工業(yè)工程技術(shù)在煉鋼生產(chǎn)中的研究與應(yīng)用

馮振亮，鄭萬任，龐海輪，來慶斌，滕奉昌

（日照鋼鐵控股集團(tuán)有限公司，山東 日照276800）

1 前 言

工 業(yè) 工 程 技 術(shù)（Industrial Engineering Technology，簡(jiǎn)稱IE）的核心理念是降低成本、提高質(zhì)量和生產(chǎn)率，因此在制造業(yè)等各行業(yè)的中得到了廣泛應(yīng)用。IE 的應(yīng)用比較突出的辦法是利用柏拉圖的二八原則，確認(rèn)導(dǎo)致問題的制約因素，然后利用ECRS 分析法對(duì)制約因素進(jìn)行改善，以最終解決問題。柏拉圖二八原則是IE中QC七大手法之一，是將搜集的影響因素進(jìn)行整理、分類，并按照大小排列，以尋求影響問題80% 的制約因素。ECRS 分析法，是IE 中程序分析的四大原則；文章表明，ECRS 分析法可用于對(duì)生產(chǎn)工序進(jìn)行改善，以減少不必要的工序，達(dá)到更高的生產(chǎn)效率。ECRS，即取消（Eliminate）、合 并（Combine）、調(diào) 整 順 序（Rearrange）、簡(jiǎn)化（Simplify）。

鋼鐵制造企業(yè)中煉鋼環(huán)節(jié)作為重要的一環(huán)，其生產(chǎn)效率低，將直接導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)流生產(chǎn)效率的降低，最終影響鋼鐵制造企業(yè)的整體效益，嚴(yán)重可直接導(dǎo)致企業(yè)的破產(chǎn)。轉(zhuǎn)爐冶煉周期作為衡量煉鋼生產(chǎn)效率的關(guān)鍵指標(biāo)，一直是各鋼鐵企業(yè)改善的主要方向。某鋼鐵企業(yè)80 t 轉(zhuǎn)爐冶煉周期為26 min，已成為產(chǎn)線產(chǎn)能提升的限制性環(huán)節(jié)，尤其在廢鋼比提升后，加劇了產(chǎn)線提升的困難，因此對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉周期進(jìn)行IE改善，成為當(dāng)前迫切解決的問題。

2 分析尋找制約因素

柏拉圖又稱二八法則，為QC七手法之一，其定義為根據(jù)所收集的數(shù)據(jù)，以不同區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)加以整理、分類，計(jì)算出各分類項(xiàng)目所占的比例而按照大小順序排列，主要用于尋找改善項(xiàng)目的重點(diǎn)，以能準(zhǔn)確的確定改善點(diǎn)，及時(shí)解決當(dāng)前存在的問題。

轉(zhuǎn)爐冶煉周期主要有加料時(shí)間（包含兌鐵、加廢鋼）、吹煉時(shí)間、測(cè)溫取樣時(shí)間、出鋼時(shí)間、濺渣時(shí)間及其他輔助時(shí)間組成。按照柏拉圖原理進(jìn)行分析，結(jié)果如圖1所示。

圖1 轉(zhuǎn)爐冶煉周期組成分析

通過柏拉圖二八原則分析，轉(zhuǎn)爐冶煉周期改善的重點(diǎn)是吹煉時(shí)間、加料時(shí)間、出鋼時(shí)間3個(gè)重點(diǎn)，其他的為次要的改善點(diǎn)。

3 影響因素

運(yùn)用ECRS 分析方法時(shí)，秉承方法研究永無止境的改進(jìn)意識(shí)，反復(fù)進(jìn)行，直至獲得最佳的解決方法。針對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉周期改善的3 個(gè)重點(diǎn)，使用ECRS分析方法結(jié)合應(yīng)用數(shù)學(xué)進(jìn)行分析、改善。

3.1 吹煉時(shí)間的改善

轉(zhuǎn)爐合理的供氧強(qiáng)度可以有效地改善反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件，使得碳氧反應(yīng)加快，使得脫硫、脫磷加快。轉(zhuǎn)爐吹煉是必不可少的過程之一，因此運(yùn)用ECRS 反復(fù)研究，改善落腳點(diǎn)為“S”。有關(guān)文章表明，高供氧強(qiáng)度可加快轉(zhuǎn)爐煉鋼的反應(yīng)速度，最終獲得吹煉時(shí)間的改善。供氧強(qiáng)度計(jì)算公式：

式中：I為供氧強(qiáng)度，m3/（t·min）；Q為氧氣流量，m3/min；T為裝入量，t。

通過計(jì)算，某鋼廠80 t轉(zhuǎn)爐改善前供氧強(qiáng)度為3.67 m3/（t·min），而國內(nèi)中小型轉(zhuǎn)爐供氧強(qiáng)度的先進(jìn)水平達(dá)4.0～4.5 m3/（t·min），存在較大的改善空間。通過對(duì)氧槍尺寸、供氧流量的不斷研究實(shí)踐，某鋼廠的供氧強(qiáng)度得到了較大提高，對(duì)吹煉時(shí)間實(shí)現(xiàn)了較大改善，具體參數(shù)見表1。

表1 轉(zhuǎn)爐供氧參數(shù)改善前后對(duì)比

通過改善前后對(duì)比，吹煉時(shí)間縮短為11.32 min，改善比例為14.98%。

3.2 加料時(shí)間的改善

轉(zhuǎn)爐加料過程粗分為加入廢鋼和加入鐵水兩步，但隨著廢鋼量的提升（廢鋼單耗250 kg/t），并按照IE 方法對(duì)加料步驟進(jìn)行拆分，轉(zhuǎn)爐加料步驟如圖2所示。

圖2 轉(zhuǎn)爐加料步驟

通過對(duì)步驟的分析，結(jié)合八大浪費(fèi)的處理理念，盡量消除“等待”的浪費(fèi)，再運(yùn)用ECRS 反復(fù)研究，改善的落腳點(diǎn)為“E、C、S”。加料時(shí)間的改善如表2所示。

表2 轉(zhuǎn)爐加料時(shí)間改善

利用“ECRS 分析法”的改善，將加料時(shí)間由4.11 min降低至2.5 min，改善比例39.17%。

3.3 出鋼時(shí)間的改善

轉(zhuǎn)爐出鋼過程中實(shí)現(xiàn)了鋼渣分離，減少鋼渣流入鋼包所造成的鋼水污染。同時(shí)出鋼鋼流對(duì)鋼水起到了攪拌作用，促進(jìn)了夾雜和脫氧產(chǎn)物的上浮。出鋼過程不僅影響了轉(zhuǎn)爐冶煉的生產(chǎn)效率，也影響了鋼水質(zhì)量，因此，制定合理的出鋼時(shí)間至關(guān)重要。運(yùn)用ECRS反復(fù)研究，出鋼的改善落腳點(diǎn)同樣為“S”。

出鋼口尺寸是影響出鋼時(shí)間的直接因素，通過實(shí)踐，將出鋼口尺寸由Φ165 mm 提高至Φ180 mm，滿足了鋼水的質(zhì)量要求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了出鋼時(shí)間的有效改善。出鋼時(shí)間由3.9 min 降低至3 min，改善比例23.07%。

3.4 小 結(jié)

通過利用ECRS 分析法及數(shù)學(xué)應(yīng)用進(jìn)行研究、改進(jìn)，最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)冶煉周期的改善，通過“流程程序圖”進(jìn)行改善統(tǒng)計(jì)，見圖3。

圖3 轉(zhuǎn)爐冶煉流程程序

通過流程程序圖分析、改善，最終將轉(zhuǎn)爐冶煉周期由26.06 min 降低至21.02 min，產(chǎn)能提升了19.33%，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煉鋼生產(chǎn)效率的改善，達(dá)到了改善的預(yù)期效果。

4 結(jié) 論

4.1 IE作為一門新型學(xué)科，不斷融入企業(yè)中，能夠有效改善煉鋼中存在的關(guān)于生產(chǎn)率、成本的各項(xiàng)問題，使得企業(yè)的效益得到最大化。

4.2 利用“柏拉圖”進(jìn)行分析，可有效地確定問題的瓶頸環(huán)節(jié)，以有針對(duì)性的進(jìn)行改善。

4.3 利用“方法研究”永無止境的改進(jìn)意識(shí)和“ECRS 分析法”，對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉各項(xiàng)步驟不斷地進(jìn)行研究，取消了等待浪費(fèi)，合并了相同類型的步驟，最終實(shí)現(xiàn)了流程的改善。

4.4 通過利用IE 一系列方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉周期的改善，產(chǎn)能提升了19.33%，達(dá)到了改善的預(yù)期效果。