特材研制公司天然氣節能降耗優化改造

王艷紅

摘 要：通過組織機構和管理制度的建立，以及項目優化組坯入爐加熱方案，減少裝爐量，找到裝爐量和燃氣消耗最佳的匹配方式。對H13鍛后熱處理執行超細化工藝+退火工藝，超細化工藝第一段取消650 ℃保溫2 h工藝、直接爐冷；第二段由780 ℃提高到820 ℃，取消第三段工藝和采取連續生產組織模式，提高鋼包烘烤效率，減少烘烤時間。通過降低燃氣消耗的優化改造和崗位職工的技能培訓，提高了天然氣能源介質管理水平，而工藝參數的優化，以及人員技術操作能力的提升，進一步降低了燃氣消耗和生產成本，提高了特材產品的市場競爭力和創效能力，增加企業的經濟效益。

關鍵詞：天然氣；優化改造；降低消耗；管理；培訓

NATURAL GAS CONSUMPTION REDUCTION? OPTIMIZATION OF SPECIAL MATERIAL DEVELOPMENT COMPANY

Wang Yanhong

（Zhang Xuan Technology Special Materials Research and Manufacturing Company? ? Xuanhua? ? 075100，China）

Abstract：Through the establishment of organization and management system， as well as the project to optimize the heating scheme of the billet into the furnace， reduce the amount of filling， and find the best matching way between the amount of filling and gas consumption; For the post-forging heat treatment of H13， the superfine process + annealing process was carried out. The first stage of the superfine process canceled the 650 ℃ heat preservation process for 2 hours and directly cooled in the furnace. The second stage is raised from 780 ℃ to 820 ℃， the third stage process is cancelled and the continuous production organization mode is adopted to improve the ladle baking efficiency， reduce the baking time， reduce gas consumption optimization and transformation and the skills training of the staff， improve the management level of natural gas energy media， optimize and improve the process parameters， and enhance the technical operation ability of personnel， reduce gas consumption. Reduce production costs， improve the effectiveness of special products， increase the economic benefits of enterprises， and enhance the market competitiveness of products.

Key words：natural gas; optimization and transformation; reduce consumption; management; train

0? ? 引? ? 言

特種材料研究制造公司隸屬河鋼集團河北張宣高科科技有限公司，是以替代進口、研發國內急需的特種材料為主要目標的集產品研發、中試、生產、銷售為一體的高科技企業，與中科院理化所、上海大學、東北大學等高校及科研院所進行戰略合作，面向國內、國際高端裝備制造市場，產線投資3.6億元，總建筑面積26 135 m2，年產1萬t氣閥材料、鎳基合金、特種不銹鋼、精密合金、高端模具鋼等，產品注冊商標“龍煙”牌。

1? ? 現? ? 狀

特種材料研究制造公司（以下簡稱：特材研制公司）現有鋼水罐預熱式烘烤器2座，蓄熱式加熱爐7座，臺車式處理爐6座，所使用的氣體介質均為天然氣。作為張宣高科科技有限公司首家使用天然氣的子公司，特材研制公司燃氣消耗量大、噸鋼成本高，降低產品單耗和生產成本，成為特材研制公司需要解決的重點問題。

特材研制公司于2021年5月投入生產，投產前期噸鋼天然氣消耗900 m3/t，面對競爭日益激烈的特材市場與當前鋼鐵企業的嚴峻形勢，能源介質成本制約著特材研制公司效益的提高，為進一步提高各項技經指標，降低工序成本，全面提升特材產品創效能力，對影響天然氣能耗指標的工藝進行優化改造。

2? ? 優化改造方案

2.1? ? 完善組織機構 強化制度管理

特材研制公司成立總經理為組長的能源工作領導小組，加強組織機構建設體系和能源考核體系。制定、完善、積極改進能源工作的有關管理制度，先后編制下發了《特材研制公司能源管理辦法》《天然氣管理制度》等制度文件，制定能源工作計劃和經濟責任制考核辦法，認真分解落實指標，做到指標到崗，責任到人。

實行能源介質指標日報制度、周例會制度。每天對天然氣生產、使用總量和使用時間進行統計分析。時刻掌握天然氣動態和變化趨勢，及時采取措施，進行糾偏。利用周例會從量化的工序能耗，進行橫向、縱向比較分析，總結一周指標完成情況，結合生產、工藝實際情況，制定下一周節能降耗措施和主攻方向。從而收到了有效動態控制天然氣消耗的目的。

2.2? ? 優化系統工藝 降低噸鋼消耗

1）組坯入爐加熱方案優化。

特材研制公司鍛壓區為了提高產量，完成生產目標，加熱爐做到滿負荷生產，每爐裝爐量為滿爐50 t，采用40多支鋼錠集中加熱的方式，產量高、燃氣消耗低，節約了生產成本。但在實際的生產過程中發現，滿爐加熱，天然氣沒有達到最佳的消耗方式。例如，以8號加熱爐生產H13鋼種531錠型，鍛造采取兩墩兩拔工藝為例，8號加熱爐裝爐量50 t，滿負荷生產，燃氣消耗降低，但隨著生產任務加重，產量提高，雖然裝爐量多，但是鋼錠在爐內加熱時間過長，爐門開啟次數增多，40多支鋼錠累積開啟爐門次數多達160多次，空氣進入爐內增多，燃氣消耗較高。

通過優化組坯入爐加熱方案，減少裝爐量，找到裝爐量和燃氣消耗最佳的匹配方式。還以8號加熱爐H13鋼種531錠型為例，由原來的50 t依次減少到45、40、35、30、25、20 t，并由此得到不同裝爐量的天然氣消耗量。通過天然氣消耗統計分析，得出合理的裝爐量，即在合理的天然氣消耗情況下，裝入最合適的坯料。

由圖1可知，裝入量在25 t左右，燃氣消耗量最小。

2）鍛材H13超細化采用新工藝。

H13鍛后熱處理執行超細化工藝+退火工藝，耗時約需要7 d左右，總熱處理時間較長，天然氣消耗量大。其中超細化工藝結束具備進入球化退火約需要時間2.5 d（約60 h）左右，消耗天然氣每爐次超細化處理工藝需要約2 900～3 100 m3。

為減少天然氣消耗，降低生產成本，對超細化工藝進行優化調整，降低原超細化高溫度20 ℃，取消保溫工藝，由原來的保溫工藝調整為直接爐冷；同時再提高第二段加熱溫度40 ℃，取消第三段工藝，新調整的工藝大幅降低天然氣消耗。

優化前后超細化熱處理工藝天然氣消耗對比情況如圖2所示。

從圖2可看出，優化前超細化工藝單爐次消耗天然氣2 994 m3，優化工藝后天然氣消耗單爐次在2 031 m3。從以上數據看，總天然氣消耗較優化前單爐次節約963 m3。可見，工藝優化后天然氣消耗量有明顯降低，對于降低成本是有利的。

3）提高鋼包烘烤率 降低噸鋼消耗。

特材研制公司中頻爐冶煉生產前，涼置的鋼水罐需要使用烤包器進行烘烤后才能正常冶煉。烤包器使用天然氣進行烘烤。涼置時間超過12 h的鋼水罐，應提前6～8 h進行大火烘烤；其他鋼包應提前2～3 h置于立式烤包器下進行大火烘烤。

針對鋼包烘烤天然氣消耗高的問題，特材研制公司采取連續生產的組織模式，縮短鋼水罐的涼置時間，同時縮短鋼包烘烤時間，由原來的每爐烘烤10 h，消耗天然氣894 m3，優化調整為每爐烘烤6 h，消耗天然氣427 m3，持續使用熱包烘烤，可有效減少燃氣的消耗。生產組織模式的調整，既提高了中頻爐的產量，又降低了天然氣消耗，通過2022年5-7月天然氣消耗的數據對比（見表1）可以發現，噸鋼消耗有了明顯的降低。

2.3? ? 加強職工技能培訓，提高鍛造水平

在正常生產過程中，鍛件產品需要多火次鍛造完成，鋼錠在加熱爐按照加熱工藝加熱保溫后，由取料機夾持坯料快速到鍛造設備開始鍛造，鍛造過程采用兩墩兩拔→單向拔長→圓坯、方坯。鍛造過程變形量根據終鍛溫度控制，低于終鍛溫度不得進行鍛造。不得再進行鍛造的中間坯料再返回加熱爐后繼續加熱，溫度符合工藝要求后再取出鍛造，反復以上過程，直到坯料鍛造完成。

特材研制公司通過開展技術比武，提高崗位職工專業技能。掌尺工根據目測尺寸差、溫差給出準確指令，司錘工和司車工默契配合，精準控制送盡量、鍛打節奏和壓下量等關鍵工藝參數，精準執行鍛造工藝，縮短鍛件鍛打時間，減少鍛件返回加熱爐的次數，鍛造速度和效率提高，縮短鋼錠在加熱爐中的保溫時間，同時減少天然氣加熱時間，降低燃氣消耗。

3? ? 取得效果

通過降低噸鋼天然氣消耗取得了顯著經濟效益。2021年5月特材研制公司噸鋼天然氣消耗為900 m³/t，經過優化改造降低至2022年的每月450 m³/t。2022年鍛壓區年產量為1 158 t，天然氣單價為3.62元/m³，根據下述公式可以計算出全年降低噸鋼天然氣消耗取得的經濟效益，即：2022年產量×天然氣單價×（優化改造后噸鋼消耗-優化改造前噸鋼消耗）/月×12月=1 158 t/×3.62元/m³×（900 m3/t-450 m³/t）/月×12月=188.638 2萬元。

通過組織機構和管理制度的建立，以及項目的優化改造和崗位職工的技能培訓，提高了天然氣能源介質管理水平，而工藝參數的優化，以及人員技術操作能力的提升，進一步降低了燃氣消耗和生產成本，提高特材產品的市場競爭力和創效能力，為企業增加了經濟效益。

隨著鋼鐵產業結構調整以及優化產業布局，張宣高科科技有限公司積極執行國家鋼鐵產能政策，特材研制公司投產一年來，通過對各工序實施工藝優化，能源消耗得以進一步降低，產生出了良好的經濟和社會效益。

參考文獻

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