降低塑料管材的加工成本問答
時間:2005-07-03
在塑料管材的總成本中，塑料原料成本通常占有70%～80%的比重。近年來，塑料原料價格的上漲使塑料管材生產(chǎn)企業(yè)承受著巨大的成本壓力。面對如此現(xiàn)狀，塑料管材生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)如何通過采用先進(jìn)的加工技術(shù)來應(yīng)對眼前的困難？在此，請聽來自管材擠出設(shè)備供應(yīng)商發(fā)出的聲音。
問：對于塑料管材的加工而言，通常有哪些因素會導(dǎo)致其生產(chǎn)成本的上升？
孫加居先生：影響塑料管材加工成本的因素很多，最直接的因素就是原材料和生產(chǎn)效率。通常，原料成本的任何變化都會直接影響到管材成品的加工成本。在塑料管材的總成本中，原料成本一般占80%左右的比重。盡管如此，如果使用良好的工藝技術(shù)和加工裝備，通過提高生產(chǎn)效率和原料的利用率，完全可以在一定程度上起到降低生產(chǎn)成本的作用。另外，人工成本以及電力等能源的消耗成本也在一定程度上影響著塑料管材的加工成本。
于克濤先生：對于塑料管材而言，通常導(dǎo)致其生產(chǎn)成本上升的因素有：
● 管材對原材料的消耗過大，也就是說，在保證管材具有足夠剛性和其它使用性能的前提下，單位長度使用的原料過多，導(dǎo)致成本增加；
● 在生產(chǎn)中，管材生產(chǎn)效率低，廢品率高；
● 對管材加工設(shè)備的投資成本大，日常折舊費(fèi)高；
● 管材加工設(shè)備的能耗高。
問：在目前塑料原材料價格居高不下的情況下，您認(rèn)為塑料管材生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)從哪些方面來降低管材的生產(chǎn)成本？
孫加居先生：我認(rèn)為，選擇好的加工設(shè)備對降低塑料管材的加工成本將起到很好的作用，這是因?yàn)椋?
● 在塑料原料價格居高不下的情況下，從原料本身的角度可做的文章并不多，而提高原料的利用率則是一個很有前途的方向。例如，通過選用具備自動檢測和控制功能的有效的生產(chǎn)設(shè)備來提高成品率，降低不合格品率，可使原料的利用率提高5%甚至更多。
● 通常情況下，由于良好的生產(chǎn)設(shè)備可以長時間穩(wěn)定而精確地運(yùn)行，不僅使停機(jī)次數(shù)和故障率大大減少，而且能夠很精確地控制好管材制品的斷面尺寸。例如，可使管材的外徑和壁厚在非常理想的范圍內(nèi)波動，從而在保證制品性能的前提下，將管子的壁厚和直徑控制在理想的尺度上，使單位重量達(dá)到最優(yōu)化。僅此一項(xiàng)，就可以節(jié)約原料2%～3%。
● 另外，生產(chǎn)效率高的設(shè)備還有助于降低能源消耗。對此，塑料管道生產(chǎn)企業(yè)在考察設(shè)備的用電情況時，不能僅從設(shè)備的裝機(jī)容量方面來考察，最重要的是要考察設(shè)備平均每生產(chǎn)一噸合格產(chǎn)品所消耗的能量。例如，同樣生產(chǎn)63mm的PE管，好的設(shè)備每生產(chǎn)一噸合格品平均花費(fèi)的電費(fèi)為300～400元，而差的設(shè)備則需要花費(fèi)600～900元。
● 此外，設(shè)備的自動化程度對降低勞動強(qiáng)度、人工成本很有幫助。雖然目前國內(nèi)的勞動力便宜，但這種狀況只是暫時的。隨著社會的進(jìn)步，人工成本將會逐年上升，因此提高企業(yè)的自動化加工條件是必然的趨勢。
于克濤先生：在目前塑料原料價格居高不下的情況下，塑料管材生產(chǎn)企業(yè)首先應(yīng)考慮選擇并投資生產(chǎn)新型的工程管材，即在保證管材具有足夠剛性和使用性能的前提下，生產(chǎn)質(zhì)量輕、省材料的管材；其次，選擇“物美價廉”的管材加工設(shè)備，也就是說，盡量選擇投資少、生產(chǎn)效率高、管材成品率高、可靠性強(qiáng)的設(shè)備。
目前，一些新型管材，例如：雙壁波紋管、鋼帶螺旋波紋管、克拉管等新型結(jié)構(gòu)壁管與傳統(tǒng)的平壁管相比，具有質(zhì)量輕、材料省、生產(chǎn)能耗低等優(yōu)點(diǎn)。在同等性能前提下，這幾類管材與同材質(zhì)、同規(guī)格的實(shí)壁管材相比，能夠節(jié)省原料40%～60%。目前，國內(nèi)生產(chǎn)此類管材的加工技術(shù)已日趨成熟，且國產(chǎn)設(shè)備的價格僅為國外設(shè)備的20%～40%左右。例如，濰坊中云機(jī)器有限公司生產(chǎn)的SBG1000型HDPE雙壁波紋管生產(chǎn)線自投放市場以后，即以其優(yōu)異的性價比而迅速占領(lǐng)了市場，并替代了進(jìn)口產(chǎn)品。
問：通常，管子斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理與否是否也將影響到管材對原材料的消耗？在保證塑料管材具有足夠剛性或其它使用性能的前提下，什么樣的斷面結(jié)構(gòu)將有利于節(jié)省原材料？
孫加居先生：管子的斷面結(jié)構(gòu)對原材料的消耗當(dāng)然是有影響的。但是，就某種管子而言，由于其斷面結(jié)構(gòu)通常是根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)被確定下來的，因此基于任何目的而對管子結(jié)構(gòu)所做的更改，不僅會引起管子性能的變化，而且其應(yīng)用范圍、性能指標(biāo)以及所應(yīng)采用的標(biāo)準(zhǔn)也都將發(fā)生變化。所以，就某種管子來說，通常是不改變其斷面結(jié)構(gòu)，但可以考慮用一種產(chǎn)品代替另一種產(chǎn)品。例如，在排水管方面，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的不同情況可以用波紋管和纏繞管相互替代；在汽車管方面，可以用PA12/PA6多層管替代PA12單層管。通過采取這樣的方式，也可以達(dá)到降低原料成本的目的。
于克濤先生：管子斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理與否將直接影響到管材對原材料的消耗。在保證塑料管材具有足夠剛性和其它使用性能的前提下，管材的斷面面積越小、同時又能保證斷面慣性矩不變的斷面結(jié)構(gòu)將有利于節(jié)省原材料。例如，內(nèi)徑為500mm、環(huán)剛度為4的雙壁波紋管有兩種截面形狀，請見圖1。這兩種截面的慣性矩相同，但A的截面面積大于B的截面面積，所以A的米重比B的米重重1.0㎏ 。
又如，環(huán)剛度均為8、內(nèi)徑均為1200mm的雙壁波紋管與鋼帶螺旋波紋管相比，雙壁波紋管的米重為89㎏，而鋼帶螺旋管的米重僅為73kg。
問：為了使設(shè)備能穩(wěn)定地運(yùn)行，客戶在選擇加工設(shè)備時應(yīng)注意哪些問題？
孫加居先生：不同結(jié)構(gòu)的管子，對設(shè)備的要求是不一樣的。例如，5-6層的汽車輸油管對設(shè)備的要求就要比單層管高。因?yàn)?層管本身的結(jié)構(gòu)變化多樣，因此要求設(shè)備具有很寬的加工范圍以適應(yīng)多種聚合物。此外，當(dāng)改變管子結(jié)構(gòu)時，還要求設(shè)備操作起來簡單易行。為了使管子的每一層都成型均勻，分層清晰，并嚴(yán)格將層厚控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，往往需要很精密的擠出技術(shù)以及模頭精密的分流能力。
在這一方面，麥拉菲爾多層管擠出機(jī)組可以說是一個典范。其中，高性能擠出機(jī)和有核心技術(shù)的擠出模頭是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的保障。模頭采用螺旋流道，分層設(shè)計(jì)，模塊化組合，一套模頭可變化出上百種管壁結(jié)構(gòu)組合。配合麥拉菲爾的NOMOS控制系統(tǒng)和軟件及生產(chǎn)線的各測控設(shè)施，在保證生產(chǎn)完美產(chǎn)品的情況下，使生產(chǎn)效率大大提高。
于克濤先生：客戶應(yīng)根據(jù)自己所選擇的管材種類來選擇相應(yīng)的加工設(shè)備。在選擇設(shè)備時，建議客戶應(yīng)考慮如下問題：生產(chǎn)此類管材所用原料的價格、設(shè)備的產(chǎn)量、設(shè)備的能耗、管材的成品率以及設(shè)備的價格。只有對上述幾方面的問題加以綜合考慮后，才能針對自身產(chǎn)品的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)備的選型，以盡可能地減少管材加工中的成本。
問：在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)如何通過提高生產(chǎn)效率、減少廢料或廢品的產(chǎn)生來更有效地降低生產(chǎn)成本？對此，貴公司可提供哪些更好的技術(shù)？
孫加居先生：實(shí)際生產(chǎn)中，提高生產(chǎn)效率，減少廢品率非常重要。當(dāng)然，這是一個系統(tǒng)工程。
在提供塑料管材加工設(shè)備領(lǐng)域中，瑞士麥拉菲爾已有60多年生產(chǎn)擠出機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，對相應(yīng)的管材生產(chǎn)和應(yīng)用擁有完全的解決方案。
麥拉菲爾的擠出機(jī)使用了專利設(shè)計(jì)的屏障螺桿和螺筒開槽技術(shù)，為擠出生產(chǎn)提供了高超的穩(wěn)定性、連續(xù)性和精密性。設(shè)備不僅能夠長時間可靠運(yùn)行，而且能夠?qū)D出參數(shù)進(jìn)行精密控制，操作起來簡易方便。采用麥拉菲爾的擠出機(jī)可以獲得嚴(yán)格線性的擠出量，從而可以在不同的擠出速度下，確保獲得穩(wěn)定的管材截面結(jié)構(gòu)。
于克濤先生：在實(shí)際生產(chǎn)中，要提高生產(chǎn)率，首先必須保證設(shè)備能夠長時間可靠地運(yùn)行，同時，采用合理的生產(chǎn)工藝來減少廢料或廢品的產(chǎn)生。對此，濰坊中云的雙壁波紋管生產(chǎn)線生產(chǎn)效率高，性能穩(wěn)定可靠，能幫助企業(yè)有效減少廢料和廢品的產(chǎn)生。其主要技術(shù)優(yōu)勢是：
● 采用“大波峰”的波形設(shè)計(jì)，不僅能保證管材具有高的環(huán)剛度，同時又降低了管材的米重；
● 擠出機(jī)的螺桿和機(jī)筒均采用德國最新技術(shù)，螺桿為四段式分離型結(jié)構(gòu)，機(jī)筒喂料采用最新的非對稱開槽結(jié)構(gòu)，大大提高了輸送效率。同時，自動溫控水冷卻系統(tǒng)也可保證高效高質(zhì)的均化擠出；
● 機(jī)頭采用高剛度螺旋式機(jī)頭，且設(shè)備具有壁厚無級可調(diào)的功能，可以確保內(nèi)、外層壁厚均勻成型；
● 使用了與國際最新技術(shù)同步的鋁合金材質(zhì)的冷卻定徑水套，不僅使冷卻效率大大提高，而且改善了波紋管的質(zhì)量，并提高了產(chǎn)量。此外，通過采用壓力鑄造工藝，既克服了鋼質(zhì)定徑套傳熱系數(shù)低、銅質(zhì)定徑套較軟、較重的缺點(diǎn)，又保持了質(zhì)輕、強(qiáng)高度、散熱效果好的優(yōu)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了高導(dǎo)熱系數(shù)與高強(qiáng)度、低重量的完美結(jié)合，有力地確保了設(shè)備的高效生產(chǎn)；
● 具有先進(jìn)的在線擴(kuò)口功能。通過PCC中央控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)自動在線的單層擴(kuò)口和雙層擴(kuò)口功能，并且可有效增加擴(kuò)口壁厚，擴(kuò)口成品率達(dá)100％；
● 切割機(jī)由PCC控制系統(tǒng)和特殊的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行雙重控制，可確保切割的準(zhǔn)確性。尤其在生產(chǎn)擴(kuò)口管材時，具有極高的精度，可確保切刀絕對處于設(shè)定位置，提高了管材的成品率。
問：在塑料管材生產(chǎn)線上，控制系統(tǒng)和測量檢測設(shè)備對控制管材的生產(chǎn)成本起著怎樣的作用？對此，您是否有一些好的建議以使它們更有效地工作？
孫加居先生：毋庸置疑，生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)以及在線檢測設(shè)備對生產(chǎn)的有效性、穩(wěn)定性以及產(chǎn)品的精確性起著重要作用。
在麥拉菲爾的塑料管材生產(chǎn)線上，配置了壁厚測量和直徑測量設(shè)備，可對相應(yīng)的牽引速度/擠出量以及真空度形成閉環(huán)控制，從而把產(chǎn)品的直徑和壁厚自動鎖定在指定的范圍內(nèi)，以保證生產(chǎn)線能夠穩(wěn)定連續(xù)地生產(chǎn)。
于克濤先生：在塑料管材生產(chǎn)線上，控制系統(tǒng)和測量檢測設(shè)備對控制管材的生產(chǎn)成本起著至關(guān)重要的作用。如果沒有一個良好的控制系統(tǒng)，就不能精準(zhǔn)地控制整個設(shè)備的正常運(yùn)行，不能保證主、輻機(jī)的同步；如果沒有在線的測量檢測設(shè)備對管材進(jìn)行即時檢測，那么一旦管材下線后被檢測出有部分性能指標(biāo)不合格，則整批管材有可能就全部成為廢品。因此，對于大口徑管材和一些成型工藝復(fù)雜的管材加工而言，必須安裝在線檢測裝置。例如，生產(chǎn)鋁塑復(fù)合管時，應(yīng)安裝在線探傷裝置，以便即時檢測出中間層鋁管焊合的缺陷；生產(chǎn)大口徑波紋管時，需要安裝光電定心裝置，以便自動檢測出管材壁厚的大小，并進(jìn)行在線調(diào)節(jié)，確保生產(chǎn)出合格的管材。
問：降低能耗對于一個生產(chǎn)企業(yè)來說也是非常重要的。在管材生產(chǎn)線上，企業(yè)應(yīng)如何根據(jù)產(chǎn)品口徑的大小來配置合理的擠出系統(tǒng)？
孫加居先生：使生產(chǎn)線達(dá)到最大的產(chǎn)能將有利于節(jié)約能源。為此，企業(yè)應(yīng)根據(jù)原料的特性和產(chǎn)品的特點(diǎn)來配置適合的生產(chǎn)設(shè)備。通常，應(yīng)根據(jù)管材口徑和原料特性來確定可以達(dá)到的生產(chǎn)速度，在此生產(chǎn)速度條件下，再確定需要的擠出機(jī)產(chǎn)量，以使擠出量和牽引速度能夠適度平衡，從而最大程度地發(fā)揮整條生產(chǎn)線的能力。例如，在生產(chǎn)小口徑的PE燃?xì)?供水管道方面，麥拉菲爾所提供的生產(chǎn)線可達(dá)到60m/min的生產(chǎn)速度；而對于4mm的小汽霧管而言，麥拉菲爾的生產(chǎn)線可達(dá)到300m/min的生產(chǎn)速度。
于克濤先生：在管材生產(chǎn)線上，企業(yè)應(yīng)根據(jù)自己所生產(chǎn)的管材的米重G以及此管材在生產(chǎn)線上最佳的成型速度V，來配置合理的擠出系統(tǒng)。通常，擠出系統(tǒng)最大的在線產(chǎn)量為G×V/（70%～80%），這樣的產(chǎn)量既可以降低能耗，又可使擠出機(jī)的主電機(jī)處于合理的工作狀態(tài)，有利于設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。
問：在管材原材料的選擇方面，您是否有更好的建設(shè)以幫助管材生產(chǎn)企業(yè)降低成本？
于克濤先生：為了降低管材的成本，制造商可以選擇復(fù)合材料來生產(chǎn)管材。例如，大口徑鋼帶螺旋波紋管所選用的材料是由鋼帶、高密度聚乙烯和熱熔膠復(fù)合而成。
通常，這三種原材料的用量比為：42：50：8（鋼帶：高密度聚乙烯：熱熔膠）。如果按高密度聚乙烯11000元/噸、鋼帶4500元/噸、熱熔膠16000元/噸計(jì)算，鋼帶螺旋波紋管原材料的每噸造價為8670元/噸，僅為純聚乙烯原料價格的78%。
這種復(fù)合材料的管材不僅具有鋼材料的耐壓剛性，而且具有塑料的耐磨、耐腐蝕性和衛(wèi)生性。此外，這種管材施工方便而可靠，可采用熱熔焊接聯(lián)接，也可采用密封圈加哈夫塊連接。如果僅從節(jié)省生產(chǎn)成本的角度來看，大口徑鋼帶螺旋波紋管優(yōu)于大口徑克拉管、大口徑中空壁纏繞管和大口徑波紋管。當(dāng)然，根據(jù)目前國外對這種管材的使用情況來看，還很難對鋼帶螺旋波紋管的使用壽命做出一個確切的定論。這是因?yàn)?，這種管材有著鋼和塑料的雙重物理性質(zhì)，由于這兩種材料的熱膨脹系統(tǒng)不同，在不同的環(huán)境、不同的傳輸介質(zhì)及不同的溫度條件下使用后，將會導(dǎo)致結(jié)合層的脫落。因此，歐洲的一些國家嚴(yán)令禁止使用此類管材。
但我認(rèn)為，在目前其它大口徑管材原料成本太高的情況下，在短期內(nèi)考慮用鋼帶螺旋波紋管來替代水泥管，應(yīng)該是一個折中的辦法，因?yàn)檫@種管材能夠克服水泥管所具有的使用壽命短、易滲漏、環(huán)保性差的缺點(diǎn)。在此，需要特別強(qiáng)調(diào)的是，雖然現(xiàn)階段投資鋼帶螺旋管不失為一個好時機(jī)，但一定要慎重。從企業(yè)的長遠(yuǎn)利益和管材的使用壽命方面來看，企業(yè)最佳的選擇應(yīng)該是大口徑雙壁波紋管。
近年來，中云公司通過引進(jìn)并消化國外的先進(jìn)技術(shù)，推出了GDLG1500型、GDLG2500型、GDLG3500型等三種型號的鋼帶螺旋波紋管加工設(shè)備。該設(shè)備使用了奧地利貝茄萊公司的PCC控制系統(tǒng)，可以對設(shè)備進(jìn)行精準(zhǔn)控制，使成品率能夠達(dá)到95%以上
