熱軋板坯熱裝熱送技術的應用

孫成禮，林健

（1.寶鋼集團八鋼制造管理部,2.上海寶信軟件股份有限公司）

熱軋板坯熱裝熱送技術的應用

孫成禮1，林健2

（1.寶鋼集團八鋼制造管理部,2.上海寶信軟件股份有限公司）

對熱軋板坯熱裝熱送的生產管理進行了闡述。圍繞熱裝熱送加熱爐，介紹了煉鋼和熱軋廠的一體化計劃編制、熱送板坯在輥道上與計劃進行替換匹配、下線熱坯集批熱裝計劃的編制，在生產中的實際應用。

加熱爐；熱裝熱送；板坯替換；一體化計劃；熱坯合同

聯系人：孫成禮，男，46歲，本科，冶金管理高級工程師，烏魯木齊（830022）寶鋼集團八鋼公司制造管理部

E-mail：suncl@bygt.com.cn

1 前言

近年來，隨著鋼鐵企業的發展和市場競爭的加劇，物流優化和降本增效成為現代鋼鐵企業生產管理的工作重點。板坯熱裝熱送技術即煉鋼板坯向熱軋廠熱裝熱送，實現板坯不落地直接裝爐生產的方式在一些大型鋼廠得到了應用。熱軋板坯的熱裝熱送在鋼鐵生產流程中實現了節能減排和物流優化。

2 板坯熱裝熱送技術的優點

煉鋼連鑄板坯在切成定尺后，一般表面溫度在800～900℃。如何將高溫板坯直接送進熱軋加熱爐，成為國內外一流鋼鐵企業競相研究開發的生產管理技術。連鑄坯熱送熱裝工藝，利用連鑄坯的熱量，配合相應的生產管控措施，使得連鑄工序與軋制工序緊密銜接。

與連鑄坯冷裝相比，連鑄坯熱送熱裝可有效減少熱量損失降低燃耗，主要優點是：

（1）節約能源。鑄坯熱裝入爐的溫度越高，節能效果越好。

（2）提高成材率，降低金屬消耗。由于熱送熱裝減少了坯料的加熱時間，有的僅是局部加熱，甚至不加熱，減少了板坯的燒損和氧化，提高了成材率。

（3）優化了生產物流，減少了板坯下線入庫及板坯倒垛吊裝，節省廠房、轉庫費用和勞動力。

（4）提高了加熱爐加熱能力，進而提高了軋線產能。

有研究表明：連鑄坯溫度在650～1000℃時裝入加熱爐，節能效果最好。對此，我國鋼鐵行業清潔生產標準規定：熱裝溫度≥600℃、熱裝比≥50%，為清潔生產一級標準。

3 加熱爐向熱軋供應板坯的生產組織模式

板坯加熱爐是熱軋廠中的重要工藝設備，其主要功能就是把板坯加熱成溫度均勻的熱坯，滿足熱軋軋機對高質量板坯的的工藝要求。目前，國內企業一般都配有2～3座加熱爐，用于冷裝或熱裝板坯的加熱生產。

板坯加熱爐種類繁多，目前寶鋼集團的加熱爐為步進式燃氣加熱爐。加熱爐的結構見圖1。

步進加熱爐的爐底是步進機構。步進時，步進機構升高，托起被加熱的板坯，再向前移動一步，再落下，完成一個步進，使被加熱的板坯向前移動一步。步進加熱爐內的板坯是橫向排放，前進方向與其垂直。板坯從入爐側裝入加熱爐，在出爐側出去的是已被加熱的板坯。

板坯在加熱爐中，是通過分為不同的加熱段進行加熱處理的。板坯通過爐前輥道到達加熱爐裝爐側后。首先對板坯進行測寬和測溫，然后由裝鋼機送到加熱爐的熱回收段。板坯裝爐后，根據入爐板坯的溫度、鋼種、規格和板坯裝爐量，通過加熱爐計算機控制系統或現場人工操作，對各區段的爐溫、爐壓、燃燒量、空氣量進行調節控制，建立各區段爐溫控制目標，確定板坯在爐內各區段的加熱時間，然后由步進梁有序的將板坯送到均熱段。最后，被均勻加熱的板坯，由出鋼機送到爐后出爐輥道上，這樣就完成了一塊板坯的加熱過程。

由于加熱爐內溫度具有強耦合、純滯后、大慣性、慢時變的特性，因此在組織熱裝熱送生產時，一般采用兩個以上加熱爐向熱軋機供坯的生產組織模式。其中，一個加熱爐為熱裝加熱爐，其他為冷裝加熱爐。對于熱裝加熱爐，在冷熱坯裝爐模式切換時，為了重建各加熱段的溫度環境，避免混裝混燒，一般采用在冷坯和熱坯之間，空出一段空間（三到五塊板坯的空爐長度）燒鋼工藝。

多個加熱爐的生產管理，是通過加熱爐自動化控制系統（L1基礎自動化和L2過程控制系統組成）完成。它根據熱軋軋機的生產節奏，即板坯軋制順序，動態調整各加熱爐的板坯加熱速度，對爐群進行協調控制，對爐內板坯進行實時跟蹤，預測板坯剩余在爐時間和出爐坯溫，實時協調加熱爐爐群的出爐節奏，保證板坯的加熱效果。

4 熱軋板坯熱裝熱送的措施和方法

目前國內大型冶金企業進行板坯熱裝熱送軋制，主要從三個方面入手：（1）解決煉鋼與熱軋生產單元的物流銜接和工藝控制，實現規?；⑦B續化生產管理。首先是統籌安排，編制煉鋼-熱軋的一體化計劃；（2）在線調整，通過在線板坯與軋制計劃中板坯的轉用充當，解決煉鋼板坯來料與熱軋計劃對板坯順序要求不匹配問題；（3）解決板坯集批熱裝的規?；a問題，一旦煉鋼來坯不滿足熱軋最小節能熱裝量，板坯就暫時下線，進入均熱爐或爐前保溫堆垛區，當蓄坯量達到集批生產量時，啟動板坯-合同雙向推薦功能，按照當前軋機對計劃的工藝“窗口”要求，為爐前熱坯掛上合適的合同，編制熱裝計劃，并插入當前軋制計劃中，實現熱坯的規模化裝爐生產。

4.1 熱軋一體化軋制計劃的編制

要進行熱裝熱送生產，勢必要解決煉鋼和熱軋計劃的一體化編制問題。這樣才能夠使得煉鋼和熱軋的生產形成有序的計劃鏈，各工序、工位的鋼水、板坯、熱卷的物流生產、加工、流動，按一體化計劃“時刻表”相互銜接。在生產中，煉鋼和熱軋不再是獨立分割的生產單元，而是緊密相關的加工鏈。在這個加工鏈上，上工序為下工序服務，建立下工序是用戶這一管理理念，煉鋼、熱軋各環節，都為了熱裝熱送這一中心任務，協調配合，環環相扣，共同配合，才能完成熱裝熱送的任務。

煉鋼、熱軋生產的一體化計劃，打破了熱軋生產中“見物排計劃”的傳統，改變了后工序被動生產的習慣，充分體現了按合同組織生產，前工序的生產盡可能滿足后工序的生產組織原則。根據冶金企業產品、設備、工藝的實際情況，一體化計劃能夠解決煉鋼、連鑄、熱軋生產能力的匹配問題。

一體化計劃技術，實際上就是把DHCR（板坯直接熱裝）計劃的生產組織方式、信息的處理過程，拓展到了整個的煉鋼、熱軋軋制作業范圍。它打破以往鋼鐵生產中各工序各自為政，獨立編制生產計劃的習慣；強調前后工序間生產計劃的協調性和整體性，做到統籌兼顧，全盤考慮；保證物流暢通、板坯庫作業和庫存量最小化，提高計劃的合理性和可執行性。這樣，既保證了煉鋼、連鑄能有針對性地、合理地組織生產，又能按時、有效地向熱軋進行供坯，使物流暢通、板坯庫作業和庫存量最小化，加快前后工序的生產節奏。

一體化計劃以熱軋為源頭，即在熱軋計劃的對象還處在非實物板坯狀態時，根據煉鋼能力的平衡來決定熱軋軋制的計劃。首先把合同分解為虛擬板坯，進行熱軋軋制預計劃的編制；同時，把熱軋計劃所要求的軋制計劃種類、計劃中鋼種的匹配、計劃中加工規格的接續條件等，在熱軋的預計劃中體現出來。煉鋼的預計劃再次根據熱軋的要求，作出流爐設計、進行組CAST-LOT、形成煉鋼預計劃。通過對每日煉鋼預計劃進行澆鑄順排序、生產規程檢查，形成分日有序的煉鋼初計劃。當然，在進行組CAST-LOT的過程中，由于組爐的需要，向煉鋼所作材料申請量，可能會多于熱軋的計劃量，那多余部分就只能作余材處理。在煉鋼的初計劃形成、制造命令確定之后，再重新形成或組合成熱軋的初計劃、確定成為熱軋的終計劃。在這一連續過程中，各作業計劃的處理對象，都是虛擬材料；虛擬材料作為聯系各工序計劃的信息載體貫穿於始終，保證了前后信息流的一致。一體化計劃主要的業務：

（1）煉鋼預計劃：合同處理、合同計劃、組爐合同收池、虛擬材料分解和預爐次生成。

（2）熱軋預計劃：軋制預組批形成、預組批分日、預計劃形成和預計劃確定。

（3）煉鋼初計劃：組CAST-LOT、煉鋼分日、制造命令確定和提交。

（4）軋制初計劃：軋制預計劃選擇、初計劃形成、調整、確定和傳送。

（5）煉鋼出鋼計劃：接收煉鋼初計劃,按煉鋼機組編制煉鋼、精煉、連鑄小時生產計劃。

（6）軋制終計劃：熱軋終計劃確定、熱軋終計劃下發。

4.2 板坯直裝計劃在線調整

一體化計劃問世以來，已經成功應用于許多大型鋼鐵企業，但是由于各企業的文化、加工工藝、生產裝備、組織結構的不同，取得的效果也不盡相同。一體化計劃的管理技術，源于寶鋼股份，寶鋼股份的裝備、管理水平、自動化程度，保證一體化計劃能夠順利實施，且收到了良好的經濟效果。

但是，同樣屬于寶鋼集團的八鋼公司，在實施一體化計劃生產組織過程中，就遇到了意想不到的困難。八鋼加入寶鋼集團后，全面引進了寶鋼的生產管理技術，其中包括熱裝熱送一體化技術。但是由于兩家企業存在著裝備水平和基礎自動化程度的巨大差異性，造成引進的熱裝熱送技術應用“水土不服”，生產組織一直不理想。

2018年云南電網按照南方電網公司精益管理的要求，把堅持黨的領導、加強黨的建設與推進安全生產、經營管理深度融合，在部分供電單位和施工單位開展安全生產、客戶服務、項目管理領域黨組織、黨員發揮作用試點，在非試點單位開展黨的建設精益項目（書記項目）探索，同時，開展黨的建設精益化管理咨詢項目和黨支部標桿管理課題研究，提煉總結開展黨的建設精益管理的經驗和做法。

熱軋鋼卷生產，是以軋機的換輥周期為單位，編制熱軋計劃。熱軋工藝要求熱軋鋼卷生產需遵循“窄-寬-窄”、“薄-厚-薄”以及多種不同的軋制規程。熱軋生產的特點，決定了熱軋計劃對連鑄板坯有著嚴格的到坯次序要求，包括板坯的鋼種、規格、重量。然而如果是多臺連鑄機向熱軋供坯的生產模式，難以保證熱軋的熱裝熱送計劃的要求。

寶鋼股份的煉鋼生產采用300t頂底復吹轉爐，300t一機兩流連鑄機生產板坯，一臺連鑄機的出坯速度和熱軋熱裝加熱爐的裝爐速度基本吻合；寶鋼煉鋼連鑄的穩定有序供坯，滿足了熱軋對軋制板坯鋼種、規格尺寸的要求。八鋼煉鋼生產采用120t轉爐，120t一機一流連鑄機生產板坯.熱裝熱送生產時，必須采用兩臺以上120t連鑄機交替出坯，才能滿足熱軋加熱爐的裝爐要求。由于一體化計劃要求煉鋼連鑄的出坯秩序與加熱爐裝爐秩序高度一致，造成煉鋼計劃和熱軋計劃難以關聯編制，煉鋼生產環節的任何波動，都會造成熱軋計劃的吊銷。DHCR一體化計劃月最高執行率只有2.5%，其余計劃基本是CCR計劃（板坯冷裝計劃）。而CCR計劃增加了板坯吊裝、倒運次數，增加了板坯加熱爐煤氣燃耗，導致生產效率低下。

為了進一步提高八鋼公司DHCR計劃實施率，優化物流，適應生產發展的需要，就迫切需要對熱軋DHCR計劃功能進行優化改進。改變DHCR計劃事先確定板坯合同及品種規格，要求煉鋼、軋鋼嚴格按計劃次序進行“剛性銜接”的生產模式，改為板坯產出后，在熱軋板坯輸送輥道上，根據熱軋計劃與來坯，動態進行板坯與計劃的匹配，實現煉鋼板坯與熱軋計劃的柔性銜接，避免煉鋼來坯下線，實現板坯交換次序后直接裝爐，提高板坯熱裝比例，達到優化物流，降低成本目的。

解決熱裝熱送的方法和技術路線為：用輥道上熱送板坯，動態替換熱軋計劃中的板坯，減少板坯下線。要實施板坯與計劃的柔性替換，就必須研究在快節奏的板坯生產條件下，板坯與計劃的推薦、替換、軋制命令的變更和自動下發執行功能；使現場操作工在滿足工藝條件的情況下，對突發事件具備快速的反應能力，這種反應能力除了要有先進的管理模式、方法、合適的物質資源作基礎外，更多的要滿足生產管理對信息的處理、傳遞、反饋的要求。

熱送板坯的在線替換調整，大幅提升了八鋼板坯熱裝熱送比例，實現兩臺連鑄機同時向熱軋加熱爐供坯，滿足熱軋軋制生產的要求。通過該技術的初步運用，2012年八鋼熱軋DHCR計劃板坯直裝率已基本穩定在35%以上，板坯熱裝率穩定在50%以上，較往年均有大幅提高。通過完善生產管理仍將較大提升空間。

4.3 熱坯的集批生產管理

雖然煉鋼、熱軋的一體化計劃和板坯在線替換，解決了板坯直接裝入加熱爐的問題，但是如果熱坯的裝爐量不能達到加熱爐規模生產要求，就會頻繁出現冷坯和熱坯交替進爐，冷裝和熱裝加熱模式頻繁切換的問題。在這種情況下，就會出現冷坯、熱坯混裝混燒；為避免冷坯、熱坯混裝混燒，又會出現加熱爐空爐現象，直接影響到加熱爐的產量。

加熱爐加熱工藝分預熱段、加熱段和均熱段。冷坯、熱坯在加熱段混裝混燒，首先是不節能，其次是熱坯的長時間加熱，可能出現過熱現象，使板坯發生變形；另外，過熱也會使板坯的氧化鐵皮增多，一則造成板坯鐵損，二則使得加熱爐清爐頻率增加。為了避免冷熱坯混裝混燒，就必須在裝入加熱爐的冷坯和熱坯之間，空出一段空間，使得加熱爐對冷坯和熱坯采用不同的加熱制度。但是，這也帶來了加熱爐的小時產能的損失。為了解決這一矛盾，最佳的解決方案，就是對冷熱坯分別進行集批生產，減少空爐的產能損失。鋼鐵生產實踐證明，集批堆放的板坯，在4小時之內裝爐，板坯溫度仍然在600℃以上。集批裝爐生產，可減少加熱爐在加熱段的時間，節約燃料消耗60%。因此，大生產組織上的首選是集批生產。

為了解決熱坯集批生產問題，就需要在加熱爐旁建立熱坯池。一旦出現煉鋼來坯不能滿足加熱爐最小規模生產量（一般為加熱爐的滿爐裝坯量），就將熱坯按同爐、同鋼種，在加熱爐旁或保溫爐中臨時集批堆放。當熱坯集批量達到要求后，按照當前軋制計劃時間對合同的“窗口”要求，即當前計劃時間對軋制寬度、軋制厚度工藝要求，以集批板坯推薦滿足條件的生產合同。在推薦合同中，人工選擇滿足計劃“窗口”切入條件的合同對象，將這些板坯掛合同，然后完成熱軋切入計劃的編制。當然，也可以直接指定計劃切入點要求軋制寬度、軋制厚度的合同，推薦滿足要求的爐旁集批熱坯，人工選取合適的熱坯，將它掛上該合同，然后完成熱軋切入計劃的編制，最后把新編切入計劃插入到當前大計劃中。由于板坯與合同的掛接，是人工按“窗口”要求進行的，因此完全可以實現整垛板坯按軋制順掛合同后編入切入計劃，這樣可進一步減少行車對板坯的倒垛操作，優化了板坯庫物流。

作為集批熱裝熱送的關鍵技術和研究內容，首先要解決板坯與熱軋計劃或合同的匹配問題。即通過板坯的屬性（鋼種、規格、溫度等），尋找滿足條件的熱軋計劃或合同。反之，通過熱軋計劃或合同的屬性（鋼種、軋制規格、熱裝熱送標志等），尋找滿足條件的板坯。

解決了上述的關鍵技術，就可以根據熱態板坯匹配規則，動態推薦滿足條件的熱軋計劃或合同。通過規則比對板坯的材料屬性、軋制計劃或合同的屬性，就可篩選出可用于熱裝的熱坯，和滿足軋制生產的合同，并以產出時間、庫區、庫位、層號排序，對板坯與合同的匹配，進行好中選優?？焖贋榘迮髋渖虾贤螅涂梢詫崿F整爐、整堆垛的板坯熱裝計劃編制，使新增計劃按軋制計劃的窗口要求，插入當前生產隊列之中，實現熱軋計劃的平穩過渡、柔性銜接。

5 熱裝熱送的關鍵技術

（1）煉鋼、熱軋一體化計劃編制技術。

（2）熱態板坯在熱軋輥道上，動態推薦滿足條件的熱軋計劃技術。通過熱態板坯的材料屬性，對熱裝軋制計劃的命令信息逐一比對，篩選出可使用輥道上熱坯進行軋制生產的全部軋制命令，減少輥道熱坯下線放冷的概率。

（3）熱軋計劃動態推薦庫存板坯（熱態或冷態）技術。通過熱軋計劃的命令屬性，對機旁及板坯庫中的熱坯逐一進行比對，篩選出可供該命令使用的全部熱態板坯，減少軋制命令被吊銷的概率。

（4）熱裝熱送匹配規則動態可配置技術。實現板坯材料與計劃命令匹配條件的自由設定，使得生產工藝條件的變化引起的熱坯與軋制命令匹配規則變化時，無需修改應用程序。

（5）熱裝熱送實績查詢與統計的畫面、報表，動態可配置技術?？山鉀Q管理部門與生產部門對同一畫面、報表的數據項需求不一致問題，避免了在應用功能設計編程時，就必須確定數據視圖的矛盾。

（6）熱裝熱送計劃的編制及調整、自動重發技術。

（7）DHCR鋼卷的自動封鎖、釋放、以及自動改判降級技術。

（8）DHCR板坯的輥道同步及行車作業指令的自動形成和下發技術。

6 經濟效益

以八鋼為例，熱裝熱送工藝流程優化開發成功并批量生產后，目標板坯直裝率可提高到50%，熱裝熱送率提高到60%以上。以板坯冷裝消耗煤氣152m3/t，煤氣價格0.35元/m3，熱裝可節約10%的煤氣計算，熱軋機組年軋材能力300萬t熱卷，可降低成本約957.6萬元。

由于熱裝板坯在爐時間的減少，可由最低150分鐘降低到130分鐘，提升了產能。根據集裝率及實際情況核算：產能提升帶來的噸鋼費用降低約1.42元/t；由于減少了板坯吊運等消耗，約可降低成本0.02元/t。合計約1.44元/t，按年產300萬t計算，合計降低成本432萬元。

以上共計降低成本957.6+432＝1389.6萬元。

其次，熱裝熱送每年還可節約可觀的板坯下線引起的轉庫物流裝運成本。

再次，通過強化生產組織管理、提高板坯熱裝熱送，可提升八鋼熱裝熱送生產效率，節能降耗，優化物流。提升八鋼產品競爭力，提升企業形象，產生良好的社會效益。

[1] 中華人民共和國環境保護行業標準.鋼鐵行業清潔生產標準.國家環境保護總局,2006-7-3.

[2] 衛恩澤，彭燕華.板坯加熱爐控制技術現狀和發展.鋼鐵技術.2010，（3）.

App lication of Hot Transportation and Hot Charging Technology for Hot Rolling Slab

SUN Chen-li1, LING Jian2
（1. Manufacturing Management Department,Bayi Iron&Steel Co.,Baosteel Group ;2. Shanghai Baosight Software Co.Ltd）

This paper expounded production management of hot transportation and hot charging technology for hot rolling slab. It introduced the integrated production planning for steelmaking plant and hot rolling plant, heat - transfer slabs on roller and replacement matching, group batching hot charging planning for hot slabs from production line centering on hot-transportation and hot-charging heating furnace. The application in practical production is introduced.

heating furnace；hot transportation and hot charging；slabs replacement；integrated production plan；hot rolling slab contracts

TG335.11

B

1672—4224（2014）01—0009—05