寶鋼湛江鋼鐵增產成本模型與生產應用

李 鎮

(寶鋼湛江鋼鐵有限公司制造管理部,廣東 湛江 524000)

鋼鐵企業是典型的能源密集型行業,2022年中國粗鋼產量10.1億t,占全球總量的55%,中國鋼鐵工業碳排放約占全國的15%,在國內工業行業位居首位。我國很多鋼鐵企業的礦石原料主要依賴從巴西、澳大利亞等地進口,尤其是湛江鋼鐵礦石進口比例接近100%,資源長期受制于人。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,加大廢鋼經濟利用、降低鐵水比成為傳統長流程轉爐冶金企業降低成本、綠色低碳發展的關鍵。

在購銷差價收窄,鋼企利潤空間壓縮的形勢下,根據主原料價格、加工成本開展板坯成本測算成為指導生產計劃安排的關鍵。轉爐冶煉過程中,廢鋼作為原料主要有兩個作用,一是做冷卻劑平衡轉爐內的富余熱量,二是增加產鋼量創造效益[2]。本文通過利用增廢鋼產板坯的成本模型搭建,對比Q235B普通熱軋商品材邊際貢獻,優化軋鋼生產組織,指導銷售接單,提高公司經濟效益。

1 工藝流程與問題分析

1.1 生產工藝流程

寶鋼湛江鋼鐵有限公司2015年投產,建設有煉鐵、煉鋼、熱軋、厚板、冷軋、電廠及配套公輔設施等一整套現代化全流程鋼鐵生產工藝設備,產品包括熱軋板、冷軋薄板、全品種冷軋超高強鋼、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,廣泛應用于汽車、家電、機械制造、能源化工等行業,已成為華南區域規模最大的碳鋼板材制造基地,是新時代鋼鐵業高端化、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轉爐4座,鋼坯產能約1 300萬t/a;兩條熱軋產線,其中2 250 mm熱軋實際產能約650萬t/a,1 780 mm熱軋設計產能450萬t/a;4 200 mm厚板產能約260萬t/a,冷軋商品材產能約700萬t/a。熱軋、厚板總軋制能力超1 300萬t/a,煉鋼板坯產能遠遠小于后道工序軋制能力,因此,煉鋼產能安排決定全廠生產計劃平衡,是公司生產物流瓶頸環節。

1.2 問題分析

2022年以來,受全球經濟下行且通脹高企、國內疫情散點多發、房地產等鋼鐵下游行業需求較弱等因素影響,鋼材市場呈現 “供給減量、需求減弱、價格下跌、成本高企、收入減少、利潤下滑”的運行態勢,企業生產經營面臨較大挑戰[3]。

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

(1)

市場中廢鋼破碎料、打包塊、鐵刨花壓塊等種類繁多,價格和收得率波動較大,因此在加大廢鋼使用比例的同時,需要做好經濟性和最佳廢鋼比測算,找到平衡點,避免與生產成本、利潤產生矛盾,如圖1所示。

圖1 廢鋼比與生產經營關系Fig.1 Scrap ratio and the relationship between production and management

廢鋼綜合采購價格E反映廢鋼綜合性價比,如式(2)所示。需要注意的是,模型中應剔除增加使用困難的廢鋼,如硫、鉻含量高的經濟料。

(2)

式中:d為廢鋼市場采購價格,e為廢鋼收得率,f為使用量,i為廢鋼品種。

鋼鐵企業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格,煉鋼、熱軋加工成本及合金成本等,同時根據產線布置、工序生產實績和銷售合同情況,選擇正確的商品材銷售合同價格對比。湛江鋼鐵熱軋能力富裕,在冷軋、厚板保持滿產的情況下,新增板坯主要用于軋制熱軋商品材,受用戶和市場需求影響,營銷接單增量主要為普通熱軋商品材,典型牌號Q235B。

2 有邊際貢獻的生產管理模式

2.1 生產管理

寶鋼股份生產管理的指導思想是合理調配資源,平衡工序物流降低制造成本,目標是生產成本、產品質量、工序能力達到最佳組合,實現效益最大化。實行集中一貫的生產管理方式,從公司整體的高度,全面掌握工序設備、物流與運行狀況,掌握合同結構與進度,編制最有效的作業計劃,并對生產全過程實現精確的控制,充分發揮現代化技術設備的作用,以最低的成本滿足用戶要求。

“向管理要效益”,是增強企業競爭力的必然選擇,也是生產計劃和合同組織安排的核心目的,生產計劃人員要向生產經營者轉變,做好“算賬生產”。

2.2 成本管理

鋼鐵企業成本管理具有整體性,需要做好事前成本測算、事中成本控制和事后成本分析[4]。如圖2所示,對于鋼鐵企業而言,成本主要指制造成本,分為變動成本和固定成本,邊際貢獻是產品生產決策前提,毛利是企業經營獲利基礎,利潤是經營質量綜合體現。

圖2 成本與邊際貢獻關系Fig.2 The relationship between cost and contribution margin

本量利分析是對成本、業務量、利潤之間相互關系進行分析的一種系統的方法,將成本、銷量、利潤的關系反映在直角坐標系中,稱為盈虧臨界圖,如圖3所示,S表示銷售收入、V表示變動成本、Z表示固定成本、P表示盈虧平衡點即不盈不虧狀態。

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

綜合成本管理和生產計劃安排,企業在一定背景和條件下,通過增加廢鋼使用量以達到擴大規模增加效益,找到合理的盈虧平衡點至關重要。

3 模型建立

3.1 高廢鋼比技術條件

為保證穩定實現高廢鋼比生產,寶鋼湛江鋼鐵一方面持續穩定大溝鐵水溫度在(1 500±10)℃左右,大力推進鐵鋼界面效率保持行業領先水平,魚雷罐車周轉率和鐵水溫降處于行業領先水平,入轉爐鐵水溫度達1 370 ℃以上;同時,2021年大力開展降低鐵水比試驗,通過細化大類鋼種標準、開展魚雷罐加廢鋼、優化廢鋼結構等舉措,掌握低鐵水比生產工藝技術。

3.2 廢鋼全流程鋼鐵料消耗

鋼鐵料消耗是衡量煉鋼生產的重要技術指標之一,占煉鋼總成本的90%左右[5]。根據全流程鋼鐵廠生產實績,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。根據金屬平衡原則,以廢鋼替代鐵水作為主原料生產板坯,需轉換廢鋼全流程鋼鐵料消耗X,見式(3),代入數據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格、加工成本、熱軋Q235B售價與邊際貢獻之間平衡點,首先梳理模型參數,如表1所示。

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

根據盈虧關系圖,產品邊際貢獻是生產決策的前提。以熱軋Q235B生產為例,若通過以廢鋼“換”板坯模式生產,即廢鋼為主原料,則該產品變動成本包括主原料(廢鋼)綜合消耗成本(廢鋼綜合采購價格乘以廢鋼全流程鋼鐵料消耗)、煉鋼工序變動加工成本、合金成本、熱軋工序變動加工成本及發熱劑補熱成本。熱軋Q235B邊際貢獻與成本關系核算模型見式(4)。

G=F-E·X-(A+B)

(4)

參考生產實績,鋼軋綜合變動加工成本約400元/t;當鐵水比低于84%,需要通過發熱劑補熱,每增加1 t廢鋼約需使用70 kg發熱劑,以石墨球為例,則噸鋼補熱成本增加約160元,因此熱軋Q235B鋼軋工序變動成本(含補熱成本)約560元/t。

當熱軋Q235B售價與廢鋼綜合消耗成本差值H(式(5))大于560元/t時,該產品邊際貢獻為正,即可在煉鋼、熱軋能力富裕條件下,通過增廢鋼多產板坯的方式擴大規模,組織該品種生產,為公司增加經濟效益。

H=F-E·X

(5)

4 生產實踐應用

2023年,在鋼鐵市場劇烈震蕩和利潤空間持續被壓縮的情況下,合理規劃產能安排和廢鋼比顯得至關重要,生產運行計劃通過板坯成本核算模型測算,按月度動態平衡廢鋼價格與普通熱軋商品材售價,根據邊際貢獻指導決策煉鋼生產規模。

經統計,如表2所示,2023年3月以來,Q235B熱軋售價與廢鋼綜合使用價差平均在700～800元/t左右,噸鋼邊際貢獻約200元。在高爐滿產、鐵水一定的條件下,通過降低鐵水比1%(對比年度計劃),廢鋼比加權平均增幅1.02%,增加板坯產量7萬t,直接效益1 322萬元。

表2 模型生產實踐應用Table 2 Practical application of model production

5 結論

(1) 通過板坯增產成本核算模型的建立,動態分析廢鋼綜合采購價格、加工成本和熱軋Q235B售價,測算廢鋼“換”板坯模式下增產熱軋商品材邊際貢獻,指導廠內生產組織和計劃安排,確定最優鐵水比和熱軋開爐模式,對公司整體生產經營、經濟效益增長和低碳減排意義重大。

(2) 當熱軋Q235B售價與廢鋼綜合使用價差大于560元/t時,在煉鋼、熱軋產能富裕,具備低鐵水比組織生產條件的情況下,企業應當主動增加廢鋼使用,降低鐵水比以提升產量。

(3) 增加廢鋼生產板坯時,發熱成本占全流程加工成本的比重約30%,因此,企業應當積極通過高爐配罐模型優化、魚雷罐車加廢鋼、加蓋保溫,以及鐵鋼界面高效聯動,推進運行效率提升,降低鐵水溫降,減少發熱劑的使用。