新品判系統(tǒng)搭建，平均1 h就具備排產(chǎn)條件。比之前縮短了2 h，按照堆垛過程中板坯每小時溫降15 ℃考慮，可提高板坯熱裝溫度約為30 ℃。

2）遷順煉鋼品質(zhì)判定系統(tǒng)開發(fā)與創(chuàng)新。

2019年之前，首鋼股份合同兌現(xiàn)主要采用分段式管理，需人工進行產(chǎn)能平衡。計劃排程人員根據(jù)訂單安排煉鋼澆次生產(chǎn)，且為系統(tǒng)外Excel版澆次計劃，板坯下線時均無訂單，直到熱軋計劃編制時，四班計劃員根據(jù)板坯明細(xì)與訂單明細(xì)一一人工比對，再進行板坯塊塊“掛單”操作。鋼軋計劃脫節(jié)，無銜接，排產(chǎn)人員工作量大且效率低下，不利于一貫生產(chǎn)管理，也不利于嚴(yán)格按合同組織生產(chǎn)[6]。

2019年年初，首鋼股份投入新產(chǎn)銷系統(tǒng)，依托新制造系統(tǒng)，結(jié)合首鋼股份實際情況，構(gòu)建了鋼軋計劃一體化排程新模式和開發(fā)了板坯品質(zhì)判定系統(tǒng)，大幅解放了人力物力，提高了生產(chǎn)效率。鋼軋一體化作業(yè)計劃更好地實現(xiàn)了煉鋼-連鑄-軋制聯(lián)動作業(yè)，解決了板坯脫掛單、生產(chǎn)接續(xù)難以把控的痛點，大幅降低了計劃員的工作強度，提升了排程效率，增加了計劃單的合理性，每一個計劃單純排程時間減少1 h以上。

2.2? ? 降低板坯庫存，提升周轉(zhuǎn)效率

板坯庫存與熱裝熱送呈反比關(guān)系。2018年首鋼股份板坯庫存日均6.47萬t，板坯下線至入加熱爐的平均傳擱時間91.4 h，板坯周轉(zhuǎn)率低下，無單板坯較多，板坯庫存控制缺乏規(guī)范性管理，極大影響板坯熱裝熱送率的提升。

1）建立物料標(biāo)準(zhǔn)化周期管理機制。

針對板坯庫存缺乏規(guī)范性管理問題，對板坯庫各個物料狀態(tài)制定標(biāo)準(zhǔn)化周期，對每一物料增加物料狀態(tài)持續(xù)時間，實現(xiàn)了各物料狀態(tài)持續(xù)時間的監(jiān)控和管理，制定每一物料狀態(tài)處理時限及負(fù)責(zé)人。同時，在產(chǎn)銷系統(tǒng)及經(jīng)營決策支持系統(tǒng)開發(fā)系列庫存管控報表，對板坯實時庫存實現(xiàn)精準(zhǔn)管控[7]。

2）建立超期物料消化機制。

煉鋼工序生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生頭尾坯、換水口坯、混澆坯等各類非穩(wěn)態(tài)坯，占板坯總量的10%左右，此類非穩(wěn)態(tài)坯大多以余材狀態(tài)存在，無法按照期貨合同消化。大量非穩(wěn)態(tài)板坯的產(chǎn)出導(dǎo)致庫存積壓，傳統(tǒng)方式采用定期軋制無單帶出品進行物料消化，消化方式較為被動，導(dǎo)致鋼軋工序銜接能力降低，經(jīng)營效益下降。開發(fā)建立頭尾坯/非穩(wěn)態(tài)坯期貨合同，拓展產(chǎn)品渠道，規(guī)范產(chǎn)品鋼種規(guī)格，變被動消化為主動銷售，即提高了板坯周轉(zhuǎn)效率，提升鋼軋工序銜接能力，有效盤活閑置資源，提高噸鋼產(chǎn)品附加值。

3）建立非穩(wěn)態(tài)坯消化機制。

煉鋼正常的生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生頭尾坯、換水口坯、混澆坯等各類非穩(wěn)態(tài)坯，占板坯總量的10%左右，此類板坯大多對不上正式訂單。前期采用定期軋制無單帶出品方式進行消化，消化方式較為被動，板坯傳擱時間長。通過產(chǎn)銷協(xié)同工作推進，拓展產(chǎn)品渠道，規(guī)范產(chǎn)品鋼種規(guī)格，建立“QPA_遷順頭尾坯/京唐非穩(wěn)態(tài)坯期貨合同”合同類別，隨產(chǎn)生隨消化，被動消化變?yōu)橹鲃榆堉疲坏岣吡税迮飨?，提升板坯周轉(zhuǎn)率，提高噸鋼產(chǎn)品附加值。

4）建立板坯庫存精準(zhǔn)管控機制。

板坯庫存的合理值是多少，一直是生產(chǎn)組織人員重點研究的問題。結(jié)合首鋼股份多年生產(chǎn)管理經(jīng)驗，通過每日熱裝熱送及四班排產(chǎn)合理性分析，摸索出最佳板坯庫存為3萬～3.5萬t。每日生產(chǎn)協(xié)調(diào)會中，在保證計劃單排產(chǎn)合理以及熱軋產(chǎn)線連續(xù)的前提下，通過品種排產(chǎn)優(yōu)化、資源平衡、檢修動態(tài)調(diào)整等手段持續(xù)精準(zhǔn)管控板坯庫存，保證其合理性。

2.3? ? 新建保溫設(shè)備，支撐熱送提升

為了適應(yīng)取向硅鋼和中高牌號無取向硅鋼的成批軋制、溫裝入爐的要求，以及高碳、高合金鋼等特殊鋼種的溫裝需求。2009年熱軋作業(yè)部在二煉鋼板坯庫新建8座保溫爐，爐內(nèi)裝有燒嘴并長期燃燒用于鑄坯的保溫。板坯庫空冷板坯傳擱時間12 h入加熱爐基本能達到400 ℃，而保溫爐物料傳擱時間35 min入加熱爐基本能達到400 ℃，保溫效果提升顯著。

2.4? ? 建立虛擬排程，消除熱清短板

汽車外板表面質(zhì)量要求很高，進而要求對應(yīng)的板坯表面質(zhì)量高。首鋼股份在一煉鋼板坯庫有專門的板坯火焰清理機，在使用中發(fā)現(xiàn)熱清坯的熱裝熱送率極低，僅為10%左右，而整個產(chǎn)線產(chǎn)品平均熱送率已達50%，汽車外板訂單每月約4萬t，這一問題亟待解決。

1）熱清坯熱裝熱送率低原因分析。

首先，熱清坯較普通板坯增加了一個機清工藝，整體流程及判定時間長。

其次，汽車外板需夠一定數(shù)量方可排產(chǎn)，即板坯判定完成一定數(shù)量才具備排產(chǎn)條件，板坯傳擱時間長。

然后，機清工藝流程長，機清輥道運行總長度298 m，整個工藝流程需耗時33 min，其中鑄坯運輸28 min，清理5 min。機清過程溫度損失多，純清理過程中的水冷導(dǎo)致板坯溫降約110 ℃。

最后，普通板坯在板坯庫堆垛碼放，廠房溫度偏高，而熱清坯機清期間無保溫設(shè)備，機清生產(chǎn)整個流程都是無保溫狀態(tài)，且周圍環(huán)境較為空曠，過程中溫度損失多。

2）熱清坯虛擬排程。

由于上述因素的存在，導(dǎo)致熱清坯從板坯澆鑄開始至機清質(zhì)量判定完成平均時間為6.1 h，而熱清坯在庫時間6.1 h時，板坯當(dāng)時的溫度達到熱送400 ℃標(biāo)準(zhǔn)的比例僅約20%。

通過提出“熱清坯虛擬排程”，即對板坯收池條件限制性放開，板坯下線默認(rèn)判定合格，使機清坯的在制品等待狀態(tài)板坯具備可排產(chǎn)功能，實現(xiàn)了板坯下線后，機清與排產(chǎn)同步進行，創(chuàng)造了計劃排程史上里程碑式的變革。

2.5? ? 推進排程優(yōu)化，實現(xiàn)直裝計劃

板坯直裝指的是板坯生產(chǎn)完成后不下線直接入加熱爐，為板坯傳擱時間最短的生產(chǎn)組織模式。2019年年初開始推進板坯直裝，期間解決了產(chǎn)銷和PES物料信息不同步、煉鋼PES上料信息未反饋等一系列系統(tǒng)問題， 下半年實現(xiàn)直裝功能的全貫通。生產(chǎn)組織上從計劃的角度提前預(yù)排熱軋軋制計劃，實現(xiàn)了煉鋼和熱軋的生產(chǎn)計劃聯(lián)動，煉鋼產(chǎn)出實物后在系統(tǒng)中照合替換，替換成功后實物裝入加熱爐產(chǎn)出完成軋制。同時，完成直裝操作流程制定，規(guī)范崗位操作[8]。

3? ? 結(jié)? ? 語

1）通過開發(fā)高效系統(tǒng)、降低板坯庫管控、合理使用設(shè)備、優(yōu)化計劃排程等各類管理創(chuàng)新方法，首鋼股份熱裝熱送率呈穩(wěn)步攀升趨勢，升幅67.32%，年度節(jié)約的燃?xì)猱a(chǎn)生的發(fā)電效益數(shù)千萬元。

2）推動了板坯庫存的降低，大幅提升了板坯周轉(zhuǎn)率，減少了資金占用。板坯庫齡時間降幅65.86%；板坯日均庫存降幅55.18%。

3）熱裝熱送率的提高大幅減少板坯加熱爐在爐時間，提升了工序產(chǎn)量。項目實施以來，熱軋板坯加熱爐平均在爐時間降幅5.72%。

4）熱裝熱送率的提高可有效提升板坯加熱均勻性，提升熱軋軋制過程穩(wěn)定性及最終產(chǎn)品質(zhì)量，增加首鋼股份產(chǎn)品的競爭力。

參考文獻

[1]? ? 張兆萍.連鑄坯熱送熱裝工藝在寬厚板產(chǎn)線的應(yīng)用[J]. 山東冶金，2017，39（3）：18-20.

[2]? ? 李偉，祝和利，賴泉培.提高鑄坯熱送熱裝率的實踐[J]. 廣西節(jié)能，2022（2）：55-57.

[3]? ? 李煒華，商存亮，邵玉紅.板坯熱送熱裝工藝在安鋼的實踐[J]. 寬厚板，2002（5） ：20-21.

[4]? ? 孟秀梅，何東穎，陸曉旭，等.唐鋼連鑄坯熱送熱裝實踐[J]. 冶金能源，2003（2）：20-23.

[5]? ? 張兆萍.連鑄坯熱送熱裝工藝在寬厚板產(chǎn)線的應(yīng)用[J]. 山東冶金，2017（3）：18-19，22.

[6]? ? 王新平.應(yīng)用連鑄坯熱送熱裝技術(shù)節(jié)能降耗增產(chǎn)能[J]. 能源研究與利用，2007（6）：17-20.

[7]? ? 于宏偉.熱送熱裝工藝的研究[J]. 寬厚板，2011，17（2）：4-7.

[8]? ? 蔣揚虎，肖坤偉，王德倉，等.連鑄坯熱送熱裝工藝熱技術(shù)概述[J]. 武鋼技術(shù)，1998（7）：20-24.