噴絲頭制造及采購(gòu)成本分析

楊 文

(中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司物資采購(gòu)中心，上海 200540)

作者簡(jiǎn)介：楊文，女，1968年出生，1988年畢業(yè)于上海石化中等專科學(xué)校化工機(jī)械專業(yè)，2002年畢業(yè)于上海石化職工大學(xué)工程概預(yù)算專業(yè)，工程師，主要從事物資采購(gòu)工作。

噴絲頭(也稱紡絲頭)是紡絲裝置的核心部件，它的功能主要是將精確計(jì)量過的紡絲溶液通過噴絲頭(板)上無數(shù)的微小孔隙擠出具有特定截面形狀的細(xì)流，經(jīng)吹風(fēng)冷卻或凝固浴的固化而形成一定粗細(xì)的絲條。根據(jù)紡絲方法的不同，噴絲頭分為熔紡、濕紡和干紡3種，紡絲生產(chǎn)采用不同的噴絲頭，所獲得的成品絲的品質(zhì)差異也很大。

噴絲頭的制造主要包括材料的選用、形狀的確定、微孔精度要求及其他相關(guān)加工工序。由于噴絲頭是保證纖維質(zhì)量和紡絲能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵部件，直接影響成品絲的質(zhì)量，因此在采購(gòu)時(shí)，應(yīng)詳細(xì)了解噴絲頭的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)和制造加工工藝，核算相關(guān)成本費(fèi)用，確保噴絲頭質(zhì)量，并獲得合理采購(gòu)價(jià)格。

1 噴絲頭的制造

1.1 噴絲頭材料的選用

由于噴絲頭經(jīng)常在高溫和有腐蝕的環(huán)境下工作，其材質(zhì)應(yīng)該具備以下性能：耐高溫、耐腐蝕，能夠承受酸堿環(huán)境的腐蝕；良好的機(jī)械加工性能，能夠?qū)ξ⒖走M(jìn)行精確加工；有足夠的強(qiáng)度和硬度，能承受住一定的沖擊和工作壓力，并且能夠在紡絲生產(chǎn)中不變形；在滿足工藝條件的前提下使用成本最低。

噴絲頭的材質(zhì)對(duì)其機(jī)械性能和使用壽命有很大的影響。通常情況下，材質(zhì)的硬度越高，噴絲頭的使用壽命就越長(zhǎng)，但是其加工難度也越大，所以要選用具有耐高溫(抗氧化起皮)、耐腐蝕、高強(qiáng)度和易于冷沖擠壓等性能的材質(zhì)。由于組合花板耐腐蝕性能差，難以滿足使用需要，而鎳基合金、哈氏合金的加工性能差，制作成本高，難以達(dá)到零件的尺寸精度要求，因此目前國(guó)內(nèi)化學(xué)纖維工業(yè)常采用的噴絲頭的材質(zhì)為具有優(yōu)良機(jī)械性能的1Cr18Ni9Ti不銹鋼。

在腈綸和黏膠的紡絲過程中，大多采用稀有金屬鉭、黃金和鉑金的混煉合金噴絲頭。稀有金屬鉭具有較強(qiáng)的抗腐蝕性能，而黃鉑合金材料因性能穩(wěn)定可循環(huán)使用，經(jīng)過特殊熱處理，這兩種材料均具有優(yōu)良的耐蝕性、耐磨性和耐壓性，目前廣泛運(yùn)用于腈綸紡絲設(shè)備上。基于現(xiàn)有腈綸裝置紡絲設(shè)備的先決條件和特定工藝路線的需求，文章選用了具有典型特征的黃鉑合金噴絲頭進(jìn)行詳細(xì)分析。

1.2 噴絲頭的結(jié)構(gòu)

黃鉑合金噴絲頭是用于腈綸紡絲的核心零件，以腈綸紡絲使用的78 000孔黃鉑合金噴絲頭為例進(jìn)行說明。噴絲頭形狀為帽子形(通常稱為噴絲帽)，其壁厚為0.3 mm，噴絲頭圓底面按規(guī)律均勻分布，有孔徑為Φ0.05 mm的圓形孔78 000個(gè)，由于孔數(shù)甚多，采用組合形式分成若干個(gè)噴絲帽(由30只黃鉑合金噴絲帽組成，鉑與金質(zhì)量比為30∶70)，裝配在同一塊316L底板上。

1.3 噴絲孔的排列方式

78 000孔黃鉑合金噴絲頭采用小孔距、高密度、多排孔的排列法。噴絲孔的排列應(yīng)該考慮以下幾點(diǎn)：(1)各小孔的出液量應(yīng)該均勻一致，因此所有的噴絲孔都要均勻地分組排列，盡量避免采用密集式排列；(2)每根單絲都應(yīng)能得到均勻的冷卻，所以要有足夠的孔間距；(3)采用分區(qū)均勻排列，區(qū)與區(qū)間的無孔帶要有筋板加固；(4)噴絲頭應(yīng)有足夠的剛度，保證工作時(shí)不產(chǎn)生彎曲變形。

1.4 噴絲孔的長(zhǎng)徑比

決定黃鉑合金噴絲孔特性的一個(gè)重要參數(shù)是噴絲孔的長(zhǎng)徑比。一般情況下，溶液的黏度越高，微孔的直徑應(yīng)越大。根據(jù)熔體在微孔中流動(dòng)特性的分析可知，增大長(zhǎng)徑比，有助于減小出口處的壓力和膨化，紡絲會(huì)相對(duì)穩(wěn)定。反過來說，同等直徑，微孔越長(zhǎng)，加工和清洗越困難，因此噴絲孔的長(zhǎng)徑比直接關(guān)系到噴絲頭的加工制造成本。

1.5 噴絲頭的微孔精度要求

在加工制造過程中，對(duì)黃鉑合金噴絲頭圓形微孔的孔徑偏差、粗糙度、圓整度和垂直度等要求很高，這些參數(shù)對(duì)纖維的成形過程和纖維性能產(chǎn)生明顯的影響，微孔的粗糙度通常用提高沖針光潔度的辦法來解決。

1.6 噴絲頭的加工方式

由于噴絲頭具有厚度低、微孔孔數(shù)多、孔徑小、密度大、加工工序繁雜、精度要求高等特點(diǎn)，造成了微孔自動(dòng)化加工困難，目前國(guó)內(nèi)多采用人工沖擠方式加工微孔。黃鉑合金噴絲頭微孔的加工是噴絲頭制造的關(guān)鍵，制造工序由冶煉、鑄錠、鍛打、軋片、制胚、沖孔、檢驗(yàn)等組成。黃鉑合金噴絲頭微孔的沖擠加工采用硬質(zhì)合金制成的沖針，經(jīng)過沖錐孔、沖擠壓穿、沖孔擴(kuò)大、沖擠成型等幾道工序達(dá)到微孔的幾何形狀要求。每次沖擠工序后，必須進(jìn)行拋磨、清洗，以去除加工微孔時(shí)產(chǎn)生的突緣和毛刺，最后經(jīng)過成品檢驗(yàn)。

黃鉑合金噴絲頭微孔加工的精度要求非常高，每一道沖孔結(jié)束后都要進(jìn)行檢驗(yàn)，這些工作目前大都是工人借助顯微鏡來完成，因此存在著速度慢、勞動(dòng)強(qiáng)度大、漏檢、誤檢等情況。在黃鉑合金噴絲頭制造中，微孔制造成本占據(jù)了主導(dǎo)地位，合理推導(dǎo)出78 000孔黃鉑合金噴絲頭成孔費(fèi)的計(jì)價(jià)公式，利用計(jì)價(jià)公式對(duì)其他采用類似加工工藝的黃鉑合金噴絲頭的制造及采購(gòu)成本進(jìn)行準(zhǔn)確核算就顯得尤為重要。

2 噴絲頭成本分析

實(shí)際制造成本=直接原材料成本+直接人工成本+管理成本+稅費(fèi)

實(shí)際采購(gòu)成本=實(shí)際制造成本+利潤(rùn)+增值稅

2.1 直接原材料成本

(1)78 000孔黃鉑合金材料成本

每只噴絲帽黃鉑合金材料質(zhì)量為6.5 g，2012年定制期間的黃金市場(chǎng)價(jià)為310.00元/g，鉑的市場(chǎng)價(jià)為450.00元/g。

按配比，黃鉑合金的材料單價(jià)=0.3×450.00+0.7×310.00=352.00元/g；

每只噴絲帽黃鉑合金材料費(fèi)=6.5×352.00=2 288.00元；

每組噴絲頭費(fèi)用=2 288.00×30=68 640元。

黃鉑合金噴絲帽的加工，除第一次黃鉑合金材料是直接通過市場(chǎng)購(gòu)進(jìn)外，以后的噴絲帽加工都是將報(bào)廢的黃鉑合金噴絲帽回爐熔融，重新澆鑄錠子，屬于來料加工性質(zhì)，因此不發(fā)生原材料費(fèi)用，只產(chǎn)生加工損耗費(fèi)用，目前與制造廠采用等量物物交換的方法。

(2)78 000孔黃鉑合金材料加工損耗費(fèi)

黃鉑合金材料通過每道工序的加工都會(huì)有損耗，正常情況下100 g黃鉑合金的加工損耗為6～7 g。與加工黃鉑合金噴絲帽實(shí)際損耗基本相符，根據(jù)行業(yè)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，最終約定為6%。

每只噴絲帽損耗費(fèi)用=2 288×6%=137.28元；

每組噴絲帽的損耗費(fèi)用=137.28×30=4 118.40元。

(3)316L組合板(外購(gòu)件)：1 600.00元

(4)輔料：硬質(zhì)合金棒料、高速鋼棒料、彈簧鋼棒料、高精細(xì)研磨粉、清洗有機(jī)液、羊毛氈、硬脂酸、高級(jí)拋光和研磨布料、高級(jí)磨塊、鋁板、產(chǎn)品包裝等，共計(jì)785.20元。

(5)原材料成本=4 118.40+1 600.00+785.20=6 503.60元/套

因采用等量物物交換的方法，上述原材料成本不包含黃鉑合金材料成本。

2.2 直接人工成本

在黃鉑合金噴絲頭制作的15道加工工序中，黃鉑合金熔煉鍛打軋片、沖針制作、頭道沖孔、二道沖孔、四道沖孔等關(guān)鍵工序,占總工時(shí)的82%，是人工成本的主要組成部分(見表1)。按30元/h計(jì)，人工成本=274×30=8 220元。

2.3 實(shí)際采購(gòu)成本

78 000孔黃鉑合金噴絲頭實(shí)際采購(gòu)成本核算見表2。采用對(duì)一般非標(biāo)加工配件的分項(xiàng)核價(jià)方法來進(jìn)行成本核算，通常情況下非標(biāo)加工配件在進(jìn)行采購(gòu)成本核算時(shí)，管理費(fèi)率和利潤(rùn)率均按10%計(jì)算。

表2 78 000孔黃鉑合金噴絲頭實(shí)際采購(gòu)成本核算

2.4 噴絲頭微孔成孔費(fèi)的計(jì)價(jià)公式

根據(jù)制造商近3年財(cái)務(wù)報(bào)表，平均管理費(fèi)率為20.28%，平均利潤(rùn)率為4.21%，平均稅費(fèi)為0.20%。經(jīng)核算，成孔管理費(fèi)為1 667元，利潤(rùn)為346元，輔料費(fèi)在15道工序中的平均分?jǐn)傎M(fèi)為52.35元。因此78 000孔黃鉑合金噴絲頭的成孔費(fèi)=(8 220.00+1 667.00+346.00+52.35)÷78 000=0.132元/孔。

2.5 計(jì)價(jià)公式的驗(yàn)證及應(yīng)用

實(shí)際采購(gòu)成本=黃鉑合金加工損耗費(fèi)+組合板外購(gòu)費(fèi)+成孔費(fèi)+增值稅=4 118.40+1 600+78 000×0.132+1 750.30=17 765元。

(1)通過公式計(jì)算出來的的黃鉑合金噴絲頭采購(gòu)成本與表2所顯示的實(shí)際采購(gòu)成本相同，而用公式計(jì)算更為高效、簡(jiǎn)便。

(2)在實(shí)際采購(gòu)中，對(duì)于各種孔徑、各種孔數(shù)的黃鉑合金噴絲頭，為了使其采購(gòu)價(jià)格能更符合市場(chǎng)實(shí)際情況，目前以78 000孔的黃鉑合金組合式噴絲頭成孔費(fèi)0.132元/孔為基準(zhǔn)，孔數(shù)大于78 000孔的黃鉑合金組合式噴絲頭成孔費(fèi)均為0.132元/孔；孔數(shù)小于78 000孔的黃鉑合金組合式噴絲頭，孔數(shù)每減少10 000孔，成孔費(fèi)增加12%，如：48 000孔的黃鉑合金噴絲頭成孔費(fèi)=0.12×3×0.132+0.132=0.18元/孔。

(3)目前上海石化腈綸紡絲主要有6種不同孔數(shù)和孔徑的黃鉑合金噴絲頭，現(xiàn)根據(jù)78 000孔黃鉑合金噴絲頭的成孔費(fèi)(0.132元/孔)為基準(zhǔn)，推算出各種不同孔數(shù)和孔徑的黃鉑合金噴絲頭成孔費(fèi)(見表3)。

表3 不同孔數(shù)和孔徑的黃鉑合金噴絲頭成孔費(fèi)

在實(shí)際采購(gòu)過程中，特別值得注意的是，對(duì)于孔徑有特殊要求的異形微孔噴絲頭，需要根據(jù)孔徑大小和成孔的難易程度重新確定噴絲頭的成孔費(fèi)用。

2.6 影響噴絲頭采購(gòu)成本的主要因素

噴絲頭成本構(gòu)成見表4。

表4 噴絲頭成本構(gòu)成

由表4可以看出：黃鉑合金噴絲頭加工損耗費(fèi)用作為直接原材料成本占總成本的36.62%；直接人工成本占總成本的46.26%，這兩項(xiàng)是決定噴絲頭采購(gòu)成本的主要因素。

黃鉑合金噴絲頭加工屬于來料加工，不發(fā)生原材料費(fèi)用，只產(chǎn)生加工損耗費(fèi)用，因此實(shí)際采購(gòu)時(shí)，一旦人工成本發(fā)生變動(dòng)，只需對(duì)微孔成孔費(fèi)設(shè)定相應(yīng)因子進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，噴絲頭的采購(gòu)成本也會(huì)相應(yīng)變動(dòng)。

3 結(jié)語

噴絲頭是紡絲工業(yè)的重要零部件，噴絲頭微孔的制造精度直接決定了纖維成型質(zhì)量的好壞，根據(jù)噴絲頭制造及采購(gòu)成本分析，推導(dǎo)出對(duì)其中常見的噴絲頭圓形微孔成孔費(fèi)的計(jì)價(jià)公式。隨著人們對(duì)纖維生產(chǎn)要求越來越高，發(fā)展趨勢(shì)之一就是通過改進(jìn)微孔的結(jié)構(gòu)、提高噴絲頭孔數(shù)，達(dá)到提高產(chǎn)量和改進(jìn)產(chǎn)品性能的目的。噴絲頭微孔孔型種類繁多，各種微孔孔形加工要求各異，后續(xù)還需增加對(duì)異形微孔成孔費(fèi)的公式推導(dǎo)。

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