特殊钢企业生产优化调研报告

张宇航++王超赛++张思雨

摘 要：本文针对多品种、小批量、工艺流程复杂的特殊钢炼钢生产组织管控过程，探索如何运用信息化手段来改善现有制约瓶颈，提高生产效率、发挥关键工序产能，实现特钢炼钢生产组织过程的协同优化，实现生产稳定、高效。

关键词：特殊钢；生产组织；协同优化

1 特殊钢生产特点

目前，国内许多特殊钢企业正在进行先进特殊钢生产线建设与完善，通过对特殊钢生产的关键共性技术研究开发和系统集成，优化特殊钢生产流程，实现特殊钢生产高品质化、高效化和低成本化。本文在分析了现有特殊钢生产流程的技术特点，以国内某特钢企业为例，在其现有生产组织的问题分析其现有问题，提出其特殊钢生产流程的发展方向。

特殊钢的生产是一个长周期的生产过程，组织模式相对稳定，是质量稳定、应对多样化市场的基础。

其主要生产工序主要包含了如下流程：铁水预处理→初炼炉-（电弧炉，转炉）→精炼炉（LF、 RH、VD/VOD）→连铸（小方坯、大方坯、板坯）、模铸→特种冶炼（电渣、真空电渣、等离子、电子轰击炉等）→棒线材、板材轧机。

根据现场调研分析，整个特钢生产控制重点有两个：

一是工序间过程节点控制；二是实现炉机最优匹配，生产高效。

尤其是其用户决定了产品的质量要求，包括：严格的成分控制、高的洁净度、合理的夹杂物形态、高均质性、最小的宏观低倍缺陷、理想的组织形态和晶粒度、优良的表面质量。

特殊钢具有高品质和多品种、小批量的特点，因此特殊钢生产组织的核心，就是解决生产高效和订单多品种、小批量之间的矛盾，其技术特点包括了：

①品种范围宽，规格多；

②生产工艺流程复杂；

③工艺兼容性强，定尺、定重多样化；

④订单零散，不利于组织高效化生产；

⑤客户技术要求多，控制标准多样化。

在钢铁企业中，炼钢不仅是提供个性化产品和实现产品质量的起点，也是按订单组织生产和物流策划的源头，炼钢在钢铁厂内起到承上启下的关键作用。在特钢生产工艺中，由于炼钢具有铁钢平衡刚性、工序多、高温、连续、快节奏的特点，如何解析炼钢各工序的生产匹配关系，是优化生产工艺和生产组织、简化工序流程的关键，生产流程的计划组织安排尤为重要。

2 企业调研分析

以国内某特殊钢生产企业为调研对象，该公司现拥有以焦化、烧结、高炉炼铁、转炉炼钢、LF及VD炉真空精炼、连铸、连轧、精整为生产工艺的长流程生产线，和以电炉炼钢、LF及VD炉精炼、连铸、连轧、精整为生产工艺的短流程生产线，主要生产装备均具有行业先进水平。

该企业2座转炉+6座精炼炉+4座VD炉+4台连铸+4条轧线的多种工艺路线组合的生产组织方式，可以说国内最多之一，炼钢轧钢不能一一对应，流程十分复杂。因此，炼钢生产计划如何高效组织成为生产管理的核心工作。

根据调研，现有坯型连铸机与轧线的对应关系见表1：

通过对该单位现有的订单进行分析，可以看出内外贸订单均具有以下特点：批量小、品种多、工艺路线复杂、产品覆盖范围广。因此，以订单为核心的特钢炼钢生产组织是由特钢的订单特点所决定的。

作为一家专业化特钢生产企业，主要实行以效订销、以销定产、优化排产、生产高效的组织模式。近几年公司陆续开发了异型钢、退火材、银亮钢等新品种和新工艺。随着产品结构特钢化升级和不断开发新品，工艺越来越复杂；市场需求每况愈下，订单批次逐渐缩小，造成生产组织难度越来越大，对精益生产提出了更高要求。而且，传统批量生产常常存在以下问题：不良品多、搬运多、动作浪费、在制品多、机动率低、 机动性小、交期长、场地大、管理难。结果导致：高成本、低品质、低利润、反应慢、竞争力低、少创新。

从其整个生产流程分析来看，存在以下制约整个企业发展的问题：

一是工序之间不配套：连铸机与轧制线不连续，制约生产高效。

二是订单组合难度大：小批量、多品种、多规格和高质量制约连铸机连浇炉数；频繁更换产品品种和规格，导致转炉实际作业率下降，远低于同类普钢转炉作业率。

三是生产效率低：工序间的不匹配，严重制约了整体生产效率的提升，尤其对于不同钢轧线之间坯材供应匹配不当时，造成生产计划的变更，生产效率不能充分发挥，增加消耗，影响费用成本。

四是发展制约：该特钢企业产品和工艺结构实现了根本性转变，但作为特钢企业，其产品档次和技术装备水平有待提升，现有生产手段和工艺装备不足以满足高端客户的需求，均需进行必要的技术改造和装备配套。在现有厂区没有进行技术改造的场地布置条件，这是对处于品种结构进军中高端市场优化提升的关键时期的主要制约。

3 发展建议

3.1 引入精益生产的理念。利用信息化技术打造符合企业自身生产特点的生产组织管控模式。

“一个流”生产 （one piece flow） 是精益生产方式的核心思想之一。从现有生产流程，以铁素的流程为核心，按照“周密计划、监控异常、快速反应、及时调控、流程优化、精准高效”的管控思路，建立从大宗原料平衡、铁前配比、铁钢、坯材、材收货、材入库、材出库七大平衡为基础的“一个流”精益生产管控信息化系统。

通过生产工艺路线的数字化、订单合理组合优化，实现炼钢排产不断优化。炼钢内部流程的优化，重点做好计划产量完成、坯型分配，满足对客户订单的承诺交货日期。铁、钢的生产会出现阶段性的不平衡时，通过动态调整铸铁量的生产组织形式，来达到铁、钢的阶段性平衡。内部从一个流平衡重点监控4台连铸机对应的轧线坯型匹配生产，确保总体坯材平衡。

从炼钢生产计划及运行控制上，要遵循以下原则：一是炉机对应、温降最小、拉速决定流量、连浇，追求有序、高效、稳定、低耗的生产组织模式。二是严格推行周计划到日，日生产计划的编制由炼钢调度室排产员负责，根据各工序反馈的设备运行、质量要求、技术协议等各项信息，编制当天生产计划。

3.2 谋划新工艺布局和布置，确保流程最优、成本最低，突出流程的合、分、顺。

3.2.1 合

功能相同或相近的不影响主线的设施合并，减少周转次数、减少周转距离、减少物流干扰；上下游工序在距离上尽量缩短，合并布置，减少物流距离。

3.2.2 分

存在物流干扰的设施分开布置，减少干扰、优化配置、提高专业化水平、确保高效率运行。

3.2.3 顺

物质流顺畅、界面技术无干扰；能量流能级匹配合理、提高效率、减少消耗和浪费；信息流及时、准确、全面。

新的厂区布局要充分考虑上下工艺的匹配，将铁前与炼钢工艺流程匹配更加紧凑，充分体现生产高效，实现企业流程最优、效益最大化。

4 结束语

该企业通过内部的创新改革和产品升级，从服务用户、品种开发、增加利润等方面起到了积极的作用，但随着用户的个性化需求的增加，势必对生产高效产生越来越大的影响。特钢生产企业应积极采用成熟先进的工艺技术，进行工艺装备升级，优化生产工艺流程和布局，实现特钢生产各工序的连续、紧凑、高效、流畅，优化产品结构、提升产品质量和档次和品种规格拓展延伸，进一步做专做精做优特钢产品，打造专业化、高效率的现代化特钢企业。