中国钢铁行业安钢公司生产物流精益化运行实践

中国钢铁行业长期产能过剩,市场供过于求,加上国际国内铁矿石和煤炭价格持续的恶性涨价,使国内钢企处于高投入、高产出、低收益的微妙格局之下。现代钢铁企业通过不断的更新换代,以装备大型化、工艺现代化、品种专业化、规格全面化、成本低廉化增强核心竞争力,利用现代化的装备和工艺条件,通过精益生产手段为客户提供特色产品,是钢铁企业应对市场竞争、充分占领市场的主要途径。近年,随着现代化管理模式的发展,生产物流的精益化管控对于压缩库存、优化流程、降低成本、减少资金占用的管理优势日益凸显。

 

安钢经过五十多年的发展,尤其是2003年以来通过实施“三步走”发展战略,具备了千万吨级钢铁产能,进入我国钢铁企业第一方阵,实现了装备大型化、工艺现代化、产品专业化,核心竞争实力显著提升。面对严峻的市场竞争形势,安钢以信息化建设为契机,在生产物流精益化管控方面进行了积极的探索,取得了良好效果。

中国钢铁行业安钢公司生产物流精益化运行实践(图1)

一、精益化生产物流的要求

1.钢铁企业的物流特点

钢铁企业生产物流是指在生产经营过程中,按照工序特点,合理调配各类原燃料的流向,经过炼铁、炼钢、轧钢等多工序的化学加工和物理加工,制成符合客户特定需求的钢材产品,以及伴随生产过程中所产生的固体废弃物的回收和再利用的完整生产流程。

在钢铁企业中,当生产物流结构确定后,各工序之间的物流关联性强,替代性差,往往受到多方约束,因此,对于钢铁企业生产物流而言,重要的是按照炼铁一炼钢一轧钢的工序流程做好金属物流在空间组织和生产节奏方面的高效衔接。

2.精益化生产物流的要求

精益化生产物流就是以精益生产思想为基础,将原燃料配置、生产制造过程、废旧回收与再利用等有机的结合起来,实现生产制造过程精益运作的物流管理活动。其根本目的是要消除生产物流中的浪费现象,降低生产成本,缩短产品制造周期,压缩在制品数量,加快流动资金的周转速度,增强企业的市场竞争力。在生产过程中,依托高效且标准化的操作,精准、精确的过程控制,精益、精细的系统管控,倡导绿色制造,发展循环经济,遵循可持续性发展理念,对生产物流进行系统优化。精益化生产物流的要求如下:

1)工序间物质流的对接。

按照各工序产能和设备运行的要求,规范炼铁、炼钢、轧钢等工序间物流的输入、输出数量,保证工序间物质流衔接高效、畅通。

2)工序间时间流的衔接。

由于钢铁企业是高温生产过程,其物质流和能量流是并行的,而物质在运输、等待过程中,必有温降,若时问匹配不合理,必然会造成更大的损失,也就是能源的浪费,甚至会由于温度损失过大,造成物流中断。因此,严格的时间节点控制也是精益化生产物流的必要条件。

3)高效、低耗的工序作业保证。

充分驾驭现代化的大型设备,发挥先进的工艺优势,依靠工序作业的精准控制、精益管理,减少生产过程中的废、次品等各种浪费现象,加大废弃物流的回收与利用,降低生产成本。

可见,钢铁企业物流管理的关键是空间组织和时间组织的统一和协调,时问节奏是钢铁物流管理的核心,是物质流和能量流的基础。因此,在实际生产中,必须做到在数量上的匹配和在时间上的相互衔接,生产物流才能真正实现精益化运行。

二、精益化生产物流的实现

1.统筹大宗原燃料资源配置

以市场为导向,以各类大宗原燃料采购价格为基础,实行物料结构的动态测算与优化调整。按照炼铁、炼钢工艺需要,根据各类物料的性价比,不断优化焦化配煤结构、烧结配矿结构、高炉入炉结构和转炉钢铁料结构,保证各时段炼铁、炼钢结构成本的最低化。对采购的铁矿石、煤炭、生铁、废钢等大宗原燃料,以及内部循环的轧材废钢、渣钢等资源,都由公司统一制定资源对接方案,根据各工序当期成本最低结构进行统一配置,并随着市场变化及时跟进调整,进而指导下一步的采购和库存管理,确保精益供应。其管理流程如图1所示。

中国钢铁行业安钢公司生产物流精益化运行实践(图2)

图1

2.MES系统炼一铸一轧一体化管控

近年,安钢相继完成了炼轧系统的信息化建设,分别建立了炉卷产线MES、1780热连轧产线MES、2800mm中板产线MES等多个信息化管理平台。按照全订单定制的生产需求,实现炼钢、连铸、轧钢多工序一体化管控。利用MES系统先进技术,将按炉组织炼钢生产的宏观计划,替代为以钢板的块为单位的微观计划,在计划的源头将物流的运转个性化、精益化。利用MES系统中物流、信息流同步反馈的优势,对计划执行过程中铁水一钢水一钢坯一钢板的每一个加工制造工序进行在线实时监控与管理,实现了炼一铸一轧生产物流的精益管控。

炼一铸一轧一体化管控的实现,促进了板材机组的生产运行质量持续提升,使标志着板材生产综合水平的关键指标——带出品率得到显著改善,一举达到国内先进水平。带出品率变化如图2所示。

中国钢铁行业安钢公司生产物流精益化运行实践(图3)

3.研发应用炼钢工序物流跟踪系统

为了实现炼钢生产精准控制、精益管理,自主开发了一种炼钢物流信息自动跟踪系统,采用可靠的行车精确定位跟踪技术、行车移动称重技术、无线数传技术和信息识别方法,实现了炼钢过程金属物流自动跟踪采集,在国内率先建立了钢铁料消耗按钢种、分工序、分炉座、分铸机、分班组的现场动态即时核算控制体系,并按照标准消耗的目标要求,指导调整生产组织和工艺操作,实现炼钢过程的精准控制。该项目在以下方面取得了技术性突破:

1)国内率先解决了多炉对多机模式下的金属物流和生产信息在无人为干预的自动跟踪识别与准确计量难题。

2)实现了金属物流按炉号自动跟踪、分钢种、工序、班组识别划分与即时动态核算。

3)开发的具有多种工艺信息的智能型逻辑推理程序,成功解决了炼钢、连铸生产节奏不匹配造成的金属物流信息不同步和工序问炉号传递信号对接的难题,并具有事故状态下的数据处理与补充功能,数据自动采集准确率达99.9%以上。

该技术将钢铁料消耗核算模式由事后分析变为实时调控,将传统的干了算变为算着干,成为安钢钢铁料消耗国内领先的重要技术支撑。目前35t转炉和100t、150t转炉钢铁料消耗分别位居国内同类炉型第一位和第二位。钢铁料消耗指标变化如图3所示。

中国钢铁行业安钢公司生产物流精益化运行实践(图4)

4.按“生产时刻表”模式实现准时化生产

根据炉卷产线工艺装备特点以及信息化建设水平,通过借鉴铁路系统的“列车时刻表”运行模式开发出“生产时刻表”管理系统,炼钢、精炼、连铸、轧钢各工序作业均以设定的工序基准点和各工序的标准生产节奏为基础,以拉动式生产递推出钢水(坯料)到达各工序的计划时刻和计划完成时刻,生产组织完全按“生产时刻表”进行,严格执行标准工艺时间,严格按生产时刻表的计划节点组织生产,使该产线各工序的物流推进精准、可控,电极、压缩空气、氩气、电耗、煤耗等大幅度降低,年创效3800万元以上。

5.开发使用定重切割技术

在第二炼钢厂成功研发了连铸坯定重生产新技术,以自适应自动调控模型为核心实现了定重生产,是以”连铸坯切割+连铸坯在线秤重+自动控制”三位一体闭环控制的新技术。该技术不仅在生产工艺上直接满足了轧钢生产工艺对连铸坯料的本质要求,使轧制成材率、定尺率平均分别提高0.65%、0.205%,而且在生产模式上取代了传统的连铸坯定尺生产模式,首创了国内连铸坯定重生产的新技术和新模式,更是连铸技术的一场革命,同时填补了国内冶金领域连铸坯定重生产的技术空白。

中国钢铁行业安钢公司生产物流精益化运行实践(图5)

该技术的成功应用直接提高了轧制成材率,提升了炼钢连铸工序与轧制工序整体经济效益,一经投用就产生了可观的经济效益。生产事故明显减少,废品量大幅降低,而且大大减轻了工人劳动强度,以运行稳定零维护、闭环控制信息反馈灵敏并且系统称重精度达到99.67%等诸多优越性能,彻底解决了炼钢连铸工序定尺切割生产与轧制工序定重投料不匹配的矛盾,填补了国内外该领域的技术空白,在冶金领域具有广泛推广应用价值。年创效1259.47万元。

6.提高铸坯热送、直装率

1)根据100t转炉和150t转炉生产工艺和成本的差异,调整了2800mm中板机组的供坯方式,在现场跟踪验证的基础上,根据单位时间内铸坯温降规律,将热送温度标准量化为时间标准,借助信息化手段,细化铸坯热送的时问节点,使中板机组的热送率由2009年11%提高到2010年80%以上,同时减少了半成品库的周转、切割费用,年创效2300万元以上。

2)为提高加热炉生产效率,降低燃料消耗和铸坯烧损,提高成材率,利用MES系统管理优势,于2009年3月份开始陆续在炉卷和1780mm产线成功开发连铸坯直接热装工艺,并成功推广应用。实施直装后,炉卷机组加热炉煤气消耗可节约46m3/t,1780mm煤气消耗由1万多立方米降低到平均6600m3/h,煤气节约50%以上,加热炉产能提高50%,成材率提高约1%。

7.冶金废弃物的回收与再利用

1)钢渣的高效分离与回收

2010年1月,安钢建成钢渣热焖处理生产线,改变了传统的热泼钢渣处理工艺,年处理能力由65万吨提升到90万顿。该工艺技术具有以下特点:

  1. 利用钢渣本身的余热产生蒸汽,消解钢渣中游离氧化镁和游离氧化钙,而不需外供蒸汽,具有节约能源的特点。

  2. 焖渣时间由120h缩减为12h,产能和场地利用率提高l0倍。

  3. 钢渣经热焖处理后,渣和金属铁大部分自然分离,经筛分、破碎、磁选和提纯后,金属回收率可达90%以上。

  4. 该工艺对各种流动性钢渣可实现100%处理率,为实现钢渣“零排放”创造了条件。

2)含铁废弃物的短流程应用

在炼钢、连铸、轧钢过程中,会产生大量的除尘灰、污泥、氧化铁皮等含铁废弃物,其TFe%约30%~70%,具有很大回收利用价值,被广泛应用于烧结配料使用。安钢根据转炉操作特点,成功开发了短流程回收利用工艺,即将此类除尘灰、污泥、氧化铁皮按一定的比例粘结造球,烘干后通过废钢料斗或高位料仓加入转炉直接炼钢使用。此工艺对于转炉造渣、控制喷溅、提高脱硫/磷能力均有显著效果,同时,因为取代了部分废钢,钢铁料消耗和成本也同步显著降低。

中国钢铁行业安钢公司生产物流精益化运行实践(图6)

三、精益化生产物流效果

安钢利用现代化工艺技术和管理手段,依靠机制创新和技术创新,将精细、精确、精准的管理念贯穿于生产过程管控之中。通过物料结构的动态州整和优化,确保了炼铁和炼钢物料结构成本最低利用炼钢工序物流跟踪、铸坯定重切割、MES系统一体化管控等新技术的开发和应用,带动了生产细织和过程控制水平的飞速提升。通过工艺优化广泛开展含铁废弃物的回收与再利用,实现了“零排放”的控制目标,践行了绿色制造的循环经济理念。

四、精益化生产物流结语

面对持续上涨的成本压力和不断压缩的利润空间,通过原燃料的精益供应、生产制造过程精细控制、库存的严格管理、含铁废弃物的综合利用等措施,依托精益生产,着力于生产物流的空间组织和时间衔接的精益管控,实现了生产物流的精益化运行,降低了生产成本,提升了生产经营绩效,增强了企业核心竞争力。

 

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