喷丝头制造及采购成本分析

杨 文

(中国石化上海石油化工股份有限公司物资采购中心，上海 200540)

作者简介：杨文，女，1968年出生，1988年毕业于上海石化中等专科学校化工机械专业，2002年毕业于上海石化职工大学工程概预算专业，工程师，主要从事物资采购工作。

喷丝头(也称纺丝头)是纺丝装置的核心部件，它的功能主要是将精确计量过的纺丝溶液通过喷丝头(板)上无数的微小孔隙挤出具有特定截面形状的细流，经吹风冷却或凝固浴的固化而形成一定粗细的丝条。根据纺丝方法的不同，喷丝头分为熔纺、湿纺和干纺3种，纺丝生产采用不同的喷丝头，所获得的成品丝的品质差异也很大。

喷丝头的制造主要包括材料的选用、形状的确定、微孔精度要求及其他相关加工工序。由于喷丝头是保证纤维质量和纺丝能否顺利进行的关键部件，直接影响成品丝的质量，因此在采购时，应详细了解喷丝头的各项技术参数和制造加工工艺，核算相关成本费用，确保喷丝头质量，并获得合理采购价格。

1 喷丝头的制造

1.1 喷丝头材料的选用

由于喷丝头经常在高温和有腐蚀的环境下工作，其材质应该具备以下性能：耐高温、耐腐蚀，能够承受酸碱环境的腐蚀；良好的机械加工性能，能够对微孔进行精确加工；有足够的强度和硬度，能承受住一定的冲击和工作压力，并且能够在纺丝生产中不变形；在满足工艺条件的前提下使用成本最低。

喷丝头的材质对其机械性能和使用寿命有很大的影响。通常情况下，材质的硬度越高，喷丝头的使用寿命就越长，但是其加工难度也越大，所以要选用具有耐高温(抗氧化起皮)、耐腐蚀、高强度和易于冷冲挤压等性能的材质。由于组合花板耐腐蚀性能差，难以满足使用需要，而镍基合金、哈氏合金的加工性能差，制作成本高，难以达到零件的尺寸精度要求，因此目前国内化学纤维工业常采用的喷丝头的材质为具有优良机械性能的1Cr18Ni9Ti不锈钢。

在腈纶和黏胶的纺丝过程中，大多采用稀有金属钽、黄金和铂金的混炼合金喷丝头。稀有金属钽具有较强的抗腐蚀性能，而黄铂合金材料因性能稳定可循环使用，经过特殊热处理，这两种材料均具有优良的耐蚀性、耐磨性和耐压性，目前广泛运用于腈纶纺丝设备上。基于现有腈纶装置纺丝设备的先决条件和特定工艺路线的需求，文章选用了具有典型特征的黄铂合金喷丝头进行详细分析。

1.2 喷丝头的结构

黄铂合金喷丝头是用于腈纶纺丝的核心零件，以腈纶纺丝使用的78 000孔黄铂合金喷丝头为例进行说明。喷丝头形状为帽子形(通常称为喷丝帽)，其壁厚为0.3 mm，喷丝头圆底面按规律均匀分布，有孔径为Φ0.05 mm的圆形孔78 000个，由于孔数甚多，采用组合形式分成若干个喷丝帽(由30只黄铂合金喷丝帽组成，铂与金质量比为30∶70)，装配在同一块316L底板上。

1.3 喷丝孔的排列方式

78 000孔黄铂合金喷丝头采用小孔距、高密度、多排孔的排列法。喷丝孔的排列应该考虑以下几点：(1)各小孔的出液量应该均匀一致，因此所有的喷丝孔都要均匀地分组排列，尽量避免采用密集式排列；(2)每根单丝都应能得到均匀的冷却，所以要有足够的孔间距；(3)采用分区均匀排列，区与区间的无孔带要有筋板加固；(4)喷丝头应有足够的刚度，保证工作时不产生弯曲变形。

1.4 喷丝孔的长径比

决定黄铂合金喷丝孔特性的一个重要参数是喷丝孔的长径比。一般情况下，溶液的黏度越高，微孔的直径应越大。根据熔体在微孔中流动特性的分析可知，增大长径比，有助于减小出口处的压力和膨化，纺丝会相对稳定。反过来说，同等直径，微孔越长，加工和清洗越困难，因此喷丝孔的长径比直接关系到喷丝头的加工制造成本。

1.5 喷丝头的微孔精度要求

在加工制造过程中，对黄铂合金喷丝头圆形微孔的孔径偏差、粗糙度、圆整度和垂直度等要求很高，这些参数对纤维的成形过程和纤维性能产生明显的影响，微孔的粗糙度通常用提高冲针光洁度的办法来解决。

1.6 喷丝头的加工方式

由于喷丝头具有厚度低、微孔孔数多、孔径小、密度大、加工工序繁杂、精度要求高等特点，造成了微孔自动化加工困难，目前国内多采用人工冲挤方式加工微孔。黄铂合金喷丝头微孔的加工是喷丝头制造的关键，制造工序由冶炼、铸锭、锻打、轧片、制胚、冲孔、检验等组成。黄铂合金喷丝头微孔的冲挤加工采用硬质合金制成的冲针，经过冲锥孔、冲挤压穿、冲孔扩大、冲挤成型等几道工序达到微孔的几何形状要求。每次冲挤工序后，必须进行拋磨、清洗，以去除加工微孔时产生的突缘和毛刺，最后经过成品检验。

黄铂合金喷丝头微孔加工的精度要求非常高，每一道冲孔结束后都要进行检验，这些工作目前大都是工人借助显微镜来完成，因此存在着速度慢、劳动强度大、漏检、误检等情况。在黄铂合金喷丝头制造中，微孔制造成本占据了主导地位，合理推导出78 000孔黄铂合金喷丝头成孔费的计价公式，利用计价公式对其他采用类似加工工艺的黄铂合金喷丝头的制造及采购成本进行准确核算就显得尤为重要。

2 喷丝头成本分析

实际制造成本=直接原材料成本+直接人工成本+管理成本+税费

实际采购成本=实际制造成本+利润+增值税

2.1 直接原材料成本

(1)78 000孔黄铂合金材料成本

每只喷丝帽黄铂合金材料质量为6.5 g，2012年定制期间的黄金市场价为310.00元/g，铂的市场价为450.00元/g。

按配比，黄铂合金的材料单价=0.3×450.00+0.7×310.00=352.00元/g；

每只喷丝帽黄铂合金材料费=6.5×352.00=2 288.00元；

每组喷丝头费用=2 288.00×30=68 640元。

黄铂合金喷丝帽的加工，除第一次黄铂合金材料是直接通过市场购进外，以后的喷丝帽加工都是将报废的黄铂合金喷丝帽回炉熔融，重新浇铸锭子，属于来料加工性质，因此不发生原材料费用，只产生加工损耗费用，目前与制造厂采用等量物物交换的方法。

(2)78 000孔黄铂合金材料加工损耗费

黄铂合金材料通过每道工序的加工都会有损耗，正常情况下100 g黄铂合金的加工损耗为6～7 g。与加工黄铂合金喷丝帽实际损耗基本相符，根据行业和企业标准，最终约定为6%。

每只喷丝帽损耗费用=2 288×6%=137.28元；

每组喷丝帽的损耗费用=137.28×30=4 118.40元。

(3)316L组合板(外购件)：1 600.00元

(4)辅料：硬质合金棒料、高速钢棒料、弹簧钢棒料、高精细研磨粉、清洗有机液、羊毛毡、硬脂酸、高级抛光和研磨布料、高级磨块、铝板、产品包装等，共计785.20元。

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

因采用等量物物交换的方法，上述原材料成本不包含黄铂合金材料成本。

2.2 直接人工成本

在黄铂合金喷丝头制作的15道加工工序中，黄铂合金熔炼锻打轧片、冲针制作、头道冲孔、二道冲孔、四道冲孔等关键工序,占总工时的82%，是人工成本的主要组成部分(见表1)。按30元/h计，人工成本=274×30=8 220元。

2.3 实际采购成本

78 000孔黄铂合金喷丝头实际采购成本核算见表2。采用对一般非标加工配件的分项核价方法来进行成本核算，通常情况下非标加工配件在进行采购成本核算时，管理费率和利润率均按10%计算。

表2 78 000孔黄铂合金喷丝头实际采购成本核算

2.4 喷丝头微孔成孔费的计价公式

根据制造商近3年财务报表，平均管理费率为20.28%，平均利润率为4.21%，平均税费为0.20%。经核算，成孔管理费为1 667元，利润为346元，辅料费在15道工序中的平均分摊费为52.35元。因此78 000孔黄铂合金喷丝头的成孔费=(8 220.00+1 667.00+346.00+52.35)÷78 000=0.132元/孔。

2.5 计价公式的验证及应用

实际采购成本=黄铂合金加工损耗费+组合板外购费+成孔费+增值税=4 118.40+1 600+78 000×0.132+1 750.30=17 765元。

(1)通过公式计算出来的的黄铂合金喷丝头采购成本与表2所显示的实际采购成本相同，而用公式计算更为高效、简便。

(2)在实际采购中，对于各种孔径、各种孔数的黄铂合金喷丝头，为了使其采购价格能更符合市场实际情况，目前以78 000孔的黄铂合金组合式喷丝头成孔费0.132元/孔为基准，孔数大于78 000孔的黄铂合金组合式喷丝头成孔费均为0.132元/孔；孔数小于78 000孔的黄铂合金组合式喷丝头，孔数每减少10 000孔，成孔费增加12%，如：48 000孔的黄铂合金喷丝头成孔费=0.12×3×0.132+0.132=0.18元/孔。

(3)目前上海石化腈纶纺丝主要有6种不同孔数和孔径的黄铂合金喷丝头，现根据78 000孔黄铂合金喷丝头的成孔费(0.132元/孔)为基准，推算出各种不同孔数和孔径的黄铂合金喷丝头成孔费(见表3)。

表3 不同孔数和孔径的黄铂合金喷丝头成孔费

在实际采购过程中，特别值得注意的是，对于孔径有特殊要求的异形微孔喷丝头，需要根据孔径大小和成孔的难易程度重新确定喷丝头的成孔费用。

2.6 影响喷丝头采购成本的主要因素

喷丝头成本构成见表4。

表4 喷丝头成本构成

由表4可以看出：黄铂合金喷丝头加工损耗费用作为直接原材料成本占总成本的36.62%；直接人工成本占总成本的46.26%，这两项是决定喷丝头采购成本的主要因素。

黄铂合金喷丝头加工属于来料加工，不发生原材料费用，只产生加工损耗费用，因此实际采购时，一旦人工成本发生变动，只需对微孔成孔费设定相应因子进行适当调整，喷丝头的采购成本也会相应变动。

3 结语

喷丝头是纺丝工业的重要零部件，喷丝头微孔的制造精度直接决定了纤维成型质量的好坏，根据喷丝头制造及采购成本分析，推导出对其中常见的喷丝头圆形微孔成孔费的计价公式。随着人们对纤维生产要求越来越高，发展趋势之一就是通过改进微孔的结构、提高喷丝头孔数，达到提高产量和改进产品性能的目的。喷丝头微孔孔型种类繁多，各种微孔孔形加工要求各异，后续还需增加对异形微孔成孔费的公式推导。

参考文献

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