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紅鋼棒材螺紋鋼生產(chǎn)線降成本生產(chǎn)實踐
摘要：介紹了紅河鋼鐵有限公司軋鋼廠棒材生產(chǎn)線成本控制面臨的困難，棒材生產(chǎn)線設(shè)備水平不高，坯料供應(yīng)不充足，技術(shù)管理低效，通過采用專坯專供提高成材率、控冷細(xì)晶化工藝優(yōu)化和備件功能承包等措施，棒材技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)進(jìn)一步改善，成本進(jìn)一步降低，成材率指標(biāo)同比提高0.14 %，備件使用費用降低4.15 元/噸，降本增效1821.49 萬元/年。
1 前言
棒材產(chǎn)品是鋼鐵工業(yè)中的重要產(chǎn)品之一，其中棒材產(chǎn)品主要用于房屋、橋梁、道路等土建工程建設(shè)。隨著國內(nèi)粗鋼產(chǎn)量的降低，低成本制造成為贏得市場競爭力的關(guān)鍵因素，多數(shù)企業(yè)采用提高坯料質(zhì)量，提高熱送熱裝率，以及切分軋制等方法降低生產(chǎn)成本，武鋼集團昆鋼股份紅河鋼鐵有限公司（簡稱紅鋼）地處滇南小城，原料運輸成本高于同類生產(chǎn)線，棒材生產(chǎn)線設(shè)備水平不高，坯料供應(yīng)不充足，技術(shù)管理低效等問題制約著棒材生產(chǎn)成本的降低，與此同時面向建筑行業(yè)的棒材生產(chǎn)線已經(jīng)顯現(xiàn)出較大面的虧損，較好的企業(yè)也已進(jìn)入微利時代，分析制約成本降低的關(guān)鍵性可控原因，如何減少原材料消耗和成本投入，實現(xiàn)棒材的低成本生產(chǎn)顯得重要。
2 國內(nèi)棒材螺紋鋼生產(chǎn)線成本影響因素
直條螺紋鋼筋（俗稱“棒材”）主要采用轉(zhuǎn)爐→連鑄→棒材軋機工藝路線生產(chǎn)，煉鋼通過轉(zhuǎn)爐冶煉、吹氮（氬）精煉或LF爐精煉獲得成分穩(wěn)定和潔凈度較高的鋼水，再通過方坯鑄機生產(chǎn)出外在及內(nèi)在質(zhì)量較好的鑄坯供軋鋼軋制。軋制工序上，入熱爐前設(shè)置“拋丸．超聲波探傷”或“磁粉探傷．修磨”生產(chǎn)線，輔助外觀檢驗，提高入爐坯料質(zhì)量，降低中間軋損[1]；在加熱方面，目前鋼坯加熱爐多采用雙蓄熱側(cè)進(jìn)側(cè)出全梁式步進(jìn)爐，可將空氣、煤氣同時預(yù)熱至1 000 ℃左右，可使用高爐煤氣等低熱值燃料[2-5]。蓄熱式加熱爐具有低燃耗、高效率、自動化程度高、爐內(nèi)溫度分布均勻等優(yōu)點步距可調(diào)，鋼坯頭尾溫差可控制在30 ℃左右，熱坯加熱只需要50多分鐘就能達(dá)到軋制溫度，可大幅降低鋼坯的氧化燒損量，提高金屬收得率，減少了中間金屬損失，提高了產(chǎn)能。棒材軋鋼過程中影響成本的主要因素有鋼坯加熱過程中燒損、軋制過程中切頭切尾、軋廢、短尺廢鋼、負(fù)偏差率的控制，此外，軋制或控冷工藝對成分的控制對成本控制也有一定的影響。
目前各個鋼廠依據(jù)不同的設(shè)備和生產(chǎn)工藝條件，通過提高材產(chǎn)能降低生產(chǎn)成本。在部分企業(yè)人工成本較低，也成為降低成本的一項重要舉措[6]。在運輸條件便利的企業(yè)，可以明顯增加先進(jìn)設(shè)備的投入，提高生產(chǎn)能力和降低人工成本。
3 紅鋼棒材螺紋鋼降成本控制措施
3.1 提高成材率降成本
紅鋼螺紋鋼筋棒材生產(chǎn)線立足現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備工藝的基礎(chǔ)上，根據(jù)棒材生產(chǎn)線生產(chǎn)的L12 mm－L28 mm不同規(guī)格和產(chǎn)品的倍尺方案以及生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，實施坯料定重供應(yīng)，大限度減少坯料重量不統(tǒng)一導(dǎo)致的非定尺，較好地解決了直條螺紋鋼筋成材率提升困難的問題，突破了依靠控制重量負(fù)偏差來提高棒材成材率的傳統(tǒng)思維方式，實現(xiàn)了從控制坯料重量提高成材率的重大轉(zhuǎn)變，鋼坯重量差異導(dǎo)致的不適應(yīng)性和切損嚴(yán)重得到有效控制，成材率得到穩(wěn)步提升，紅鋼合并了以前較多而不是應(yīng)生產(chǎn)需求的物料代碼，轉(zhuǎn)化為可以實際操作的定尺長度，目前采用4個規(guī)格坯料進(jìn)行軋制，結(jié)合生產(chǎn)實踐進(jìn)行了精細(xì)調(diào)整，專坯專供穩(wěn)定率達(dá)到75%以上，對Φ12～Φ32 mm直條螺紋鋼筋成材率指標(biāo)產(chǎn)生了直接影響，成材率每提高0.1 %，可降低噸鋼成本2.36元，按2016年合計軋制69.43萬噸棒材產(chǎn)品，降低成本22.93萬元。
3.2 工藝優(yōu)化降成本
3.2.1 切分軋制技術(shù)優(yōu)化紅鋼棒材生產(chǎn)線
原有設(shè)計為Φ550×3、 Φ500×3、Φ400×6、Φ320×6（其中三架為平立可轉(zhuǎn)換）高剛度短應(yīng)力線軋機組成的全連軋生產(chǎn)線，現(xiàn)有主要產(chǎn)品為Φ12～Φ32 mm的直條螺紋鋼筋，其中Φ12、Φ14螺紋鋼采用四切分法生產(chǎn)（Φ12預(yù)留四切分軋制），Φ16為三切分軋制，Φ18、Φ20、Φ22以二切分法生產(chǎn)，其它規(guī)格螺紋鋼為單根軋制，切分軋制占比為67 %，切分生產(chǎn)的棒材產(chǎn)品占產(chǎn)品比例的76～86 %，切分軋制機時產(chǎn)量由155.51 t/h提高到156.39 t/h，按照每噸鋼材130元的利潤計算，每年可實現(xiàn)利潤為91.92萬元，同時也是降低的成本量。切分軋制工藝的應(yīng)用具有生產(chǎn)率高，產(chǎn)量提升大等優(yōu)點，優(yōu)化棒材切分軋制技術(shù)，減少了工藝事故，紅鋼棒材生產(chǎn)線目前采用的切分軋制類型中，以四切分軋制技術(shù)較為困難，棒材生產(chǎn)線將機架數(shù)量優(yōu)化至16個架次，減少了兩個機架的使用，對關(guān)鍵道次的孔型加工（切分和預(yù)切分）做追蹤記錄，加工實物如圖1，對軋輥孔型尺寸精度進(jìn)行了嚴(yán)格檢查，對每次切分軋制的工藝進(jìn)行總結(jié)，逐漸將對鋼事故降低了20 %，減少堆鋼噸位95.48噸，按照2016年的累計成材率101.17 %計算，直接降低生產(chǎn)成本38.63萬元。
3.2.2 粗中軋孔型及導(dǎo)衛(wèi)共用技術(shù)優(yōu)化
軋機孔型系統(tǒng)采用橢圓-圓孔型系統(tǒng)，紅鋼棒材生產(chǎn)線結(jié)合目前的工藝要求和將成本需要，采用棒材生產(chǎn)集成工藝[7,8]，先后組織實現(xiàn)粗軋無槽軋制技術(shù)應(yīng)用，同時實現(xiàn)165方坯與150方坯工藝共用，軋輥投入量和加工量大幅減少，粗軋軋輥年消耗量由72支減少48支，每支軋輥15 639.28元計算，降低成本為37.53萬元。針對中軋機組的三種不同孔型系列，對中軋孔型進(jìn)行了合并，僅出口孔型采用2種圓孔，能夠滿足L12、L14四切分技術(shù)、L16三切分技術(shù)、L22兩切分技術(shù)改造和應(yīng)用，工藝共用程度增強，高軋制速度由15.8 m/s降至13.5 m/s，提高了軋制穩(wěn)定性，設(shè)計能力80萬噸棒材生產(chǎn)線，實際高產(chǎn)量達(dá)到1 127 217.909噸，集成優(yōu)化工藝降低了備件投入量，減少了2個650KW的電機使用，降低電費235.03萬，減少了6支中軋軋輥的使用，降低成本23.68萬元，減少導(dǎo)衛(wèi)總成20個，降低成本16萬元，每年累計降低成本247.71萬元。
3.2.3 控軋控冷工藝優(yōu)化
紅鋼控制軋制的主要內(nèi)容是控制加熱爐的開軋溫度滿足各規(guī)格要求，控制軋制道次的平均延伸系數(shù)約為1.25，切分變形道次不小于14道次，以控制再結(jié)晶過程。加入適量微合金元素使鋼的再結(jié)晶開始溫度升高很多，同時適當(dāng)?shù)亟档蛙堉茰囟?，從而使多道次變形的效果疊加，使再結(jié)晶在較大的變形量和較低的溫度下進(jìn)行，達(dá)到晶粒細(xì)化的目的。
通過軋后控制冷卻工藝改變了相變前奧氏體組織，增加了奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變時鐵素體晶粒的形核位置及形核速率，降低了鐵素體的晶粒尺寸，從而細(xì)化了鐵素體晶粒。采用軋后控冷工藝能夠在不降低軋材韌性的前提下，進(jìn)一步提高鋼材的強度，紅鋼棒材生產(chǎn)線通過控制軋制速度和冷卻水量的匹配，速度不高于14.5 m/s，水壓力不小于1.98 MPa，實現(xiàn)軋件的加速冷卻控制及實現(xiàn)軋件所要求的開冷溫度、終冷溫度和冷卻速率。
通過開展控冷工藝的優(yōu)化，目前紅鋼HRB400E鋼筋鐵素體晶粒晶粒度由工藝優(yōu)化前的9.0級提高目前的10.5～11.0級，獲得了顯微組織和工藝力學(xué)性能符合抗震要求的鋼材。通過對軋制和控冷工藝優(yōu)化，紅鋼螺紋鋼棒材坯料的錳含量同比降低0.08～0.10 %，噸鋼成本降低約為10元，按照2016年產(chǎn)量69.43萬噸計算，累計降低成本694.3萬元。
3.3 備件承包降成本
紅鋼棒材生產(chǎn)線加大推進(jìn)具備功能性條件項目的承包幅度，合理降低生產(chǎn)成本[6]，軋鋼廠先后組織完成了對部分行車功能性承包，承包后原天車工填充至各生產(chǎn)大班，一定程度彌補了此前各生產(chǎn)班組人員緊缺的現(xiàn)狀。同時，棒材生產(chǎn)線通過對部分生產(chǎn)備件進(jìn)行功能承包，如棒材飛剪刀片，棒材1#～12#機架無槽軋制軋輥、導(dǎo)衛(wèi)等功能性承包，實施的功能承包備件綜合承包單價為10.63元/噸材,較功能承包前的消耗14.48元/噸材降低了4.15元/噸材，每年可減少生產(chǎn)備件消耗726萬元以上。
4 應(yīng)用成效
各項措施實施前，棒材螺紋鋼生產(chǎn)線指標(biāo)較昆鋼股份其他生產(chǎn)基地較為落后。通過專坯專供的實施，成材率指標(biāo)提高0.14 %，成本降低22.93萬元；實施工藝優(yōu)化，降低成本1 072.56萬元；對備件實施功能承包，降低成本726萬元。各項降本措施對成本的貢獻(xiàn)數(shù)據(jù)詳見表3所示。
5 結(jié)論
1）紅鋼棒材螺紋鋼生產(chǎn)線通過實施專坯專供，穩(wěn)定率達(dá)到75 %，綜合成材率由101.17 %提高到101.31 %，降低生產(chǎn)成本22.93萬元；
2）通過工藝優(yōu)化，紅鋼棒材螺紋鋼機時產(chǎn)量提高0.88 t/h，堆鋼次數(shù)降低30.4次，降低成本130.55萬元；通過在粗中軋孔型和導(dǎo)衛(wèi)使用上實現(xiàn)共用，減少導(dǎo)衛(wèi)20個；通過實施軋后控冷工藝，鋼中Mn含量同比降低0.08～0.10 %，累計降低棒材生產(chǎn)成本1 072.56萬元；
3）紅鋼棒材螺紋鋼生產(chǎn)線通過提高成材率指標(biāo)、工藝優(yōu)化和采用備件功能承包3項主要措施，降本增效1 821.49萬元，軋鋼技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)得到進(jìn)一步改善。
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