La fabricació reeixida i eficient de canonades o canonades requereix l'optimització de 10.000 detalls, inclòs el manteniment de l'equip. Donada la infinitat de peces mòbils de cada tipus de molí i cada peça d'equip perifèric, no és fàcil seguir el programa de manteniment preventiu recomanat pel fabricant. Foto: T & H Lemont Inc.
Nota de l'editor: Aquesta és la primera part d'una sèrie de dues parts sobre l'optimització de les operacions de la fàbrica de tubs o canonades. Llegiu la segona part.
La fabricació de productes tubulars pot ser laboriosa, fins i tot en les millors circumstàncies. Les fàbriques són complexes, requereixen molt manteniment regular i, depenent del que produeixen, la competència és ferotge. Molts productors de tubs metàl·lics estan sota una pressió enorme per maximitzar el temps de funcionament per maximitzar els ingressos, amb poc temps valuós per al manteniment rutinari.
Avui dia no hi ha un escenari ideal per a la indústria. Els materials són cars i els lliuraments parcials no són infreqüents. Ara més que mai, els productors de canonades han de maximitzar el temps de funcionament i reduir els residus, i rebre lliuraments parcials significa reduir el temps de funcionament. Les tirades més curtes signifiquen canvis més freqüents, cosa que no és un ús eficient del temps ni de la mà d'obra.
«El temps de producció és molt valuós ara mateix», va dir Mark Prasek, gerent de vendes de tubs a Amèrica del Nord a EFD Induction.
Les converses amb experts del sector sobre consells i estratègies per treure el màxim profit de la vostra planta van revelar alguns temes recurrents:
Fer funcionar una planta amb la màxima eficiència significa optimitzar desenes de factors, la majoria dels quals interactuen amb els altres, de manera que optimitzar les operacions de la planta no és necessàriament fàcil. La Paraula Sagrada de l'excolumnista de The Tube & Pipe Journal, Bud Graham, ofereix una mica de perspectiva: "Una fresadora de tubs és un portaeines". Recordar aquesta cita ajuda a simplificar les coses. Comprendre què fa cada eina, com funciona i com interactua cada eina amb altres eines és aproximadament un terç de la batalla. Mantenir-ho tot en bon estat i alineat és un altre terç. L'últim terç implica programes de formació d'operadors, estratègies de resolució de problemes i procediments operatius específics únics per a cada canonada o productor de canonades.
La consideració principal per fer funcionar un molí de manera eficient és la independència del molí. És la matèria primera. Obtenir el màxim rendiment del molí significa obtenir el màxim rendiment de cada bobina que s'alimenta al molí. Comença amb una decisió de compra.
longitud de la bobina. Nelson Abbey, director de Fives Bronx Inc. Abbey Products, va dir: “Les fàbriques de tubs prosperen quan les bobines són les més llargues. Mecanitzar bobines més curtes significa mecanitzar més extrems de bobina. Cada extrem de bobina requereix una soldadura a topall. Cada soldadura a topall produeix ferralla.
La dificultat aquí és que les bobines tan llargues com sigui possible es poden vendre a un preu superior. Les bobines més curtes poden estar disponibles a millors preus. Els agents de compres poden voler estalviar diners, però això és inconsistent amb el punt de vista del personal de la planta de fabricació. Gairebé tothom que dirigeix ​​una fàbrica estaria d'acord que la diferència de preu hauria de ser significativa per compensar les pèrdues de producció associades a les aturades addicionals de fàbriques.
Una altra consideració, va dir Abbey, és la capacitat del desenrotllador i qualsevol altra restricció a l'extrem d'entrada del molí. Pot ser necessari invertir en equips d'entrada de més capacitat per manipular bobines més grans i pesades per aprofitar els avantatges de comprar bobines més grans.
La talladora també és un factor, tant si el tall es fa internament com si es fa externalitzat. Les talladores tenen el pes i el diàmetre més grans que poden suportar, per la qual cosa aconseguir la millor coincidència entre les bobines i les talladores és fonamental per maximitzar el rendiment.
En resum, és una interacció entre quatre factors: la mida i el pes de la bobina, l'amplada necessària de la talladora, la capacitat de la talladora i la capacitat de l'equip d'entrada.
Amplada i estat de la bobina. A la planta de producció, no cal dir que les bobines han de tenir l'amplada i el calibre correctes per fabricar un producte, però de tant en tant es produeixen errors. Els operadors de la fàbrica sovint poden compensar les amplades de fleix que són lleugerament massa petites o massa grans, però això només és una qüestió de grau. És fonamental prestar molta atenció a l'amplada de les làmines tallades.
L'estat de la vora de la tira també és el problema més important. Una presentació consistent de les vores, sense rebaves ni altres inconsistències, és fonamental per mantenir soldadures consistents al llarg de la tira, diu Michael Strand, president de T&H Lemont. L'enrotllament, el tall i el rebobinat inicials també entren en joc. Les bobines que no s'han manipulat amb cura es poden doblegar, cosa que és problemàtica. El procés de conformació desenvolupat pels enginyers de matrius de rodets comença amb una tira plana en lloc d'una tira corba.
Notes sobre l'eina. "Un bon disseny de motlle maximitza el rendiment", va dir Stan Green, gerent general de SST Forming Roll Inc. Assenyala que no hi ha una única estratègia per a la conformació de tubs i, per tant, no hi ha una única estratègia per al disseny de motlles. Els proveïdors d'eines de rodets varien en la manera com processen els tubs i, per tant, els seus productes. Els rendiments també varien.
«El radi de la superfície del corró canvia constantment, de manera que la velocitat de rotació de l'eina canvia a través de la superfície de l'eina», va dir. Per descomptat, el tub passa pel molí a només una velocitat. Per tant, el disseny afecta el rendiment. Un mal disseny malgasta material quan l'eina és nova, i només empitjora a mesura que l'eina es desgasta, va afegir.
Per a les empreses que no segueixen la ruta de formació i manteniment, el desenvolupament d'una estratègia per optimitzar l'eficiència de la planta comença pels conceptes bàsics.
«Independentment de l'estil de la fàbrica i dels productes que fabrica, totes les fàbriques tenen dues coses en comú: els operadors i els procediments operatius», va dir Abbey. Dirigir una fàbrica de la manera més consistent possible és qüestió de proporcionar formació estandarditzada i seguir procediments escrits, va dir. Les inconsistències en la formació poden provocar diferències en la configuració i la resolució de problemes.
Per treure el màxim profit d'una planta, d'operador a operador, de torn a torn, cada operador ha d'utilitzar procediments de configuració i resolució de problemes consistents. Qualsevol diferència de procediment sol ser qüestió de malentesos, mals hàbits, dreceres i solucions alternatives. Això sempre dificulta el funcionament de la planta de manera eficient. Aquests problemes poden ser interns o introduïts quan es contracten operadors formats de la competència, però l'origen no fa cap diferència. La coherència és clau, inclosos els operadors que aporten experiència.
«Es triga anys a formar un operador de fàbrica de tubs, i realment no es pot confiar en un pla únic per a tothom», va dir Strand. «Cada empresa necessita un programa de formació que s'adapti a la seva fàbrica i a les seves pròpies operacions».
«Les tres claus per a unes operacions eficients són el manteniment de la màquina, el manteniment dels consumibles i el calibratge», va dir Dan Ventura, president de Ventura & Associates. «Una màquina té moltes peces mòbils, ja sigui el molí en si o els perifèrics de l'extrem d'entrada o sortida, o la taula de batuda, o el que sigui, i el manteniment rutinari és important per mantenir la màquina en les millors condicions».
Strand hi està d'acord. «L'ús d'un programa d'inspecció de manteniment preventiu és on tot comença», va dir. «Ofereix la millor oportunitat per gestionar una fàbrica de manera rendible. Si un productor de canonades només respon a emergències, està fora de control. Està a mercè de la propera crisi».
«Tota peça d'equipament de la fàbrica ha d'estar alineada», va dir Ventura. «Si no, la fàbrica lluitarà contra si mateixa».
«En molts casos, quan els rotllos superen la seva vida útil, s'endureixen i finalment s'esquerden», va dir Ventura.
«Si els rotllos no es mantenen en bon estat amb un manteniment regular, necessiten un manteniment d'emergència», diu Ventura. Si les eines es descuidessin, reparar-les requeriria treure de dues a tres vegades la quantitat de material que haurien de treure d'altra manera, va dir. També triga més i costa més.
Invertir en eines de reserva pot ajudar a prevenir emergències, va assenyalar Strand. Si l'eina s'utilitza amb freqüència per a un funcionament a llarg termini, es necessitaran més peces de recanvi que l'eina que s'utilitza amb poca freqüència per a un funcionament a curt termini. La funció de l'eina també afecta el nivell de reserva. Les aletes es poden desprendre de l'eina d'aletes i els rodets de soldadura es poden veure afectats per la calor de la caixa de soldadura, problemes que no afecten els rodets de conformació i dimensionament.
«El manteniment regular és bo per a l'equipament, i un alineament adequat és bo per als productes que fabrica», va dir. Si això s'ignora, els empleats de la fàbrica dediquen cada cop més temps a compensar-ho. Aquest temps es pot utilitzar per fabricar productes bons i d'èxit. Aquests dos factors són tan importants i sovint es passen per alt o es passen per alt que, segons Ventura, ofereixen la millor oportunitat per treure el màxim profit de la planta, maximitzar el rendiment i reduir els residus.
Ventura equipara el manteniment de molinets i consumibles amb el manteniment del cotxe. Ningú conduirà un cotxe durant desenes de milers de quilòmetres entre canvis d'oli amb els pneumàtics nus. Això comportarà solucions costoses o destrucció, fins i tot per a plantes mal mantingudes.
També cal una inspecció regular de l'eina després de cada passada, va dir. Les eines d'inspecció poden revelar problemes com ara esquerdes fines. Aquests danys es descobreixen tan bon punt es treu l'eina del molí, en lloc d'immediatament abans que s'instal·li l'eina per a la següent passada, cosa que dóna més temps per fabricar una eina de recanvi.
«Algunes empreses estan treballant amb tancaments programats», va dir Green. Sabia que seria difícil complir amb un tancament programat en aquesta situació, però va assenyalar que era molt perillós. Les empreses de transport marítim i de mercaderies estan tan massificades o amb poc personal, o ambdues coses, que els lliuraments no arriben a temps aquests dies.
«Si alguna cosa es trenca a la fàbrica i heu de demanar un recanvi, què fareu per rebre-ho?», va preguntar. Per descomptat, el transport aeri sempre és una opció, però pot fer augmentar el cost de l'enviament.
El manteniment de molinets i rodets és més que simplement seguir un programa de manteniment, sinó coordinar el programa de manteniment amb el programa de producció.
En les tres àrees (operacions, resolució de problemes i manteniment), l'amplitud i la profunditat de l'experiència són importants. Warren Wheatman, vicepresident de la unitat de negoci de matrius de T&H Lemont, va dir que les empreses que només tenen un o dos molins per produir els seus propis tubs sovint tenen menys personal dedicat al manteniment de molins i matrius. Tot i que el personal de manteniment està ben informat, els departaments petits tenen menys experiència que els departaments de manteniment més grans, cosa que posa en desavantatge el personal més petit. Si l'empresa no té un departament d'enginyeria, el departament de manteniment ha de fer la resolució de problemes i les reparacions ell mateix.
Strand va afegir que la formació per als departaments d'operacions i manteniment és ara més important que mai. L'onada de jubilacions associada amb l'envelliment de la generació del baby boom significa que el coneixement tribal que abans sacsejava les empreses s'està esgotant. Tot i que molts productors de tubs encara poden confiar en la consulta i l'assessorament dels proveïdors d'equips, fins i tot aquesta experiència no és tan abundant com abans i s'està reduint.
El procés de soldadura és tan important com qualsevol altre procés que es produeixi en la fabricació d'una canonada o canonada, i el paper d'una màquina de soldar no es pot sobreestimar.
Soldadura per inducció. «Avui dia, aproximadament dos terços de les nostres comandes són per a reformes», va dir Prasek. «Normalment substitueixen soldadores velles i problemàtiques. El rendiment és el principal impulsor ara mateix».
Va dir que molts estaven endarrerits en els vuit objectius perquè la matèria primera va arribar tard. "Normalment, quan finalment surt el material, la soldadora falla", va dir. Un nombre sorprenent de productors de tubs fins i tot utilitzen màquines basades en la tecnologia de tubs de buit, cosa que significa que utilitzen màquines que tenen almenys 30 anys per a la seva cura. El coneixement del servei per a aquestes màquines no és extens i els tubs de recanvi són difícils de trobar.
El repte per als productors de tubs que encara els utilitzen és com envelleixen. No fallen catastròficament, sinó que es degraden lentament. Una solució és utilitzar menys calor de soldadura i fer funcionar la màquina a una velocitat més lenta per compensar, cosa que pot evitar fàcilment la despesa de capital d'invertir en una màquina nova. Això crea una falsa sensació que tot està bé.
Invertir en una nova font d'energia per soldadura per inducció pot reduir significativament el consum d'electricitat de la planta, va dir Prasek. Alguns estats, especialment aquells amb grans poblacions i xarxes elèctriques sota pressió, ofereixen generoses rebaixes fiscals en la compra d'equips d'eficiència energètica. Una segona motivació per invertir en nous productes és el potencial de noves possibilitats de producció, va afegir.
«Normalment, una unitat de soldadura nova és molt més eficient que una de més antiga i pot estalviar milers de dòlars proporcionant més capacitat de soldadura sense actualitzar el servei elèctric», va dir Prasek.
L'alineació de la bobina d'inducció i la resistència també és important. John Holderman, director general d'EHE Consumables, diu que una bobina d'inducció correctament seleccionada i instal·lada té una posició òptima respecte al rodet de soldadura i ha de mantenir una separació adequada i consistent al voltant del tub. Si es configura incorrectament, la bobina fallarà prematurament.
La feina del bloquejador és senzilla: bloqueja el flux de corrent elèctric, dirigint-lo cap a la vora de la tira, i com passa amb tot el que hi ha al molí, el posicionament és crític, diu. La ubicació correcta és a l'àpex de la soldadura, però aquesta no és l'única consideració. La instal·lació és crítica. Si està fixat a un mandril que no és prou rígid per suportar-lo, la posició del bloquejador pot canviar, de fet, arrossega el tub interior per la part inferior del tub.
Aprofitant les tendències en el disseny de consumibles de soldadura, el concepte de bobina dividida pot tenir un impacte significatiu en el temps de funcionament del molí.
«Els molins de gran diàmetre han utilitzat durant molt de temps dissenys de bobines dividides», va dir Haldeman. «Per substituir una sola peça de bobina d'inducció cal tallar el tub, substituir la bobina i tornar a roscar-la», va dir. El disseny de la bobina dividida ve en dues parts, cosa que estalvia temps i esforç.
«S'han utilitzat en grans laminadors, però va caldre una mica d'enginyeria sofisticada per aplicar aquest principi a bobines petites», va dir. Encara menys feina per al fabricant. «Les bobines petites de dues peces tenen maquinari especialitzat i brides dissenyades intel·ligentment», va dir.
Pel que fa al procés de refrigeració del bloquejador, els productors de canonades tenen dues opcions tradicionals: un sistema de refrigeració central a la fàbrica o un sistema d'aigua dedicat i separat, que pot ser costós.
«És millor refredar la resistència amb refrigerant net», va dir Holderman. Per aquest motiu, una petita inversió en un sistema de filtre d'obturador dedicat al refrigerant del molí pot augmentar considerablement la vida útil de l'obturador.
El refrigerant del molí s'utilitza sovint a l'estrangulador, però el refrigerant del molí recull les fines metàl·liques. Malgrat tots els esforços per atrapar les fines en un filtre central o capturar-les amb un sistema d'imants centrals, algunes persones passen i troben el camí cap a l'obstacle. Aquest no és el lloc per a les pols metàl·liques.
«S'escalfen al camp d'inducció i es cremen a la carcassa de la resistència i a la ferrita, cosa que provoca una fallada prematura i després s'atura per substituir la resistència», va dir Holderman. «També s'acumulen a les bobines d'inducció i finalment causen danys per arcs elèctrics també allà».