轧辊开发功效对热带连轧线有效作业率及生产准备成本的影响

张 冲，张建洲，刘永锋

（1.轧辊复合材料国家重点实验室，河北 邢台 054025；2.中钢集团邢台机械轧辊有限公司，河北 邢台 054025）

钢铁行业持续开展供给侧结构改革，严控新增产能，取缔地条钢等落后产能，推进大气治理、环保限产，使我国钢材供需关系得到一定改善。但从行业未来竞争态势看，中国钢铁业产能集中度逐步提升，钢铁竞争态势白热化的中长期趋势不会改变。如何在保证钢材质量的前提下提高轧线有效作业率、降低单位成本，仍是钢厂构建长期竞争力的不可或缺的重要方案。在轧线生产布局和装备能力已定，生产运行模式受到制约的情况下，提升轧辊材质并形成配套的轧辊使用维护技术，是提升轧线有效作业率和生产准备成本的一种快捷解决方案。

1 轧辊开发功效对热带连轧线有效作业率的影响

轧线作业率（η0）=轧制时间（t轧）/日历时间（T0），是衡量轧线实际产出水平的重要参考指标。但考虑到不同轧线结构布局不同、生产工艺不同，轧线在投产之初就已经限制了轧线作业率的基本范围，单纯比较不同轧线的轧线作业率已经不能较好反映轧线的生产组织水平和轧线利用效率。例如：近年来推广的ESP轧机采用钢水浇铸到产品成卷全连轧无头模式，连续作业能力明显高于普通轧线，由于无煤气加热炉等设备，使得检修周期短于常规轧线，理论上可达到75%以上的轧线作业率，而常规轧线多在65%~75%之间，但我们不能以此就直接断定ESP轧机的轧线计划作业时间利用的必然较常规轧线更加充分。在轧线装备水平、生产工艺已经定型的情况下，轧线有效作业率是评价轧线作业管理水平和轧机潜力开发水平的合理依据。

轧机有效作业率的计算方法如下：

轧线有效作业率（η1）=轧制时间（t轧）/计划作业时间（T计划）；

计划作业时间（T计划）=日历时间（T0）-定修时间（T定）-外部影响停机时间（T外部停机）。

本文选取2条常规热带连轧线，对轧线年度非作业时间的影响因素及占比进行了分析，具体如表1。

表1 对轧线年度非作业时间的影响因素占比分析%

上述占比均指该类别非作业时间占年度日历时间（T0）的比例。每类时间包含因素的定义如下。

计划换辊停机时间：指因轧辊轧制到最大换辊周期引起的计划换辊停机时间。

轧辊事故时间：指因轧辊质量问题、使用维护不当导致的轧线非计划停机时间。

轧制事故时间：指因甩尾、粘钢、卡钢等轧线操作不当导致的轧线非计划停机时间。

定修时间：指因设备例行点检、维修等造成的轧线计划停机时间。

设备故障：指因设备故障导致的非计划停机时间。

待温、待料停机：指因待温、待料等工艺制度要求等导致的轧线非计划换辊时间。

从上述2条轧线相关因素的时间占比波动性看，各线设备故障时间、待温及待料停机时间的差异较大，主要受轧线维护水平和市场因素的影响，通过一系列精益化管理措施有缩减的可能性，但实施难度相对较高。计划换辊时间有较强的可预测性，各轧线时间占比波动性较小，在时间因素中的占比较高，是重点挖潜要素。轧辊事故时间、轧制事故时间波动性稍大，但整体占比不高，对整体影响较小，其中轧辊事故时间通过提升轧辊质量和加强检测，可在线下将事故尽可能消灭在萌芽中，实施效果相对可控。为保障轧线的有效运行，各轧线一般不会对定修时间进行大幅度调整，故轧线一般将该时间从日历时间中剔除，不列为计划作业时间。

综合评估认为，提升轧辊材质，有效减少轧辊计划换辊停机时间，最大限度提升轧辊使用功效，是提升轧线有效作业率的最便捷、最稳定的方法，且轧辊材质升级由供应商完成，不需钢厂投入过多精力。同时，提升轧辊质量，加强检测，降低轧辊事故时间维护水平，同样可获得稳定的有效作业率提升效益，但因在时间因素中占比略小，故效益值相对较低。

根据2条轧线的实际情况，通过推进高速钢立辊、粗轧高速钢工作辊、精轧高速钢工作辊和高碳高速钢工作辊，实现了全线轧辊高速钢化；全面推进等硬度锻钢支承辊替代传统Cr5锻钢材质后，可使不同类别轧辊的换辊周期提升1.2~1.8倍，预计年可节约时间见表2。

表2 不同类别轧辊的换辊周期提升后年可节约时间情况

节约的时间最终可转化为有效作业率的提升（见表3），为轧线创造更高的价值。

表3 有效作业率提升情况

2 轧辊开发功效对热带连轧线生产准备成本的影响

采用高材质轧辊，最大限度的发掘轧辊开发功效，不仅可以提升轧线作业率，而且可降低轧辊吨钢消耗成本以及由轧辊使用引起的间接使用成本（合称为生产准备成本）。轧辊的间接使用成本主要体现在磨削、装配等引起的人工、辅料消耗上。精轧前段高速钢轧辊可实现1次磨削多次连续上机，高速钢立辊、粗轧高速钢工作辊、高碳高速钢工作辊等则在磨削量稳中有降的情况下实现了单次换辊周期的延长。全线高速钢轧辊的推进实质上有效提升了轧辊的毫米轧制量，同时使得磨辊及装配工的人工工时大大缩减、砂轮等辅料有所节约。

1）将每条轧线的磨削成本、运转成本、轧辊消耗成本、装配成本全部量化为具体的成本值。根据投用新产品带来的联动成本变化，转化为轧辊成本功效开发系数或开发百分比。

2）假定无论采用何种轧辊材质，其磨削台时、天车运转台时或运转里程值、装配工时的每类台时或者工时的每小时含金量均完全相同。例如：认为磨削1 mm高速钢轧辊和高镍铬轧辊的磨削时间基本相同。当每台时成本固定时，通过累计台时的长短变化确定累计成本的涨跌量。

3）以磨削成本为例，引入磨削台时成本、吨钢轧辊消耗成本核算值。

A.磨削台时成本的计算：

将所有同期产生的折旧费、耗材成本、辅材成本、磨工人工工资累加，除以同期累计的总磨削台时，视为期初的磨削台时成本。当采用新材质或者革新使用工艺后，节约的磨削台时数乘以期初的磨削台时成本，视为节约的成本。

B.吨钢轧辊消耗成本

磨削台时累计成本除以同期钢产量，即每吨钢消耗的磨削台时成本，视为吨钢轧辊磨削成本。

4）按照磨削成本的计算方法，可同样计算出吨钢轧辊转运成本和吨钢装配成本。

5）轧辊成本功效的计算结果拟定如下形式：

本文选取2条全线高速钢产品应用比例较高的轧线做了轧辊材质升级前后的轧辊成本变化对比，具体如下。

根据测算结果，投用高材质轧辊（全线高速钢）后的轧辊生产准备成本降低值分别占两条轧线轧辊吨钢轧制成本、砂轮年消耗成本、磨工工资成本、装配工资成本累计总值的19.2%、23.4%，有明显的成本效益见表4。

表4 每年投用高材质轧辊（全线高速钢）后的轧辊生产准备成本变动情况

3 轧辊综合功效体现

通过本次对比，可以充分证明，新产品投用以后，在生产效益上体现为正向指标，在成本控制上体现为反向指标，其综合功效系数为生产功效系数与成本功效系数之比：

按此方式对轧线A、轧线B进行测算结果如表5所示。

表5 扎辊的综合功效测算表

4 结论

1）通过对轧辊材质的提升、轧辊配套使用工艺的优化，轧辊开发功效有了最大限度的提升，使得该2条轧线的轧线有效作业率最大提升至2.4%~5.8%，为钢厂带来了较为客观的产值提升。

2）通过对轧辊材质的提升、轧辊配套使用工艺的优化，降低了轧辊吨钢消耗成本以及轧辊使用引起的间接使用成本等，两条参与对比轧线的相关生产准备成本可分别降低19.2%、23.4%，综合对比国内其他相关轧线其值基本在20%左右。

3）新产品的功效体现在多方面，如产量效益、成本效益、质量效益以及管理效益等，但由于质量效益和管理效益量化难度大，同时受客观环境影响因素较大，因此本次只对其产量效益以及成本效益进行了综合数据对比，通过本次实际数据对比，新产品的综合功效在1.3左右。