郝偉哲，張偉龍，胡 敏，李 陽，王立永，蔣同祥

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司，河北 唐山 063200）

0 引言

隨著煉鋼工藝水平和過程控制能力的不斷提高，煉鋼到連鑄整個生產(chǎn)流程逐步發(fā)展成為多層次、多維數(shù)、多目標的體系[1]。由于市場競爭日益激烈，既要重視工藝水平和過程控制能力的同時也要實現(xiàn)高效生產(chǎn)，保證產(chǎn)量和品種能夠有效、穩(wěn)定兌現(xiàn)[2]，而最優(yōu)的生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)調(diào)度[3]便是能否在現(xiàn)有的條件下最大限度兌現(xiàn)產(chǎn)量和品種的關鍵。

首鋼京唐鋼鐵項目是國務院批復的首鋼搬遷的重要承載工程，是國家“十一五”規(guī)劃重點項目，具備年產(chǎn)1 500 萬t 鐵、鋼、材的綜合生產(chǎn)能力，是一個流程緊湊、裝備大型、技術先進、循環(huán)經(jīng)濟、臨?？扛?、自主創(chuàng)新的新一代鋼鐵夢工廠。公司一期煉鋼廠目前建有4 座KR 脫硫裝置、2 座300 t 脫磷轉爐、3 座300 t脫碳轉爐、2 座雙工位RH 精煉站、1 座CAS 精煉站、1 雙工位座LF 爐、4 臺板坯連鑄機（2 臺2 150 mm，2臺1 650 mm），如圖1 所示。產(chǎn)品涉及汽車外板、高強DP鋼、家電板、鍍錫板、車輪鋼、管線鋼、工程機械用鋼等，隨著3 號高爐投產(chǎn)，鐵水產(chǎn)能穩(wěn)步提升，日產(chǎn)鐵水突破4 萬t。如何實現(xiàn)澆次排產(chǎn)模式最優(yōu)，進一步釋放產(chǎn)能，既能滿足多樣化品種生產(chǎn)需求，又能實現(xiàn)爐產(chǎn)量提高，成為煉鋼生產(chǎn)組織中面臨的重要難題。

圖1 京唐煉鋼流程圖

1 煉鋼排產(chǎn)主要影響因素分析

通過對煉鋼生產(chǎn)過程剖析，從下達訂單到組織交貨流程分解，分析出煉鋼排產(chǎn)主要受鐵水條件、合同交貨周期、澆次斷面及鋼種拉速、鑄機檢修及功能精度所影響。

1.1 鐵水條件

京唐公司一期冶煉品種主要是低硫、低硅鋼種，而鐵水條件對鋼種的冶煉有著較大的影響，因此對鋼種的排產(chǎn)也產(chǎn)生了一定影響。

鐵水條件主要是指鐵水中C、Si、Mn、P、S 的含量以及鐵水進站溫度情況，而影響排產(chǎn)的主要因素為鐵水Si、S 含量和進站溫度，由于鐵水的Si、S 含量和進站溫度不同，對處理周期和鋼種的要求均有所不同。因此，為保證澆次計劃可以順利連續(xù)冶煉，在排產(chǎn)過程中，需要對不同Si、S 含量和進站溫度的鐵水均要有所考慮和調(diào)整。具體影響如下：

1）由于大部分鋼種均需要低硫控制，當進站鐵水w（S）在0.08%以上時，KR 處理周期長，脫硫效果差，將不利于非LF 工藝低S 鋼種（w（S）≤0.01%）澆次的排產(chǎn)，當w（S）超出判定要求時容易造成鋼的熱脆現(xiàn)象，降低鋼的機械性能[4-8]，不利于鋼材的機械加工。

2）當鐵水w（Si）≥0.07%或者鐵水溫度≤1 380 ℃時，均會大幅增加提溫劑和石灰消耗，容易引起噴濺，造成處理時間延長、鋼水質(zhì)量下降，影響低Si 品種和重點品種的兌現(xiàn)。

因此，澆次排產(chǎn)要充分考慮高爐鐵水條件波動影響，高爐檢修時的停、送風信息掌控以及澆次調(diào)整方法至關重要。

1.2 合同交貨周期

京唐公司合同客戶群體廣，產(chǎn)品結構多元化，多規(guī)格、小批量訂單越來越凸顯，為滿足客戶的合同要求，澆次排產(chǎn)要與合同時限遙相呼應。每個合同客戶均有不同的交貨周期和質(zhì)量檢查周期，同時合同訂單的需求量也存在差異，煉鋼排產(chǎn)要秉著產(chǎn)量的最大化、合同兌現(xiàn)的及時性和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的原則進行排產(chǎn)，因此會造成煉鋼排產(chǎn)的難度增大。

1.3 澆次斷面及鋼種拉速

根據(jù)合同需求，每個訂單都對斷面有不同的要求，而煉鋼排產(chǎn)澆次的斷面大小與澆鑄周期成反比，斷面越大，澆鑄周期越短，因此澆次斷面對煉鋼排產(chǎn)產(chǎn)生較大影響。同時不同的訂單，所需要的鋼種也有所不同，不同的鋼種會造成結晶器配水量不同，使得鑄機拉速不盡相同，因此鋼種的拉速也會增大排產(chǎn)難度。

1.4 鑄機功能精度維護

隨著高爐產(chǎn)量和訂單合同量逐步提升，越來越多的短澆次、小斷面和高質(zhì)量要求的合同不斷增加。為保證訂單合同的兌現(xiàn)和產(chǎn)品質(zhì)量滿足要求，鑄機功能精度維護時間無法保證。因此保證鑄機功能精度維護時間的前提下，實現(xiàn)訂單合同的按時兌現(xiàn)，會造成煉鋼排產(chǎn)難度的增大。

2 排產(chǎn)關鍵要點

2.1 鐵水條件

當進站鐵水w（S）=0.09%以上，將不利于非LF 工藝低S 鋼種（w（S）≤0.01%）澆次的排產(chǎn)；Si 含量過高時會增加渣料消耗，而且渣量大，容易引起噴濺，增加熱量損失；鐵水入爐溫度低將造成鋼水后吹嚴重，吹損大，同時鋼鐵料消耗高，成本高，鋼水質(zhì)量無法得到保障。為保證鐵水條件對應品種冶煉，根據(jù)鐵水情況進行選擇性分配鐵水，并盡量減少重點品種安排，同時增加LF 爐等低合金鋼種澆次排產(chǎn)。

2.2 合同交貨周期和鑄機功能精度維護

為確保合同按時兌現(xiàn)，提前與計劃對接，將合同資源進行歸類梳理，以合同節(jié)點為準安排澆次計劃，優(yōu)化品種結構，保證合同能夠及時兌現(xiàn)。根據(jù)優(yōu)化后的品種澆次計劃，鑄機集中排產(chǎn)進行連續(xù)澆鑄，集中澆鑄前對連續(xù)澆鑄的鑄機提前進行設備強化，保證鑄機功能精度達到最優(yōu)。也可根據(jù)排產(chǎn)計劃組織單鑄機連續(xù)澆鑄，以保證其他3 臺鑄機設備功能維護時間。鑄機中包連續(xù)快換簡圖如圖2 所示。

圖2 鑄機中包連續(xù)快換簡圖

2.3 澆次斷面及鋼種拉速

根據(jù)合同資源安排澆次計劃后集中進行生產(chǎn)，由于精煉處理周期和品種斷面、拉速不同，為使上下工序生產(chǎn)節(jié)奏一致，4 臺鑄機同時澆鑄生產(chǎn)時，澆次排產(chǎn)應安排多個短周期澆次和單個長周期澆次。鑄機澆鑄爐數(shù)少，并澆次數(shù)多，可實現(xiàn)日產(chǎn)量的最大化。

2.4 其他排產(chǎn)要點控制

2.4.1 鐵鋼界面在途鐵數(shù)量的控制

京唐公司采用“一包到底”運輸方式，其鐵鋼界面在途鐵數(shù)量的多少將直接影響鐵鋼界面生產(chǎn)的平衡。所以整體澆次排產(chǎn)模式必須與在途鐵數(shù)量相對應，以確保鐵鋼界面的生產(chǎn)平衡。

在途鐵數(shù)量將直接決定澆次開澆時刻，澆次開澆時刻又反作用于高爐出鐵節(jié)奏。當在途鐵數(shù)量≤4 包，開1 臺鑄機為宜；當在途鐵數(shù)量5～7 包，開2 臺鑄機為宜；當在途鐵數(shù)量8～10 包，開3 臺鑄機為宜；當在途鐵數(shù)量≥11 包，開4 臺鑄機為宜，鑄機每并澆1爐，將對應減少1 包在途鐵；在途鐵≥15 包，宜采用增加鑄機澆鑄次數(shù)，減少鑄機澆鑄爐數(shù)的排產(chǎn)方式，可實現(xiàn)在途鐵快速下降，保障鐵鋼界面平衡。

2.4.2 鋼種工藝路線的組織

不同工藝路線將直接影響煉鋼生產(chǎn)組織，決定日產(chǎn)量和品種兌現(xiàn)能否完成，所以澆次排產(chǎn)模式應充分考慮鋼種工藝路線。

各鋼種在轉爐和鑄機的生產(chǎn)模式基本可通用，但在精煉工序卻有不同工藝路線。京唐公司轉爐設備布局由東向西為2 號P、1 號P、1 號C、2 號C、3 號C，精煉設備布局由東向西為LF 爐、1 號RH、CAS、2 號RH，鑄機設備布局由東向西為1 號機、2 號機、3 號機、4 號機。首先4 臺鑄機澆次排產(chǎn)時，要充分考慮澆次各鋼種工藝路線，避免鋼種工藝路線沖突，發(fā)生“無站可進”的情況，同時要實現(xiàn)4 臺精煉站資源使用最大化；其次，澆次排產(chǎn)時要減少“對角”路線組織，如3號C—LF—4 號機，這樣會增加天車交叉作業(yè)，影響生產(chǎn)效率；最后，安排雙聯(lián)工藝品種生產(chǎn)時，要考慮雙聯(lián)結束后澆次優(yōu)先LE 工藝生產(chǎn)，可避免精煉站資源浪費，對提高日產(chǎn)量效果明顯。

3 現(xiàn)場控制效果

排產(chǎn)模式控制前后日產(chǎn)量箱線圖和品種兌現(xiàn)率的箱線圖分別如圖3、圖4 所示。

圖4 控制前后兌現(xiàn)率箱線圖

通過綜合考慮鐵水條件、合同交貨期、品種斷面和拉速及鑄機功能精度，倒排澆次使得合同分品種集中兌現(xiàn)，不僅能夠保證產(chǎn)品質(zhì)量，同時能將日平均產(chǎn)量由97 爐升高到107 爐，月澆次品種兌現(xiàn)率由92.4%升高到99.5%。

4 結論

通過分析煉鋼排產(chǎn)模式的影響因素，總結排產(chǎn)模式控制要點，使得日產(chǎn)量和品種兌現(xiàn)率均實現(xiàn)明顯提高：日產(chǎn)量由平均95～100 爐提高至平均105～110 爐；月澆次品種兌現(xiàn)率由92.4%升高到99.5%以上。