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紅鋼棒材螺紋鋼生產線降成本生產實踐
摘要：介紹了紅河鋼鐵有限公司軋鋼廠棒材生產線成本控制面臨的困難，棒材生產線設備水平不高，坯料供應不充足，技術管理低效，通過采用專坯專供提高成材率、控冷細晶化工藝優化和備件功能承包等措施，棒材技術經濟指標進一步改善，成本進一步降低，成材率指標同比提高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
棒材產品是鋼鐵工業中的重要產品之一，其中棒材產品主要用于房屋、橋梁、道路等土建工程建設。隨著國內粗鋼產量的降低，低成本制造成為贏得市場競爭力的關鍵因素，多數企業采用提高坯料質量，提高熱送熱裝率，以及切分軋制等方法降低生產成本，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線，棒材生產線設備水平不高，坯料供應不充足，技術管理低效等問題制約著棒材生產成本的降低，與此同時面向建筑行業的棒材生產線已經顯現出較大面的虧損，較好的企業也已進入微利時代，分析制約成本降低的關鍵性可控原因，如何減少原材料消耗和成本投入，實現棒材的低成本生產顯得重要。
2 國內棒材螺紋鋼生產線成本影響因素
直條螺紋鋼筋（俗稱“棒材”）主要采用轉爐→連鑄→棒材軋機工藝路線生產，煉鋼通過轉爐冶煉、吹氮（氬）精煉或LF爐精煉獲得成分穩定和潔凈度較高的鋼水，再通過方坯鑄機生產出外在及內在質量較好的鑄坯供軋鋼軋制。軋制工序上，入熱爐前設置“拋丸．超聲波探傷”或“磁粉探傷．修磨”生產線，輔助外觀檢驗，提高入爐坯料質量，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進側出全梁式步進爐，可將空氣、煤氣同時預熱至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、爐內溫度分布均勻等優點步距可調，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。
目前各個鋼廠依據不同的設備和生產工藝條件，通過提高材產能降低生產成本。在部分企業人工成本較低，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，可以明顯增加先進設備的投入，提高生產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線立足現有生產設備工藝的基礎上，根據棒材生產線生產的L12 mm－L28 mm不同規格和產品的倍尺方案以及生產實踐經驗，實施坯料定重供應，大限度減少坯料重量不統一導致的非定尺，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偏差來提高棒材成材率的傳統思維方式，實現了從控制坯料重量提高成材率的重大轉變，鋼坯重量差異導致的不適應性和切損嚴重得到有效控制，成材率得到穩步提升，紅鋼合并了以前較多而不是應生產需求的物料代碼，轉化為可以實際操作的定尺長度，目前采用4個規格坯料進行軋制，結合生產實踐進行了精細調整，專坯專供穩定率達到75%以上，對Φ12～Φ32 mm直條螺紋鋼筋成材率指標產生了直接影響，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69.43萬噸棒材產品，降低成本22.93萬元。
3.2 工藝優化降成本
3.2.1 切分軋制技術優化紅鋼棒材生產線
原有設計為Φ550×3、 Φ500×3、Φ400×6、Φ320×6（其中三架為平立可轉換）高剛度短應力線軋機組成的全連軋生產線，現有主要產品為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（Φ12預留四切分軋制），Φ16為三切分軋制，Φ18、Φ20、Φ22以二切分法生產，其它規格螺紋鋼為單根軋制，切分軋制占比為67 %，切分生產的棒材產品占產品比例的76～86 %，切分軋制機時產量由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。切分軋制工藝的應用具有生產率高，產量提升大等優點，優化棒材切分軋制技術，減少了工藝事故，紅鋼棒材生產線目前采用的切分軋制類型中，以四切分軋制技術較為困難，棒材生產線將機架數量優化至16個架次，減少了兩個機架的使用，對關鍵道次的孔型加工（切分和預切分）做追蹤記錄，加工實物如圖1，對軋輥孔型尺寸精度進行了嚴格檢查，對每次切分軋制的工藝進行總結，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，直接降低生產成本38.63萬元。
3.2.2 粗中軋孔型及導衛共用技術優化
軋機孔型系統采用橢圓-圓孔型系統，紅鋼棒材生產線結合目前的工藝要求和將成本需要，采用棒材生產集成工藝[7,8]，先后組織實現粗軋無槽軋制技術應用，同時實現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、L16三切分技術、L22兩切分技術改造和應用，工藝共用程度增強，高軋制速度由15.8 m/s降至13.5 m/s，提高了軋制穩定性，設計能力80萬噸棒材生產線，實際高產量達到1 127 217.909噸，集成優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，減少導衛總成20個，降低成本16萬元，每年累計降低成本247.71萬元。
3.2.3 控軋控冷工藝優化
紅鋼控制軋制的主要內容是控制加熱爐的開軋溫度滿足各規格要求，控制軋制道次的平均延伸系數約為1.25，切分變形道次不小于14道次，以控制再結晶過程。加入適量微合金元素使鋼的再結晶開始溫度升高很多，同時適當地降低軋制溫度，從而使多道次變形的效果疊加，使再結晶在較大的變形量和較低的溫度下進行，達到晶粒細化的目的。
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，進一步提高鋼材的強度，紅鋼棒材生產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，實現軋件的加速冷卻控制及實現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化，目前紅鋼HRB400E鋼筋鐵素體晶粒晶粒度由工藝優化前的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性能符合抗震要求的鋼材。通過對軋制和控冷工藝優化，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
紅鋼棒材生產線加大推進具備功能性條件項目的承包幅度，合理降低生產成本[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大班，一定程度彌補了此前各生產班組人員緊缺的現狀。同時，棒材生產線通過對部分生產備件進行功能承包，如棒材飛剪刀片，棒材1#～12#機架無槽軋制軋輥、導衛等功能性承包，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，每年可減少生產備件消耗726萬元以上。
4 應用成效
各項措施實施前，棒材螺紋鋼生產線指標較昆鋼股份其他生產基地較為落后。通過專坯專供的實施，成材率指標提高0.14 %，成本降低22.93萬元；實施工藝優化，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數據詳見表3所示。
5 結論
1）紅鋼棒材螺紋鋼生產線通過實施專坯專供，穩定率達到75 %，綜合成材率由101.17 %提高到101.31 %，降低生產成本22.93萬元；
2）通過工藝優化，紅鋼棒材螺紋鋼機時產量提高0.88 t/h，堆鋼次數降低30.4次，降低成本130.55萬元；通過在粗中軋孔型和導衛使用上實現共用，減少導衛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 %，累計降低棒材生產成本1 072.56萬元；
3）紅鋼棒材螺紋鋼生產線通過提高成材率指標、工藝優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，軋鋼技術經濟指標得到進一步改善。
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