寶鋼湛江鋼鐵增產(chǎn)成本模型與生產(chǎn)應(yīng)用

李 鎮(zhèn)

(寶鋼湛江鋼鐵有限公司制造管理部,廣東 湛江 524000)

鋼鐵企業(yè)是典型的能源密集型行業(yè),2022年中國(guó)粗鋼產(chǎn)量10.1億t,占全球總量的55%,中國(guó)鋼鐵工業(yè)碳排放約占全國(guó)的15%,在國(guó)內(nèi)工業(yè)行業(yè)位居首位。我國(guó)很多鋼鐵企業(yè)的礦石原料主要依賴(lài)從巴西、澳大利亞等地進(jìn)口,尤其是湛江鋼鐵礦石進(jìn)口比例接近100%,資源長(zhǎng)期受制于人。另一方面,2021年廢鋼鐵資源總量2.7億t,煉鋼消耗廢鋼鐵總量2.26億t,降幅2.8%[1]。因此,加大廢鋼經(jīng)濟(jì)利用、降低鐵水比成為傳統(tǒng)長(zhǎng)流程轉(zhuǎn)爐冶金企業(yè)降低成本、綠色低碳發(fā)展的關(guān)鍵。

在購(gòu)銷(xiāo)差價(jià)收窄,鋼企利潤(rùn)空間壓縮的形勢(shì)下,根據(jù)主原料價(jià)格、加工成本開(kāi)展板坯成本測(cè)算成為指導(dǎo)生產(chǎn)計(jì)劃安排的關(guān)鍵。轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程中,廢鋼作為原料主要有兩個(gè)作用,一是做冷卻劑平衡轉(zhuǎn)爐內(nèi)的富余熱量,二是增加產(chǎn)鋼量創(chuàng)造效益[2]。本文通過(guò)利用增廢鋼產(chǎn)板坯的成本模型搭建,對(duì)比Q235B普通熱軋商品材邊際貢獻(xiàn),優(yōu)化軋鋼生產(chǎn)組織,指導(dǎo)銷(xiāo)售接單,提高公司經(jīng)濟(jì)效益。

1 工藝流程與問(wèn)題分析

1.1 生產(chǎn)工藝流程

寶鋼湛江鋼鐵有限公司2015年投產(chǎn),建設(shè)有煉鐵、煉鋼、熱軋、厚板、冷軋、電廠及配套公輔設(shè)施等一整套現(xiàn)代化全流程鋼鐵生產(chǎn)工藝設(shè)備,產(chǎn)品包括熱軋板、冷軋薄板、全品種冷軋超高強(qiáng)鋼、熱鍍鋅和全系列鋅鋁鎂板、電工鋼、彩涂和寬厚板等中高端精品碳鋼板材,廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、家電、機(jī)械制造、能源化工等行業(yè),已成為華南區(qū)域規(guī)模最大的碳鋼板材制造基地,是新時(shí)代鋼鐵業(yè)高端化、智能化、綠色化、高效化的典范工廠。

公司擁有5 050 m3高爐3座,350 t轉(zhuǎn)爐4座,鋼坯產(chǎn)能約1 300萬(wàn)t/a;兩條熱軋產(chǎn)線,其中2 250 mm熱軋實(shí)際產(chǎn)能約650萬(wàn)t/a,1 780 mm熱軋?jiān)O(shè)計(jì)產(chǎn)能450萬(wàn)t/a;4 200 mm厚板產(chǎn)能約260萬(wàn)t/a,冷軋商品材產(chǎn)能約700萬(wàn)t/a。熱軋、厚板總軋制能力超1 300萬(wàn)t/a,煉鋼板坯產(chǎn)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于后道工序軋制能力,因此,煉鋼產(chǎn)能安排決定全廠生產(chǎn)計(jì)劃平衡,是公司生產(chǎn)物流瓶頸環(huán)節(jié)。

1.2 問(wèn)題分析

2022年以來(lái),受全球經(jīng)濟(jì)下行且通脹高企、國(guó)內(nèi)疫情散點(diǎn)多發(fā)、房地產(chǎn)等鋼鐵下游行業(yè)需求較弱等因素影響,鋼材市場(chǎng)呈現(xiàn) “供給減量、需求減弱、價(jià)格下跌、成本高企、收入減少、利潤(rùn)下滑”的運(yùn)行態(tài)勢(shì),企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)面臨較大挑戰(zhàn)[3]。

鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中轉(zhuǎn)爐入爐原料主要包括鐵水、廢鋼和礦石,鐵水產(chǎn)量和礦石爐均加入量受煉鐵高爐容積和鐵水溫度影響,調(diào)整空間有限,湛江鋼鐵正常鐵水比控制在85%左右。通過(guò)煉鋼生產(chǎn)能力、效率提升,增加廢鋼使用可高效增加煉鋼產(chǎn)量,廢鋼比γ見(jiàn)式(1),a、b、c分別表示高爐鐵水、廢鋼和精塊礦的加入量。

(1)

市場(chǎng)中廢鋼破碎料、打包塊、鐵刨花壓塊等種類(lèi)繁多,價(jià)格和收得率波動(dòng)較大,因此在加大廢鋼使用比例的同時(shí),需要做好經(jīng)濟(jì)性和最佳廢鋼比測(cè)算,找到平衡點(diǎn),避免與生產(chǎn)成本、利潤(rùn)產(chǎn)生矛盾,如圖1所示。

圖1 廢鋼比與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)關(guān)系Fig.1 Scrap ratio and the relationship between production and management

廢鋼綜合采購(gòu)價(jià)格E反映廢鋼綜合性?xún)r(jià)比,如式(2)所示。需要注意的是,模型中應(yīng)剔除增加使用困難的廢鋼,如硫、鉻含量高的經(jīng)濟(jì)料。

(2)

式中:d為廢鋼市場(chǎng)采購(gòu)價(jià)格,e為廢鋼收得率,f為使用量,i為廢鋼品種。

鋼鐵企業(yè)決策是否降低鐵水比增加廢鋼使用量,以廢鋼“換”板坯,需要綜合考慮廢鋼價(jià)格,煉鋼、熱軋加工成本及合金成本等,同時(shí)根據(jù)產(chǎn)線布置、工序生產(chǎn)實(shí)績(jī)和銷(xiāo)售合同情況,選擇正確的商品材銷(xiāo)售合同價(jià)格對(duì)比。湛江鋼鐵熱軋能力富裕,在冷軋、厚板保持滿(mǎn)產(chǎn)的情況下,新增板坯主要用于軋制熱軋商品材,受用戶(hù)和市場(chǎng)需求影響,營(yíng)銷(xiāo)接單增量主要為普通熱軋商品材,典型牌號(hào)Q235B。

2 有邊際貢獻(xiàn)的生產(chǎn)管理模式

2.1 生產(chǎn)管理

寶鋼股份生產(chǎn)管理的指導(dǎo)思想是合理調(diào)配資源,平衡工序物流降低制造成本,目標(biāo)是生產(chǎn)成本、產(chǎn)品質(zhì)量、工序能力達(dá)到最佳組合,實(shí)現(xiàn)效益最大化。實(shí)行集中一貫的生產(chǎn)管理方式,從公司整體的高度,全面掌握工序設(shè)備、物流與運(yùn)行狀況,掌握合同結(jié)構(gòu)與進(jìn)度,編制最有效的作業(yè)計(jì)劃,并對(duì)生產(chǎn)全過(guò)程實(shí)現(xiàn)精確的控制,充分發(fā)揮現(xiàn)代化技術(shù)設(shè)備的作用,以最低的成本滿(mǎn)足用戶(hù)要求。

“向管理要效益”,是增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的必然選擇,也是生產(chǎn)計(jì)劃和合同組織安排的核心目的,生產(chǎn)計(jì)劃人員要向生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者轉(zhuǎn)變,做好“算賬生產(chǎn)”。

2.2 成本管理

鋼鐵企業(yè)成本管理具有整體性,需要做好事前成本測(cè)算、事中成本控制和事后成本分析[4]。如圖2所示,對(duì)于鋼鐵企業(yè)而言,成本主要指制造成本,分為變動(dòng)成本和固定成本,邊際貢獻(xiàn)是產(chǎn)品生產(chǎn)決策前提,毛利是企業(yè)經(jīng)營(yíng)獲利基礎(chǔ),利潤(rùn)是經(jīng)營(yíng)質(zhì)量綜合體現(xiàn)。

圖2 成本與邊際貢獻(xiàn)關(guān)系Fig.2 The relationship between cost and contribution margin

本量利分析是對(duì)成本、業(yè)務(wù)量、利潤(rùn)之間相互關(guān)系進(jìn)行分析的一種系統(tǒng)的方法,將成本、銷(xiāo)量、利潤(rùn)的關(guān)系反映在直角坐標(biāo)系中,稱(chēng)為盈虧臨界圖,如圖3所示,S表示銷(xiāo)售收入、V表示變動(dòng)成本、Z表示固定成本、P表示盈虧平衡點(diǎn)即不盈不虧狀態(tài)。

圖3 盈虧臨界圖Fig.3 Profit and loss critical diagram

綜合成本管理和生產(chǎn)計(jì)劃安排,企業(yè)在一定背景和條件下,通過(guò)增加廢鋼使用量以達(dá)到擴(kuò)大規(guī)模增加效益,找到合理的盈虧平衡點(diǎn)至關(guān)重要。

3 模型建立

3.1 高廢鋼比技術(shù)條件

為保證穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)高廢鋼比生產(chǎn),寶鋼湛江鋼鐵一方面持續(xù)穩(wěn)定大溝鐵水溫度在(1 500±10)℃左右,大力推進(jìn)鐵鋼界面效率保持行業(yè)領(lǐng)先水平,魚(yú)雷罐車(chē)周轉(zhuǎn)率和鐵水溫降處于行業(yè)領(lǐng)先水平,入轉(zhuǎn)爐鐵水溫度達(dá)1 370 ℃以上;同時(shí),2021年大力開(kāi)展降低鐵水比試驗(yàn),通過(guò)細(xì)化大類(lèi)鋼種標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)展魚(yú)雷罐加廢鋼、優(yōu)化廢鋼結(jié)構(gòu)等舉措,掌握低鐵水比生產(chǎn)工藝技術(shù)。

3.2 廢鋼全流程鋼鐵料消耗

鋼鐵料消耗是衡量煉鋼生產(chǎn)的重要技術(shù)指標(biāo)之一,占煉鋼總成本的90%左右[5]。根據(jù)全流程鋼鐵廠生產(chǎn)實(shí)績(jī),鐵水收得率約94.4%、廢鋼綜合收得率約90%,鐵損約0.016 t/t,以鐵水為主原料全流程鋼鐵料消耗約1.11 t/t左右。根據(jù)金屬平衡原則,以廢鋼替代鐵水作為主原料生產(chǎn)板坯,需轉(zhuǎn)換廢鋼全流程鋼鐵料消耗X,見(jiàn)式(3),代入數(shù)據(jù)得到廢鋼全流程鋼鐵料消耗為1.1 t/t。

(3)

3.3 板坯成本核算模型

為了找出廢鋼綜合價(jià)格、加工成本、熱軋Q235B售價(jià)與邊際貢獻(xiàn)之間平衡點(diǎn),首先梳理模型參數(shù),如表1所示。

表1 板坯成本核算模型參數(shù)Table 1 Parameters of slab cost accounting model

根據(jù)盈虧關(guān)系圖,產(chǎn)品邊際貢獻(xiàn)是生產(chǎn)決策的前提。以熱軋Q235B生產(chǎn)為例,若通過(guò)以廢鋼“換”板坯模式生產(chǎn),即廢鋼為主原料,則該產(chǎn)品變動(dòng)成本包括主原料(廢鋼)綜合消耗成本(廢鋼綜合采購(gòu)價(jià)格乘以廢鋼全流程鋼鐵料消耗)、煉鋼工序變動(dòng)加工成本、合金成本、熱軋工序變動(dòng)加工成本及發(fā)熱劑補(bǔ)熱成本。熱軋Q235B邊際貢獻(xiàn)與成本關(guān)系核算模型見(jiàn)式(4)。

G=F-E·X-(A+B)

(4)

參考生產(chǎn)實(shí)績(jī),鋼軋綜合變動(dòng)加工成本約400元/t;當(dāng)鐵水比低于84%,需要通過(guò)發(fā)熱劑補(bǔ)熱,每增加1 t廢鋼約需使用70 kg發(fā)熱劑,以石墨球?yàn)槔?則噸鋼補(bǔ)熱成本增加約160元,因此熱軋Q235B鋼軋工序變動(dòng)成本(含補(bǔ)熱成本)約560元/t。

當(dāng)熱軋Q235B售價(jià)與廢鋼綜合消耗成本差值H(式(5))大于560元/t時(shí),該產(chǎn)品邊際貢獻(xiàn)為正,即可在煉鋼、熱軋能力富裕條件下,通過(guò)增廢鋼多產(chǎn)板坯的方式擴(kuò)大規(guī)模,組織該品種生產(chǎn),為公司增加經(jīng)濟(jì)效益。

H=F-E·X

(5)

4 生產(chǎn)實(shí)踐應(yīng)用

2023年,在鋼鐵市場(chǎng)劇烈震蕩和利潤(rùn)空間持續(xù)被壓縮的情況下,合理規(guī)劃產(chǎn)能安排和廢鋼比顯得至關(guān)重要,生產(chǎn)運(yùn)行計(jì)劃通過(guò)板坯成本核算模型測(cè)算,按月度動(dòng)態(tài)平衡廢鋼價(jià)格與普通熱軋商品材售價(jià),根據(jù)邊際貢獻(xiàn)指導(dǎo)決策煉鋼生產(chǎn)規(guī)模。

經(jīng)統(tǒng)計(jì),如表2所示,2023年3月以來(lái),Q235B熱軋售價(jià)與廢鋼綜合使用價(jià)差平均在700～800元/t左右,噸鋼邊際貢獻(xiàn)約200元。在高爐滿(mǎn)產(chǎn)、鐵水一定的條件下,通過(guò)降低鐵水比1%(對(duì)比年度計(jì)劃),廢鋼比加權(quán)平均增幅1.02%,增加板坯產(chǎn)量7萬(wàn)t,直接效益1 322萬(wàn)元。

表2 模型生產(chǎn)實(shí)踐應(yīng)用Table 2 Practical application of model production

5 結(jié)論

(1) 通過(guò)板坯增產(chǎn)成本核算模型的建立,動(dòng)態(tài)分析廢鋼綜合采購(gòu)價(jià)格、加工成本和熱軋Q235B售價(jià),測(cè)算廢鋼“換”板坯模式下增產(chǎn)熱軋商品材邊際貢獻(xiàn),指導(dǎo)廠內(nèi)生產(chǎn)組織和計(jì)劃安排,確定最優(yōu)鐵水比和熱軋開(kāi)爐模式,對(duì)公司整體生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、經(jīng)濟(jì)效益增長(zhǎng)和低碳減排意義重大。

(2) 當(dāng)熱軋Q235B售價(jià)與廢鋼綜合使用價(jià)差大于560元/t時(shí),在煉鋼、熱軋產(chǎn)能富裕,具備低鐵水比組織生產(chǎn)條件的情況下,企業(yè)應(yīng)當(dāng)主動(dòng)增加廢鋼使用,降低鐵水比以提升產(chǎn)量。

(3) 增加廢鋼生產(chǎn)板坯時(shí),發(fā)熱成本占全流程加工成本的比重約30%,因此,企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極通過(guò)高爐配罐模型優(yōu)化、魚(yú)雷罐車(chē)加廢鋼、加蓋保溫,以及鐵鋼界面高效聯(lián)動(dòng),推進(jìn)運(yùn)行效率提升,降低鐵水溫降,減少發(fā)熱劑的使用。