优化生产组织、工艺和设备维护

优化生产组织、工艺和设备维护 

———提升连铸机火焰清理机生产能力的措施及实践

董金刚 章远杰 施春月 李青 刘永强

　　由于工艺、设备、操作或成分设计等原因，某些钢种或板坯的表面或皮下在连铸生产过程中会产生夹渣、夹杂、针孔、气泡等缺陷。为获得高表面质量的产品或减少产品的质量缺陷，须要对板坯进行清理，去除板坯表面可见缺陷。火焰清理机是利用高速高压的煤气或天然气与氧气燃烧产生高温，使板坯表面的金属融化成融渣被吹走，达到去除板坯表面和浅层皮下缺陷的目的，同时使皮下的部分缺陷暴露，暴露的缺陷经火焰手工清理或经热轧加热氧化去除。火焰清理机在去除板坯表面和皮下缺陷的同时，没有缺陷的部位同时被清理，板坯金属损失大，因此火焰清理机只在高表面要求的少数钢种和部分浇铸异常的板坯上采用。

　　宝钢一炼钢的火焰清理机为在线布置，与连铸机同步建成，通过辊道输送板坯，清理板坯规格为250mm×（900mm~1930mm）×（8000mm~12000mm）。二炼钢的火焰清理机为离线布置，晚于连铸机建成，通过行车输送板坯，清理板坯规格为230mm/250mm×（900mm~1750mm）×（8000mm~11000mm)。两台火焰清理机清理板坯温度范围为常温到900℃；清理方式为四面同时清理，单独清理上下表面或上下表面同时清理；清理深度为1.5mm~4.5mm。

　　火焰清理机生产能力的影响因素

　　影响火焰清理机生产能力的因素较多，主要有生产组织、设备管理和生产工艺。

　　生产组织。这方面的影响因素主要包括板坯规格、连铸生产能力、连铸生产均衡稳定性和交叉物流。

　　连铸板坯宽度=热卷宽度+热轧时板坯侧压量。受合同结构以及热轧工序侧压量的影响，板坯实际生产宽度小于火焰清理机设计的典型宽度，在清理相同板坯块数的情况下，火焰清理机的生产能力下降。根据测算，由于板坯宽度减小了，两台火焰清理机的年生产能力分别下降16万吨、2万吨。

　　一炼钢火焰清理机的板坯清理周期与连铸的浇铸周期基本一致，即火焰清理机与连铸的生产节奏相匹配。由于连铸机是以CAST为单位组织生产，连铸机的生产方式决定了辊道输送到火焰清理机的板坯速度，从而决定了火焰清理机的生产能力。二炼钢火焰清理机的板坯清理周期远短于板坯输送周期，而连铸机的生产速度影响了板坯运输速度，因此连铸机的生产能力也影响火焰清理机的生产能力。

　　在火焰清理机为“瓶颈”工序的情况下，须要充分发挥其生产能力，即合同计划和生产计划编制上充分考虑火焰清理机的生产特点，均衡机清钢种的生产，实现机清钢种热状态机清，不浪费火焰清理机的生产能力。调查发现，受物流时间节点和合同结构的影响，在实际生产中，有的班次没有安排机清钢种的生产计划。为提高板坯质量，连铸过程中的异常板坯也须要机清，从而占用了火焰清理机的生产能力。在火焰清理机生产能力一定的情况下，须要清理的异常板坯越多，则用于机清钢种的生产能力越少，即连铸生产稳定性对机清钢种生产能力影响大。

　　机清的生产节奏和机清板坯的温度直接影响火焰清理机的清理速度和清理质量。一炼钢生产的板坯到二炼钢机清或二炼钢生产的板坯到一炼钢机清，都将影响机清生产节奏和板坯的温度，从而影响机清生产能力。二炼钢不同连铸机生产的机清钢种和硅钢须要通过同一跨的行车相反方向吊运板坯，并有工位的交叉，从而影响了机清板坯的吊运节奏，因此硅钢的吊运影响二连铸火焰清理机生产能力。

　　生产工艺。这方面主要考虑机清钢种和机清钢种改判的影响。

　　火焰清理的钢种除了高表面质量要求的品种外，还有裂纹敏感性钢种。生产中发现，裂纹敏感性钢种具有裂纹随机性和热态下裂纹延伸性，虽然去除了表面可见裂纹缺陷，但裂纹向板坯内部延伸和扩展，同时大量没有裂纹的表面也被烧损了。

　　部分高质量要求钢种特定位置的板坯、交接坯须要改其他钢种，虽然改后的钢种没有机清工艺要求，但由于以炉次为单位进行管理，板坯工艺要求服从炉次的工艺要求，这些改钢坯板坯也同步实施机清，浪费了机清生产能力。部分板坯因为清理不当或过程异常须要机清后改其他钢种，以及机清钢种在热轧、冷轧等工序因质量原因致使有效使用量减少，造成补料量大，降低了机清钢种的有效利用率。

　　设备管理。火焰清理机因为故障停机直接影响机清生产能力，机清设备状态不好造成板坯漏清、冷坯机清等也将影响机清生产能力。由于品种钢的精炼和铸机配套的专线化生产，精炼和设备的故障也影响火焰清理机生产能力的发挥。火焰清理机烧嘴维护周期、清渣作业周期、机清定修周期3个时间无法匹配协调，造成火焰清理机多次停机，浪费机清生产能力。

　　提升火焰清理机生产能力的措施

　　为了提升火焰清理机的生产能力，宝钢采取了一系列措施。

　　一是优化生产组织。这主要包括均衡机清钢种生产和提高连铸机生产能力。

　　提前策划，均衡机清钢种生产。宝钢加强火焰清理机生产能力和资源计划的平衡策划，均衡两个炼钢单元的机清合同资源，确保每个班次的两台火焰清理机都有机清钢种生产计划，最大限度实现连铸机和火焰清理机之间板坯的直线物流。当因设备故障或物流异常出现两台火焰清理机生产不均衡时，他们通过两个生产单元互供机清板坯实现机清能力的充分发挥。由于火焰清理机和连铸机年修时间不一致，他们采取储备机清钢种的冷坯供火焰清理机生产或储备机清后的板坯供热轧生产，确保火焰清理机生产能力得到利用或促进机清钢种合同完成。他们还以机清产能最大化为中心，安排连铸生产计划，实行机清计划动态跟踪调整，确保连铸机和火焰清理机生产无缝衔接。

　　稳定炼钢生产，提高连铸机生产能力。宝钢以连铸恒拉速为目标，优化炼钢全流程生产组织。他们采取火车时刻表，严格要求生产过程中各工序的时间节点和波动范围，确保到达连铸钢水的时间、温度和质量命中，为连铸稳定生产创造条件；通过小吹氩、勤加渣、缓变速，自动浇铸，稳定连铸浇铸速度，减少因操作或工艺异常造成的下线处理板坯量。他们通过合同归并、产线转移、预合同生产等手段，提高生产机清钢种的连铸机的生产批量和中间包连浇炉数；采取提高品种钢和一般钢种浇铸速度等措施，提高连铸机的生产能力；提高全工序质量控制和生产组织能力，减少机清钢种在不同炼钢单元和不同铸机之间的生产交叉。

　　二是改进生产工艺，提高机清有效性。

　　机清工艺优化。宝钢优化机清生产组织原则，取消部分裂纹敏感性钢种的机清工艺要求，其板坯裂纹缺陷通过下线检查和手工清理处理。宝钢通过识别不同钢种的夹渣缺陷对应的炼钢、连铸过程关键指标，加强浇铸过程异常板坯的管控，对部分低碳钢种开展不机清试验，并及时做好后工序的质量跟踪反馈，不断优化连铸生产工艺。宝钢积极开展机清钢种的热送试验，有效缓解了手工清理和板坯库存压力。

　　按坯管理，提高机清有效性。宝钢改变以炉次为单位的管理思路，实行按板坯为单位的管理，即板坯的质量和工艺要求可以不同于炉次的质量和工艺要求，并对信息系统进行改造优化，实现了按板坯下达机清指令的功能，减少改钢板坯的机清。他们开发了机清板坯表面质量检测系统，改变机清板坯清理质量主要靠人观察的状况，有效监控机清板坯的表面质量，减少不合格机清板坯流向下工序情况；开展机清钢种全流程质量改进攻关，降低缺陷发生，提高全工序收得率，减少机清钢种生产投料率，提升机清有效性。 

　　三是加强火焰清理机的设备维护管理，缩短设备故障时间。

　　宝钢将火焰清理机纳入公司关键设备进行管理，组建机清设备改善团队，开展机清设备专项维护改进工作，机清设备故障时间大幅减少；优化机清设备的日修、定修和年修管理，合并机清的设备修理和维护工作，延长火焰清理机的工作时间；优化烧嘴设计，实现能源介质充分均匀混合，板坯漏清和机清条纹得到明显好转，机清板坯不合格率明显下降。

　　随着现有两台火焰清理机的不断挖潜和改造，机清生产能力得到了充分利用，但仍满足不了不断增长的汽车用钢市场需求。因此须要新建机清设备来提升机清生产能力，满足后工序对机清钢种的需求。

　　采取以上措施后，近两年来，宝钢火焰清理机生产量不断提升，2012年、2013年分别比2011年增加8%、19%；机清钢种的生产量不断提高，2012年、2013年分别比2011年增加25%、39%。机清钢种生产提升比例大于机清生产提升比例，说明异钢种机清的比例在下降。