关于铁型覆砂机械化铸球生产线生产成本分析-姚永茂

- 1 -关于铁型覆砂机械化铸球生产线生产成本分析姚永茂安徽省耐磨材料检测中心1 铁型覆砂机械化铸球生产线基本情况介绍我国耐磨材料行业目前占 80%以上还是采用手工生产，由于手工生产工人劳动强度在大,车间生产环境恶劣,职工队伍很难稳定,质量波动起伏，从磨球生产发展趋势来看，采用机械化生产线是必由之路，形成规模化，机械化；自动化生产将是磨球生产行业发展的必然趋势。在当前劳动力成本不断上升，铸造行业招工困难的情况下，很多耐磨材料厂都在寻求机械化生产设备，目前机械化铸球生产线比较成熟的是铁型覆砂机械化铸球生产线，最近几年除了宁国耐磨材料总厂外，宁国诚信、宁国开源、宁国东方、宁国宁沪等企业都先后新上铁型覆砂机械化铸球生产线。还有很多耐磨材料厂正在考察、观望，主要是耽心生产成本上升太多，影响高市场销售，本文对铁型覆砂铸球机械化生产线的性能和成本进行逐项分析，供大家参考。2 铁型覆砂机械化铸球生产线优点2.1 铁型覆砂机械化铸球生产线造型、开合模、吹砂清扫、浇铸、翻转出球、输送等一系列动作都是由机械来完成，大减轻工人的劳动强度,改善劳动环境；2.2 由于球碗内覆砂，模具球碗就可以不加工，模具加工简化，费用降低；2.3 由于浇注时高温铁水不和金属型直接接触，大改善了金属型工作条件，减少了热变形和热裂纹，提高了模具的使用寿命，降低模具成本；2.4 由于球碗内采用覆膜砂，克服了原金属型球碗使用一段时间后因球碗龟裂而影响磨球外观质量。同时，由于覆膜砂固化后强度高，合模时不会掉砂，采用此工艺后，磨球的外观质量大大提高，磨球平均精度达 CT7 级左右，表面粗糙度达 Ra12.5m 左右；铸造工艺出品率平均达到 75%以上，正品率可达 97%以上，明显高于砂型和一般金属型；2.5 覆砂层有效地调节了铸球、铸段的冷却速度。一方面金属液在注入型腔时不与金属型直接接触，不会发生过冷；另一方面又使冷却速度大于砂型铸造。当铁水浇入金属型覆砂铸型后，初始冷却速度与金属型相比有所降低，据有关资料介绍 (1)金属型覆砂层厚度与冷却速度关系如下图；由图可知：金属型冷却速率 1.7/s，而覆膜砂厚度在 4mm 左右时冷却速率 0.85/s，冷却速率降低约 1 倍。但由于铁型覆砂机械化铸球生产线模具的模比与手工金属型模具的- 2 -模比提高 1 倍以上，热熔量增大，后期的冷却速度加快，所以铸球芯部、表面及保温区的硬度更加均匀，铸球的晶粒明显细化、均匀，金相组织致密，内部无铸造缺陷，综合机械性能显著提高，既保持了金属型模具的优越性又具有砂型的特点；2.6 采用底注式恒温包浇注工艺，其优点：一是保证浇注温度基本一致，克服手工浇铸，前后温度相差太大的弊病。二是解决了手工上注法浇铸无法解决的渣铁混浇的老大难问题，大大减少铸球渣孔缺陷，有效提高了铸球的内在质量；2.7 该线由于模具增大，一模可浇铸生产效率显著提高，40 以上各种规格的铸球和铸段都可以采用生产线生产，一条线年产量可达 8000-15000 吨；2.8 生产线占地面积约 300，比手工生产减少 50%以上；2.9 运行方式及布置结构设计合理，操作简单，液压元件、机械零部件、电气元件采用通用件，易损件少，维修方便；2.10 采用换向装置，延长模具使用寿命 30%以上；2.11 防漏冒口，解决了冒口漂浮或漏铁水的现象；2.12 液压驱动有动力大、运行平稳、精度高、噪声低、运行成本低。3 铁型覆砂机械化铸球生产线运行成本分析根据宁国诚信、宁国开源、宁国东方、宁国宁沪等企业实际生产应用的相关数据，对铁型覆砂铸球机械化生产线的成本进行逐项分析，供大家参考。3.1 模具费用生产基本条件：生产线模具数 7078 付（按 74 付计算） 、节拍 60 秒计算，每天工作两班制，每班 10 小时，两班连续生产 20 小时，生产线有效运行时间按 16 小时计算，年工作时间为 300 天。20 小时生产线浇铸次数=20*60=1200 次；每付模具浇铸次数 =120074=16.22；一付模具一年浇铸次数：30016.22=4866 次；模具寿命预测为 2-3 年。以90 模具为例：一付模具重量为 395Kg，单价 6000 元。每模浇铸钢球 34.8Kg，按使用寿命 1 万次计算，可生产铸球 348 吨，每吨铸球模具费用为：6000-(3902.8)348=6000-1092348=14.1 元；（报废模具的残值：390Kg 2.8 元/Kg=1092 元）如寿命提高到 15000 次，每吨铸球模具费用可下降到 9.4 元。生产线模具变形主要是翘曲变形，影响到射砂的密封性，造成射砂时跑砂。宁国诚信公司生产线已使用一年多，630630mm 模具平面撬曲变形量经检测不超过 0.5mm，如果变形量超过 1mm 时，模具型腔端面可以加工修复（并可多次修复） ，延长了模具使用寿命，降低了模具使用成本。手工模具费用计算：每模球重 11.6Kg，模具寿命 1300-1400 次，每模可铸球重量 15-16 吨。一副模具费用 720 元，模具重量 88Kg，每吨铸球模具费用为：(720-246.4)15=31.57 元/ 吨；(报废模具的残值：88Kg 2.8 元/Kg=246.4 元)手工生产模具费用与生产线生产模具费用比较见表 1。表 1 手工生产模具费用与生产线生产模具费用比较生产方式 模具重量 Kg 模具单价 元/付 模具寿命 次/付 每模球重 Kg/付 模具总产量 t/付 吨球模具费用 元/吨手工模具 88 720 1300-1400 11.6 15-16 31.57生产线模具 395 6500 10000 34.8 348 14.1模具成本比较 -17.43- 3 -生产线模具一次投入较大，但使用成本比手生产模具费用还要降低 17.43 元/吨球。3.2 用砂成本比较见表 2表 2 手工生产和生产线用成本对比生产方式 型砂单价 元/Kg 用砂量 Kg/吨球 用砂成本 元/吨手工生产 0.16 140-150 22.4-24覆膜砂生产线生产 0.9 130-150 117-135型砂成本增加 +94.6-111如果几条线生产，就可以上旧砂再生和新砂覆膜线，这样覆膜砂成本可以降到 0.65 元/ Kg，吨球用砂成本可降低到 84.5 元。3.3 保温浇铸包费用1）保温包电费：功率 300KW，正常生产时消耗功率一般在 200KW 左右，1 小时耗电约 200 度，平均电价按 0.63 元计，价值 126 元，按100 铸球台时产量 1.8 吨计算，吨球成本增加 70 元。2）塞杆费用：包温浇铸包只要连续有铁水供应，一根塞杆可以连续使用 2-3 个班，可浇铸铸球 15-25 吨，平均按 20 吨计算，一根塞杆单价 480 元，吨球塞杆消耗费用为 24 元/T3）修保温包费用：修一次包各种材料消耗及费用如表 3。表 3 修保温包各种材料费材料名称 单价 元 /Kg 数量 Kg 价值 元石英砂 0.246 600 147.6硼酸 6.55 12 78.6石棉布 5.4 3 16.2烘烤木柴 0.3 100 30人工工资 100合计 372.4保温包使用寿命：可使用两星期,按每天 20 小时，每天平均产量按 20 吨计，可生产铸球 280 吨，每吨铸球修保温包费用为：372.4280=1.33 元/ 吨。4）铸口砖和塞座费用：塞座砖每只 19 元，一只座砖可以用一个两星期，吨球费用=19280=0.067 元；铸口砖每只 38 元一只可以用一天.按两班计算产量计；吨球费用=3820=1.9 元；保温包浇铸总费用=1+2+3+4=97.23 元/ 吨球。3.4 人工费用机械化铸球生产线生产，冶炼、清理及辅助工与手工生产是一样，覆膜砂机械化铸球生产线只是替代造型、浇铸、脱模工序，在与手生产相比较时只能与这三道工序用工进行对比，三台 0.75 电炉供应一条线的铁水。一条线需人工 8 人，按90mm 铸球计算，台时产量按 1.8 吨计算,两班制生产，每班工作 10 小时，生产线有效工作时间按 8 小时计，每班产量可达 14.4 吨，生产线工人吨球工资按 80 元计算，工人月工资平均达 3625 元。由于生产线采用机械化生产，劳动强度大降低，工人工资可以适当降低。手工生产：按90mm 铸球计算，一台电炉配 4 个造型浇铸工，三台炉要配 12 个造型浇铸工，比生产线多 4 人。手工生产造型浇铸工人工资定额：按90mm 铸球计算，吨球工资 125 元，由于手劳动强度大，工人月工次要达到 4000 元以上。生产线吨球吨球工资要比生产线增加 40-45 元。按年产 10000 吨计算，工资一项每年可减少支出 40-45 万元。- 4 -3.5 生产线动力费用生产线装机容量 276KW，因生产线动作是有一定节拍，不是始终都是满负荷工作，按70%的负荷计算，每小用电 193 度，价值 121.59 元，吨位球费用为：121.591.8=67.55 元。3.6 质量成本生产线浇铸采用底注式保温浇铸包，保证渣铁分离、浇铸温度恒定，产品质量稳定，废品率由原手工生产的 4-5%降低到 2%。吨球废品成本费用=吨产品生产成本废品材料残值 2800 元；按年产 1 万吨计算，年废品减少 2%计算，一年可减少废品损失费=100002%2800=56 万元。吨球废品费用可减少 56 元；同时由于内在质量的提高，铸球使用过程中质量事故降低，事故赔偿率减少，用户信任度提高，扩大销售市场带来的效益,这是无法估量的。3.7 设备折旧费按一条线设备费用 230 万元计算，按 10 年折旧，平均年产量按 1 万吨/年，每吨铸球设备折旧费用为：23 元。3.8 吨球各项成本对比见表 4（以90 铸球为例，都不含清理费用）表 4 吨球各项成本对比 单位：元/T从上述分析可以看出，采用铁型覆砂铸球机械化生产线，铸球吨成本比手生产要提高171.48 元，但上升的幅度不是太大，通过工人操作的熟练、台时产量的增加、产品质量的提高，还有降低于成本的空间，由于产品质量的提高，销售可以适当提价，对生产厂的利润率不会产生影响。参考文献1 夏兴川, 刘金海, 李日. 生产球铁磨球铁型覆砂层厚度的研究 .