王昆
前言
近年來，煉鋼用合金的市場價格大幅上漲，使轉(zhuǎn)爐用煉鋼成本大大增加，經(jīng)濟(jì)效益受到了很大影響。目前，河鋼宣鋼煉鋼產(chǎn)線所用合金的種類繁雜，迫切需要針對鋼種價格不同、合金價格不同、工藝路線不同等差異情況，制定和細(xì)化出合理的分流程、分鋼種的脫氧合金化工藝操作制度；需要進(jìn)一步研究和分析煉鋼產(chǎn)線脫氧合金化工藝對不同鋼種等級的鋼水質(zhì)量及產(chǎn)品性能的影響，并從經(jīng)濟(jì)性、適用性、穩(wěn)定性等方面，尋求最佳的脫氧合金化結(jié)構(gòu)和可替代產(chǎn)品或者更新產(chǎn)品。
合金消耗特點
合金元素是鋼的重要組成部分，它對鋼的性能起決定性作用，不同品種、用途的鋼對合金元素及其在鋼水中的含量均有不同要求。鐵合金是含有一種或多種合金元素的合金，是煉鋼環(huán)節(jié)的重要原料之一。
鐵合金的消耗量與鋼種相關(guān)，低合金含量的碳鋼一般使用硅鐵、錳鐵和鋁合金較多，高合金含量的碳鋼除了使用硅鐵、錳鐵和鋁合金以外，有的還要使用鉻鐵、鈦鐵等特殊合金。河鋼宣鋼生產(chǎn)的鋼種以低合金含量的碳鋼為主，因此使用量較大的是錳系合金、硅系合金和鋁系合金。
由于河鋼宣鋼生產(chǎn)的鋼種多，需使用較大量的錳系合金、硅系合金和鋁系合金，合金消耗量保持穩(wěn)定，但有部分品種的消耗量逐年上升，特別是價格較高的鈦鐵等特殊鐵合金。
分析研究及改進(jìn)優(yōu)化措施
建立合金價格數(shù)據(jù)庫
河鋼宣鋼急切關(guān)注市場變化，采取更加靈活的價格策略，緊跟市場，及時調(diào)整采購價格，切實打好“時間差”；將庫存降至能保證供應(yīng)的最低合理庫存水平上，并密切關(guān)注消耗量和品種結(jié)構(gòu)變化，以最大限度地減少采購資金的支出和占用。
煉鋼原輔料價格管理是煉鋼工序成本控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，用人工辦法進(jìn)行統(tǒng)計計算分析，工作量大，重復(fù)環(huán)節(jié)多，分析時間長，出錯概率大，分析準(zhǔn)確性較差，分析效率低。河鋼宣鋼利用ACCESS數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢特點，將煉鋼原輔料數(shù)據(jù)科學(xué)地組織起來，建立在線數(shù)據(jù)庫。價格數(shù)據(jù)是整個系統(tǒng)中主要處理的對象，其中包括修改、刪除等修改數(shù)據(jù)庫中具體數(shù)據(jù)操作，河鋼宣鋼煉鋼廠根據(jù)合金元素類別將目前常用的合金分為增碳劑、錳系合金、硅系合金、鋁系合金、釩系合金、鉻系合金、鈦系合金、特殊合金等八大類，而每一類根據(jù)合金元素的組成、合金元素含量和夾雜元素含量的不同分為多個品種，建立八類數(shù)據(jù)庫。
開發(fā)合金最優(yōu)結(jié)構(gòu)計算模型
在轉(zhuǎn)爐吹煉結(jié)束后，按不同的鋼種要求需要添加合金對鋼水成分進(jìn)行調(diào)整，以便使冶煉的鋼水達(dá)到鋼種要求的目標(biāo)成分，由于每種合金由幾種不同的元素組成，不同的合金可能有相同的元素成分，所以存在多種加料方案。絕大多數(shù)合金料的價格比較昂貴，優(yōu)化合金料的成分配比，可以有效地降低噸鋼生產(chǎn)成本，并能將鋼液成分控制在一個較窄的范圍內(nèi)，使產(chǎn)品性能保持在比較穩(wěn)定的水平。因此，為了精確地實現(xiàn)成分目標(biāo)要求與合金成本最小化，河鋼宣鋼建立了合金最優(yōu)加料計算模型，計算最優(yōu)加料方案。
合金料優(yōu)化模型的目標(biāo)是按照冶煉鋼種的技術(shù)指標(biāo)及企業(yè)的規(guī)定，在滿足成分要求的前提下，設(shè)計出最低成本的合金添加方式。該模型主要考慮了各合金品種的成本、合金收得率、鋼水成分控制目標(biāo)等影響因素，為鋼水成分控制目標(biāo)設(shè)定區(qū)間，控制鋼水目標(biāo)成分的下限與上限；研究了基于普通線性規(guī)劃的轉(zhuǎn)爐合金最低成本控制模型在解決元素含量嚴(yán)格約束問題時，可有效求出成本最低的合金配比；進(jìn)行了以生產(chǎn)數(shù)據(jù)及工業(yè)現(xiàn)場過程計算機(jī)軟硬件環(huán)境為背景的數(shù)字仿真，仿真結(jié)果表明，模糊線性規(guī)劃能夠在保證鋼水品質(zhì)的同時，最大限度地降低投入合金成本，優(yōu)化效果明顯。
實時優(yōu)化煉鋼用合金物料：
在冶煉高級別鋼種時，還需要進(jìn)行微合金化操作，為澆成合格鑄坯、軋成性能良好的鋼材，在轉(zhuǎn)爐冶煉終點后出鋼過程中或鋼包精煉階段中，需要根據(jù)鋼種規(guī)格要求使用各種合金進(jìn)行脫氧及合金化（或微合金化）作業(yè)，這是煉好一爐鋼的關(guān)鍵，也是軋后鋼材力學(xué)性能的前提保證。
河鋼宣鋼對合金料方案進(jìn)行綜合評審，根據(jù)不同時期不同合金的市場價格差異，采用動態(tài)合金配比結(jié)構(gòu)模型，指導(dǎo)生產(chǎn)工藝、采購。煉鋼產(chǎn)線針對鋼種價格不同、合金價格不同、工藝路線不同等制訂和細(xì)化分流程、分鋼種的脫氧合金化操作制度，科學(xué)制訂不同鋼種不同結(jié)構(gòu)配比，并對功能相近合金，如錳合金系列（高、中、低碳錳、硅錳、金屬錳等）、深脫氧劑（鋼芯鋁、鋁錳鈦、硅鋁鋇鈣、硅鋁鐵、硅鋇、鋁塊等）、喂線（硅鈣線、鈣鐵線、鋁線等）進(jìn)行系統(tǒng)性研究，實現(xiàn)合金料綜合性價比最優(yōu)。通過嚴(yán)格執(zhí)行工藝制度，標(biāo)準(zhǔn)化操作提高合金吸收率，河鋼宣鋼取得了良好的降本增效作用。
效益分析
河鋼宣鋼采用含鋁鋼應(yīng)用鋁鐵、鋁塊替代鋁錳鈦鐵，成本降低了2.31元/噸；65號鋼以下的硬線采用煅煤增碳劑替代低氮增碳劑，成本降低了3.48元/噸。
結(jié)論
