軋輥開發(fā)功效對熱帶連軋線有效作業(yè)率及生產(chǎn)準(zhǔn)備成本的影響

張 沖，張建洲，劉永鋒

（1.軋輥復(fù)合材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 邢臺 054025；2.中鋼集團(tuán)邢臺機(jī)械軋輥有限公司，河北 邢臺 054025）

鋼鐵行業(yè)持續(xù)開展供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革，嚴(yán)控新增產(chǎn)能，取締地條鋼等落后產(chǎn)能，推進(jìn)大氣治理、環(huán)保限產(chǎn)，使我國鋼材供需關(guān)系得到一定改善。但從行業(yè)未來競爭態(tài)勢看，中國鋼鐵業(yè)產(chǎn)能集中度逐步提升，鋼鐵競爭態(tài)勢白熱化的中長期趨勢不會改變。如何在保證鋼材質(zhì)量的前提下提高軋線有效作業(yè)率、降低單位成本，仍是鋼廠構(gòu)建長期競爭力的不可或缺的重要方案。在軋線生產(chǎn)布局和裝備能力已定，生產(chǎn)運(yùn)行模式受到制約的情況下，提升軋輥材質(zhì)并形成配套的軋輥使用維護(hù)技術(shù)，是提升軋線有效作業(yè)率和生產(chǎn)準(zhǔn)備成本的一種快捷解決方案。

1 軋輥開發(fā)功效對熱帶連軋線有效作業(yè)率的影響

軋線作業(yè)率（η0）=軋制時間（t軋）/日歷時間（T0），是衡量軋線實(shí)際產(chǎn)出水平的重要參考指標(biāo)。但考慮到不同軋線結(jié)構(gòu)布局不同、生產(chǎn)工藝不同，軋線在投產(chǎn)之初就已經(jīng)限制了軋線作業(yè)率的基本范圍，單純比較不同軋線的軋線作業(yè)率已經(jīng)不能較好反映軋線的生產(chǎn)組織水平和軋線利用效率。例如：近年來推廣的ESP軋機(jī)采用鋼水澆鑄到產(chǎn)品成卷全連軋無頭模式，連續(xù)作業(yè)能力明顯高于普通軋線，由于無煤氣加熱爐等設(shè)備，使得檢修周期短于常規(guī)軋線，理論上可達(dá)到75%以上的軋線作業(yè)率，而常規(guī)軋線多在65%~75%之間，但我們不能以此就直接斷定ESP軋機(jī)的軋線計(jì)劃作業(yè)時間利用的必然較常規(guī)軋線更加充分。在軋線裝備水平、生產(chǎn)工藝已經(jīng)定型的情況下，軋線有效作業(yè)率是評價軋線作業(yè)管理水平和軋機(jī)潛力開發(fā)水平的合理依據(jù)。

軋機(jī)有效作業(yè)率的計(jì)算方法如下：

軋線有效作業(yè)率（η1）=軋制時間（t軋）/計(jì)劃作業(yè)時間（T計(jì)劃）；

計(jì)劃作業(yè)時間（T計(jì)劃）=日歷時間（T0）-定修時間（T定）-外部影響停機(jī)時間（T外部停機(jī)）。

本文選取2條常規(guī)熱帶連軋線，對軋線年度非作業(yè)時間的影響因素及占比進(jìn)行了分析，具體如表1。

表1 對軋線年度非作業(yè)時間的影響因素占比分析%

上述占比均指該類別非作業(yè)時間占年度日歷時間（T0）的比例。每類時間包含因素的定義如下。

計(jì)劃換輥停機(jī)時間：指因軋輥軋制到最大換輥周期引起的計(jì)劃換輥停機(jī)時間。

軋輥事故時間：指因軋輥質(zhì)量問題、使用維護(hù)不當(dāng)導(dǎo)致的軋線非計(jì)劃停機(jī)時間。

軋制事故時間：指因甩尾、粘鋼、卡鋼等軋線操作不當(dāng)導(dǎo)致的軋線非計(jì)劃停機(jī)時間。

定修時間：指因設(shè)備例行點(diǎn)檢、維修等造成的軋線計(jì)劃停機(jī)時間。

設(shè)備故障：指因設(shè)備故障導(dǎo)致的非計(jì)劃停機(jī)時間。

待溫、待料停機(jī)：指因待溫、待料等工藝制度要求等導(dǎo)致的軋線非計(jì)劃換輥時間。

從上述2條軋線相關(guān)因素的時間占比波動性看，各線設(shè)備故障時間、待溫及待料停機(jī)時間的差異較大，主要受軋線維護(hù)水平和市場因素的影響，通過一系列精益化管理措施有縮減的可能性，但實(shí)施難度相對較高。計(jì)劃換輥時間有較強(qiáng)的可預(yù)測性，各軋線時間占比波動性較小，在時間因素中的占比較高，是重點(diǎn)挖潛要素。軋輥事故時間、軋制事故時間波動性稍大，但整體占比不高，對整體影響較小，其中軋輥事故時間通過提升軋輥質(zhì)量和加強(qiáng)檢測，可在線下將事故盡可能消滅在萌芽中，實(shí)施效果相對可控。為保障軋線的有效運(yùn)行，各軋線一般不會對定修時間進(jìn)行大幅度調(diào)整，故軋線一般將該時間從日歷時間中剔除，不列為計(jì)劃作業(yè)時間。

綜合評估認(rèn)為，提升軋輥材質(zhì)，有效減少軋輥計(jì)劃換輥停機(jī)時間，最大限度提升軋輥使用功效，是提升軋線有效作業(yè)率的最便捷、最穩(wěn)定的方法，且軋輥材質(zhì)升級由供應(yīng)商完成，不需鋼廠投入過多精力。同時，提升軋輥質(zhì)量，加強(qiáng)檢測，降低軋輥事故時間維護(hù)水平，同樣可獲得穩(wěn)定的有效作業(yè)率提升效益，但因在時間因素中占比略小，故效益值相對較低。

根據(jù)2條軋線的實(shí)際情況，通過推進(jìn)高速鋼立輥、粗軋高速鋼工作輥、精軋高速鋼工作輥和高碳高速鋼工作輥，實(shí)現(xiàn)了全線軋輥高速鋼化；全面推進(jìn)等硬度鍛鋼支承輥替代傳統(tǒng)Cr5鍛鋼材質(zhì)后，可使不同類別軋輥的換輥周期提升1.2~1.8倍，預(yù)計(jì)年可節(jié)約時間見表2。

表2 不同類別軋輥的換輥周期提升后年可節(jié)約時間情況

節(jié)約的時間最終可轉(zhuǎn)化為有效作業(yè)率的提升（見表3），為軋線創(chuàng)造更高的價值。

表3 有效作業(yè)率提升情況

2 軋輥開發(fā)功效對熱帶連軋線生產(chǎn)準(zhǔn)備成本的影響

采用高材質(zhì)軋輥，最大限度的發(fā)掘軋輥開發(fā)功效，不僅可以提升軋線作業(yè)率，而且可降低軋輥噸鋼消耗成本以及由軋輥使用引起的間接使用成本（合稱為生產(chǎn)準(zhǔn)備成本）。軋輥的間接使用成本主要體現(xiàn)在磨削、裝配等引起的人工、輔料消耗上。精軋前段高速鋼軋輥可實(shí)現(xiàn)1次磨削多次連續(xù)上機(jī)，高速鋼立輥、粗軋高速鋼工作輥、高碳高速鋼工作輥等則在磨削量穩(wěn)中有降的情況下實(shí)現(xiàn)了單次換輥周期的延長。全線高速鋼軋輥的推進(jìn)實(shí)質(zhì)上有效提升了軋輥的毫米軋制量，同時使得磨輥及裝配工的人工工時大大縮減、砂輪等輔料有所節(jié)約。

1）將每條軋線的磨削成本、運(yùn)轉(zhuǎn)成本、軋輥消耗成本、裝配成本全部量化為具體的成本值。根據(jù)投用新產(chǎn)品帶來的聯(lián)動成本變化，轉(zhuǎn)化為軋輥成本功效開發(fā)系數(shù)或開發(fā)百分比。

2）假定無論采用何種軋輥材質(zhì)，其磨削臺時、天車運(yùn)轉(zhuǎn)臺時或運(yùn)轉(zhuǎn)里程值、裝配工時的每類臺時或者工時的每小時含金量均完全相同。例如：認(rèn)為磨削1 mm高速鋼軋輥和高鎳鉻軋輥的磨削時間基本相同。當(dāng)每臺時成本固定時，通過累計(jì)臺時的長短變化確定累計(jì)成本的漲跌量。

3）以磨削成本為例，引入磨削臺時成本、噸鋼軋輥消耗成本核算值。

A.磨削臺時成本的計(jì)算：

將所有同期產(chǎn)生的折舊費(fèi)、耗材成本、輔材成本、磨工人工工資累加，除以同期累計(jì)的總磨削臺時，視為期初的磨削臺時成本。當(dāng)采用新材質(zhì)或者革新使用工藝后，節(jié)約的磨削臺時數(shù)乘以期初的磨削臺時成本，視為節(jié)約的成本。

B.噸鋼軋輥消耗成本

磨削臺時累計(jì)成本除以同期鋼產(chǎn)量，即每噸鋼消耗的磨削臺時成本，視為噸鋼軋輥磨削成本。

4）按照磨削成本的計(jì)算方法，可同樣計(jì)算出噸鋼軋輥轉(zhuǎn)運(yùn)成本和噸鋼裝配成本。

5）軋輥成本功效的計(jì)算結(jié)果擬定如下形式：

本文選取2條全線高速鋼產(chǎn)品應(yīng)用比例較高的軋線做了軋輥材質(zhì)升級前后的軋輥成本變化對比，具體如下。

根據(jù)測算結(jié)果，投用高材質(zhì)軋輥（全線高速鋼）后的軋輥生產(chǎn)準(zhǔn)備成本降低值分別占兩條軋線軋輥噸鋼軋制成本、砂輪年消耗成本、磨工工資成本、裝配工資成本累計(jì)總值的19.2%、23.4%，有明顯的成本效益見表4。

表4 每年投用高材質(zhì)軋輥（全線高速鋼）后的軋輥生產(chǎn)準(zhǔn)備成本變動情況

3 軋輥綜合功效體現(xiàn)

通過本次對比，可以充分證明，新產(chǎn)品投用以后，在生產(chǎn)效益上體現(xiàn)為正向指標(biāo)，在成本控制上體現(xiàn)為反向指標(biāo)，其綜合功效系數(shù)為生產(chǎn)功效系數(shù)與成本功效系數(shù)之比：

按此方式對軋線A、軋線B進(jìn)行測算結(jié)果如表5所示。

表5 扎輥的綜合功效測算表

4 結(jié)論

1）通過對軋輥材質(zhì)的提升、軋輥配套使用工藝的優(yōu)化，軋輥開發(fā)功效有了最大限度的提升，使得該2條軋線的軋線有效作業(yè)率最大提升至2.4%~5.8%，為鋼廠帶來了較為客觀的產(chǎn)值提升。

2）通過對軋輥材質(zhì)的提升、軋輥配套使用工藝的優(yōu)化，降低了軋輥噸鋼消耗成本以及軋輥使用引起的間接使用成本等，兩條參與對比軋線的相關(guān)生產(chǎn)準(zhǔn)備成本可分別降低19.2%、23.4%，綜合對比國內(nèi)其他相關(guān)軋線其值基本在20%左右。

3）新產(chǎn)品的功效體現(xiàn)在多方面，如產(chǎn)量效益、成本效益、質(zhì)量效益以及管理效益等，但由于質(zhì)量效益和管理效益量化難度大，同時受客觀環(huán)境影響因素較大，因此本次只對其產(chǎn)量效益以及成本效益進(jìn)行了綜合數(shù)據(jù)對比，通過本次實(shí)際數(shù)據(jù)對比，新產(chǎn)品的綜合功效在1.3左右。