胡德順，王光偉，劉喜亮
（鞍鋼集團(tuán)朝陽鋼鐵有限公司，遼寧朝陽122000）
摘要： 針對鞍鋼集團(tuán)朝陽鋼鐵有限公司煉鐵廠單高爐生產(chǎn)的工藝情況， 為了保證高爐長周期穩(wěn)定順行，實現(xiàn)高爐低成本經(jīng)濟(jì)化冶煉，從高爐管理、成本管理和設(shè)備零故障管理三個方面，開展了鐵前系統(tǒng)科學(xué)化生產(chǎn)管理實踐，有效推動了高爐的高效化生產(chǎn)，實現(xiàn)了鐵前配礦成本與市場趨勢的一致性，燒結(jié)作業(yè)率和高爐、燒結(jié)利用系數(shù)均穩(wěn)步提高。
關(guān)鍵詞： 鐵前系統(tǒng)；科學(xué)管理；高效生產(chǎn)；長周期穩(wěn)定順行
高爐長周期穩(wěn)定順行，才能有效發(fā)揮其產(chǎn)能，降低生產(chǎn)成本。由于高爐爐況能否長期穩(wěn)定，不僅取決于高爐操作管理， 也與整個鐵前的系統(tǒng)化管理密切相關(guān)， 因此， 鞍鋼集團(tuán)朝陽鋼鐵有限公司（以下簡稱朝陽鋼鐵）結(jié)合自身單高爐生產(chǎn)的工藝特點， 不斷總結(jié)鐵前系統(tǒng)科學(xué)化生產(chǎn)的管理和操作經(jīng)驗，開展“以控制重大事故為前提，以高爐長周期穩(wěn)定順行為中心” 的降成本工作， 同時實施“以嚴(yán)控原燃料質(zhì)量為突破口，以模板化管理為手段， 以量化指標(biāo)為依據(jù)， 以趨勢化管理為判斷標(biāo)準(zhǔn)”的各項管理工作，強(qiáng)化各級管理人員的管控水平。通過建立高爐診斷模型、鐵前配礦結(jié)構(gòu)模型，實施成本日清日結(jié)管理、設(shè)備零故障管理，有效地推動高爐高效化生產(chǎn)，實現(xiàn)高爐低成本冶煉。
1 鐵前系統(tǒng)概況
朝陽鋼鐵鐵前系統(tǒng)包括1 座年吞吐物料量1 200 萬t 的機(jī)械化綜合原料場， 1 臺年生產(chǎn)能力為260 萬t 的265 m2 燒結(jié)機(jī)；2 座6 m 50 孔焦?fàn)t及與其配套的1 套125 萬t 干熄焦設(shè)施；1 座年生產(chǎn)能力為200 萬t 的2600 m3 高爐。朝陽鋼鐵屬單系統(tǒng)生產(chǎn)， 高爐的穩(wěn)定順行對整個公司的生產(chǎn)經(jīng)營至關(guān)重要。
2 高爐管理
朝陽鋼鐵煉鐵廠實行從原燃料采購到鐵水產(chǎn)出的鐵前系統(tǒng)全過程、系統(tǒng)化管理，建立了以高爐穩(wěn)順行為中心的高爐診斷管理模型， 突出對重點過程的控制，實現(xiàn)高爐的高效、穩(wěn)定生產(chǎn)。高爐診斷模型主要包括5 方面內(nèi)容。
2.1 建立高爐原燃料控制底線
高爐原燃料質(zhì)量穩(wěn)定是高爐爐況長期穩(wěn)定的前提條件。原燃料質(zhì)量波動過大，必然會導(dǎo)致高爐穩(wěn)定性下降，因此，朝陽鋼鐵建立了高爐原燃料質(zhì)量控制底線，并提出了品種結(jié)構(gòu)調(diào)整要求。高爐原燃料控制底線見表1。在品種結(jié)構(gòu)調(diào)整方面，要求① 高爐使用焦炭全部為廠內(nèi)生產(chǎn)，配煤結(jié)構(gòu)每月至多調(diào)整一次；② 燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)每月至多變動一次；③ 高爐配礦保持燒結(jié)礦比例相對穩(wěn)定，酸性料替換采用逐步過渡的方式。
2.2 建立高爐溫度場管理模型
高爐爐體溫度場管理主要包括爐缸管理和爐身管理。爐缸管理主要針對鐵水物理熱指數(shù)和爐芯溫度水平， 相應(yīng)的控制標(biāo)準(zhǔn)為爐芯溫度（430±30） ℃、鐵水物理熱指數(shù)3.0±0.5，通過燃料結(jié)構(gòu)的調(diào)整來確保爐缸的工作狀態(tài)。爐身管理主要針對爐腹、爐腰、爐身和爐喉等溫度場的溫度及熱流強(qiáng)度，相應(yīng)控制標(biāo)準(zhǔn)見表2，通過裝料制度和水量水溫的調(diào)整，有目的地控制渣皮的脫落和形成，保持合理的操作爐型，確保合理的煤氣流分布。
2.3 建立高爐操作模型
為避免外界條件變化對高爐穩(wěn)定性的影響，提出了高爐“五定操作”，即定風(fēng)壓、定料批、定爐溫、定堿度、定頂壓，具體規(guī)范見表3；并在高爐生產(chǎn)操作中嚴(yán)格執(zhí)行“五定操作”，為高爐穩(wěn)定順行奠定操作基礎(chǔ)。
2.4 形成趨勢化管理模型
趨勢化管理主要以高爐為中心， 每月對高爐的運行數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和分析， 形成“高爐運行評價”、“高爐長壽管理”總結(jié)。2017 年1 月～2018 年2 月高爐爐芯溫度變化趨勢如圖1 所示。
由圖1 可以看出，2017 年7 月~2018 年2 月，高爐爐芯溫度持續(xù)下滑，爐缸工作狀態(tài)變差。結(jié)合生產(chǎn)實際情況， 對爐芯溫度下降趨勢進(jìn)行分析：2017 年9 月焦炭實物質(zhì)量及粒級波動大， 灰分呈上升趨勢， 是爐芯溫度低于400 ℃的主要原因；2017 年10 月11 日干熄焦檢修， 將入爐焦比提高至390 kg/tFe， 爐芯溫度被控制在合理范圍內(nèi)；2017 年11 月高爐年休且出現(xiàn)4 次非計劃休風(fēng)，使?fàn)t芯溫度快速下滑， 低于350 ℃；2017 年12 月至2018 年2 月，爐缸治理需要焦炭支撐，但焦炭實物質(zhì)量和粒級仍沒有得到改善， 爐芯溫度下降趨勢沒有得到控制。
綜合分析可知：① 外部原因?qū)е赂郀t頻繁休風(fēng)，是爐芯溫度持續(xù)下滑的誘因；② 焦炭實物質(zhì)量差，是爐缸工作狀態(tài)持續(xù)得不到改善的主因。針對此種情況，采取提高入爐焦比、提高鐵水物理溫度、降低鐵水中鈦含量、提高鼓風(fēng)動能以及改善焦炭質(zhì)量等應(yīng)對措施。經(jīng)過約2 個月的治理，爐芯溫度回升，高爐順行得到保障。
2.5 形成有害元素管理模型
自2013 年起建立了高爐有害元素分析模型，每個季度對高爐爐料及與生產(chǎn)相關(guān)的原料進(jìn)行一次取樣化驗，所取樣品包括爐渣、除塵灰、高爐原燃料和燒結(jié)原燃料等20 種物料，掌握其鋅、鉀、鈉等有害元素的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)， 監(jiān)控高爐有害元素負(fù)荷水平， 并根據(jù)資源水平制定燒結(jié)原料有害元素控制標(biāo)準(zhǔn)，見表4。
高爐有害元素主要控制措施：① 在燒結(jié)混勻料中停配干法灰、轉(zhuǎn)爐塵泥等，避免有害元素循環(huán)富集；同時，密切監(jiān)控各種物料中堿金屬和鋅的含量，及時減配或停配有害元素含量高的物料，使高爐鋅負(fù)荷和堿金屬負(fù)荷在一定范圍內(nèi)保持動態(tài)平衡。堿金屬負(fù)荷控制在4 kg/t 以內(nèi)，鋅負(fù)荷控制在0.4 kg/t 以內(nèi)，最大限度降低有害元素對高爐的危害。② 通過高爐操作適當(dāng)控制爐渣堿度、鎂鋁比等，提高爐渣排堿量，適當(dāng)控制中心氣流，促進(jìn)有害元素排出；通過控制焦炭粒級，降低有害元素對焦炭的氣化作用，使高爐保持長周期穩(wěn)定順行。
3 成本管理
朝陽鋼鐵煉鐵廠采用二級成本控制體系，將成本控制分為廠級和工區(qū)級。每月將公司下達(dá)到廠的成本指標(biāo)通過成本分解表分解到各科室、工區(qū)管理人員；然后按照“干什么管什么”的原則，通過崗位的成本分解卡片將產(chǎn)量、能源、原燃料消耗和輔材等成本項目， 以消耗定額的形式分解到各操作崗位。
3.1 實施周成本測算制度
專門設(shè)立成本組，建立38 項工藝成本控制點和25 項能源成本控制點， 做到成本日清日結(jié)，并結(jié)合周成本預(yù)測進(jìn)行總結(jié)分析， 及時調(diào)整導(dǎo)致成本升高的因素，逐步形成成本預(yù)測（先算后干）、過程控制（邊算邊干）、成本改進(jìn)（干完核算）的管理機(jī)制。
3.2 實施鐵前配礦一體化
鐵前配礦成本約占生鐵成本的60%， 使配礦結(jié)構(gòu)科學(xué)經(jīng)濟(jì)是降低生鐵成本最有效的措施。朝陽鋼鐵通過近幾年的生產(chǎn)實踐， 實現(xiàn)了燒結(jié)配礦與高爐的聯(lián)動， 并建立了適用于自身生產(chǎn)的高爐配礦結(jié)構(gòu)模型和配礦菜單。朝陽鋼鐵鐵前配礦過程模型如圖2 所示。通過配礦菜單確定配礦品種；通過計算配礦結(jié)構(gòu)成分，確定是否滿足生產(chǎn)要求；最后通過成本測算，確定是否滿足降成本需要。
3.3 實施燃料成本經(jīng)濟(jì)化
燃料成本經(jīng)濟(jì)化主要通過三方面實現(xiàn)：① 采取技術(shù)措施降低噴吹煤成本。2014 年高爐噴煤工區(qū)通過采取全氮噴吹、降低系統(tǒng)氧含量等技術(shù)手段，將煙煤配比由50%提高至65%，成為鞍鋼集團(tuán)內(nèi)部噴吹煤成本最低的工區(qū)。② 調(diào)整噴吹煤品種結(jié)構(gòu)，降低成本。2015 年在煙煤比例提高后，采用西山貧煤替代陽泉煤，克服了貧煤粘性大、易堵槍的不利因素，將貧煤比例提高至60%，進(jìn)一步降低了噴煤成本。③ 根據(jù)成本測算和爐缸工作狀態(tài)，調(diào)整煤焦結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)燃料成本最低。
4 設(shè)備零故障管理
朝陽鋼鐵是單高爐生產(chǎn)， 設(shè)備保障是高爐長周期穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。煉鐵廠采用“設(shè)備零故障”管理模式，通過三個方面對設(shè)備進(jìn)行管理：
① 按照設(shè)備的關(guān)鍵程度將設(shè)備分為A、B、C 三類，同時，對煉鐵廠區(qū)域內(nèi)的所有設(shè)備進(jìn)行歸類，并制定《A 類設(shè)備管理檢修策略》，提高檢修質(zhì)量。
② 制定設(shè)備互檢和巡檢制度。設(shè)備互檢由設(shè)備室人員及各工區(qū)設(shè)備主管人員參加， 對全廠設(shè)備的隱患、記錄、點檢、潤滑等情況進(jìn)行檢查；設(shè)備巡檢由設(shè)備室人員負(fù)責(zé)，主要對設(shè)備進(jìn)行不定期抽查，以彌補定期互檢存在的不足， 實現(xiàn)設(shè)備穩(wěn)定運行。
③ 以“零事故、零故障、零隱患”為目標(biāo)，提高設(shè)備點檢質(zhì)量，減少設(shè)備事故對生產(chǎn)的影響，杜絕非計劃休風(fēng)。
5 實踐效果
朝陽鋼鐵通過實施高爐診斷管理模型，為高爐標(biāo)準(zhǔn)化操作提供了依據(jù)；通過成本管理為鐵前系統(tǒng)降本增效提供了方向； 通過設(shè)備零故障管理，為鐵前長周期穩(wěn)定順行提供了保障。鐵前系統(tǒng)的科學(xué)化管理強(qiáng)化了單高爐生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為實現(xiàn)鐵前系統(tǒng)“均衡、穩(wěn)定、高效”生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。
5.1 實現(xiàn)鐵前配礦成本緊跟市場節(jié)奏
煉鐵廠積極參與采購決策，與部門聯(lián)動，即保證質(zhì)量要求，又充分考慮經(jīng)濟(jì)性，2017 年做到了鐵前配礦成本與市場趨勢的一致。2017 年鐵前配礦成本與普氏指數(shù)趨勢如圖3 所示。
5.2 實現(xiàn)鐵前系統(tǒng)穩(wěn)步強(qiáng)化
對于單高爐生產(chǎn)系統(tǒng)， 高爐長周期穩(wěn)定順行是關(guān)鍵，也是經(jīng)濟(jì)冶煉的重點。朝陽鋼鐵的鐵前科學(xué)管理以高爐為中心， 結(jié)合鐵前系統(tǒng)單高爐生產(chǎn)的短板，不斷對人、設(shè)備、原料、技術(shù)進(jìn)行強(qiáng)化，從而使各項經(jīng)濟(jì)指標(biāo)科學(xué)、有序地提升，實現(xiàn)燒結(jié)一個半月檢修一次， 高爐三個月檢修一次的常態(tài)化管理，燒結(jié)作業(yè)率整體呈上升趨勢（2014 年由于煉鋼事故，燒結(jié)被迫停產(chǎn)7 天，作業(yè)率有所降低），高爐、燒結(jié)利用系數(shù)穩(wěn)步增加。2011～2017 年燒結(jié)作業(yè)率見圖4，2011～2017 年高爐、燒結(jié)利用系數(shù)見圖5。
6 結(jié)語
（1） 高爐長周期穩(wěn)定順行是單高爐生產(chǎn)的關(guān)鍵，也是經(jīng)濟(jì)冶煉的重點。朝陽鋼鐵基于單高爐生產(chǎn)的工藝特點，以高爐為中心，對鐵前系統(tǒng)進(jìn)行模板化、趨勢化管理。通過進(jìn)行高爐管理、成本管理和設(shè)備零故障管理，鐵前配礦成本緊跟市場節(jié)奏，鐵前系統(tǒng)各項經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均有所提升， 且實現(xiàn)了燒結(jié)一個半月檢修一次， 高爐三個月檢修一次的常態(tài)化管理。
（2） 高爐診斷模型的實施為高爐標(biāo)準(zhǔn)化操作提供了依據(jù)； 強(qiáng)化成本管理為鐵前系統(tǒng)降本增效提供了方向； 設(shè)備零故障管理為高爐長周期穩(wěn)定順行提供了保障。
（3） 朝陽鋼鐵鐵前系統(tǒng)科學(xué)化管理， 有利于強(qiáng)化單高爐生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低生產(chǎn)成本，是實現(xiàn)鐵前系統(tǒng)“均衡、穩(wěn)定、高效”生產(chǎn)的基礎(chǔ)，實踐效果良好，具有借鑒意義。