Úspěšná a efektivní výroba trubek nebo potrubí vyžaduje optimalizaci 10 000 detailů, včetně údržby zařízení. Vzhledem k nesčetným pohyblivým částem v každém typu válcovny a každém periferním zařízení není dodržování doporučeného plánu preventivní údržby výrobcem snadný úkol. Foto: T & H Lemont Inc.
Poznámka editora: Toto je první část dvoudílné série o optimalizaci provozu válcoven trubek. Přečtěte si druhou část.
Výroba trubkových výrobků může být pracná, a to i za nejlepších okolností. Továrny jsou složité, vyžadují spoustu pravidelné údržby a v závislosti na tom, co vyrábějí, je konkurence tvrdá. Mnoho výrobců kovových trubek je pod obrovským tlakem na maximalizaci provozuschopnosti, aby maximalizovali zisky, a přitom mají málo drahocenného času na běžnou údržbu.
V dnešní době neexistuje pro toto odvětví žádný optimistický scénář. Materiály jsou drahé a dílčí dodávky nejsou neobvyklé. Výrobci trubek nyní více než kdy jindy potřebují maximalizovat provozuschopnost a snižovat zmetkovitost, a přijímání dílčích dodávek znamená zkrácení provozuschopnosti. Kratší série znamenají častější výměny, což není efektivní využití času ani práce.
„Doba výroby je v současné době velmi omezená,“ řekl Mark Prasek, manažer prodeje trubek pro Severní Ameriku ve společnosti EFD Induction.
Rozhovory s odborníky z oboru o tipech a strategiích, jak co nejlépe využít váš závod, odhalily některá opakující se témata:
Provoz závodu s maximální efektivitou znamená optimalizovat desítky faktorů, z nichž většina interaguje s ostatními, takže optimalizace provozu závodu není nutně snadná. Svaté slovo bývalého sloupkaře The Tube & Pipe Journal Buda Grahama nabízí určitou perspektivu: „Trubní mlýn je držák nástrojů.“ Vzpomínka na tento citát pomáhá udržet věci jednoduché. Pochopení toho, co každý nástroj dělá, jak funguje a jak každý nástroj interaguje s ostatními nástroji, je asi třetinou bitvy. Udržování všeho v pravidelné údržbě a zarovnání je další třetinou. Poslední třetina zahrnuje programy školení obsluhy, strategie řešení problémů a specifické provozní postupy, které jsou jedinečné pro každou trubku nebo výrobce trubek.
Hlavním kritériem pro efektivní provoz mlýna je nezávislost na mlýně, tj. surovina. Získání maximálního výkonu z mlýna znamená dosáhnout maximálního výkonu z každé cívky přivedené do mlýna. Vše začíná rozhodnutím o koupi.
délka svitku. Nelson Abbey, ředitel společnosti Fives Bronx Inc. Abbey Products, řekl: „Trubovny prosperují, když jsou svitky nejdelší. Obrábění kratších svitek znamená obrábění více konců svitku. Každý konec svitku vyžaduje tupý svar. Každý tupý svar produkuje odpad.“
Problém je v tom, že co nejdelší cívky lze prodat za vyšší cenu. Kratší cívky mohou být k dispozici za lepší ceny. Nákupní agenti sice mohou chtít ušetřit peníze, ale to je v rozporu s pohledem pracovníků ve výrobě. Téměř každý, kdo provozuje továrnu, by souhlasil s tím, že cenový rozdíl by musel být značný, aby vyrovnal výrobní ztráty spojené s dalšími odstávkami továren.
Dalším faktorem, který je třeba zvážit, je podle Abbeyho kapacita odvíjecího stroje a veškerá další omezení na vstupním konci válcovny. Může být nutné investovat do vstupního zařízení s vyšší kapacitou, aby bylo možné zvládnout větší a těžší svitky, a využít tak výhody nákupu větších svitků.
Důležitým faktorem je také řezací stroj, ať už se řezání provádí interně nebo externě. Řezačky mají největší hmotnost a průměr, který zvládnou, takže pro maximalizaci propustnosti je klíčové dosáhnout co nejlepší shody mezi cívkami a řezacími stroji.
Stručně řečeno, jedná se o interakci mezi čtyřmi faktory: velikostí a hmotností cívky, potřebnou šířkou řezačky, kapacitou řezačky a kapacitou vstupního zařízení.
Šířka a stav svitku. V dílně je samozřejmé, že svitky musí mít správnou šířku a správnou tloušťku, aby se dal vyrobit produkt, ale čas od času se stávají chyby. Obsluha válcovny může často kompenzovat šířku pásu, která je o něco malá nebo příliš velká, ale to je jen otázka míry. Pečlivá pozornost věnovaná šířce štěrbin je zásadní.
Stav okrajů pásu je také nejdůležitější otázkou. Konzistentní vzhled okrajů, bez otřepů nebo jiných nesrovnalostí, je zásadní pro udržení konzistentních svarů po celé délce pásu, říká Michael Strand, prezident společnosti T&H Lemont. Do hry vstupuje také počáteční navíjení, řezání a převíjení. Svitky, s nimiž nebylo pečlivě zacházeno, se mohou ohýbat, což je problematické. Tvářecí proces vyvinutý inženýry válcovacích nástrojů začíná plochým pásem, nikoli zakřiveným.
Poznámky k nástrojům: „Dobrý návrh formy maximalizuje propustnost,“ řekl Stan Green, generální ředitel společnosti SST Forming Roll Inc. Poukazuje na to, že neexistuje jediná strategie pro tváření trubek, a proto neexistuje ani jediná strategie pro návrh forem. Dodavatelé válcovacích nástrojů se liší ve způsobu zpracování trubek, a tedy i jejich výrobků. Liší se i výtěžnost.
„Poloměr válcovací plochy se neustále mění, takže se mění i rychlost otáčení nástroje napříč povrchem nástroje,“ řekl. Trubka samozřejmě prochází frézou pouze jednou rychlostí. Proto konstrukce ovlivňuje výtěžnost. Špatná konstrukce plýtvá materiálem, když je nástroj nový, a s opotřebením nástroje se situace jen zhoršuje, dodal.
Pro společnosti, které se nedrží cesty školení a údržby, začíná vývoj strategie pro optimalizaci efektivity závodu u základů.
„Bez ohledu na styl továrny a produkty, které vyrábí, mají všechny továrny dvě společné věci – operátory a provozní postupy,“ řekl Abbey. Co nejkonzistentnější provoz továrny je podle něj otázkou poskytování standardizovaného školení a dodržování písemných postupů. Nekonzistentnost ve školení může vést k rozdílům v nastavení a řešení problémů.
Aby se ze zařízení vytěžilo maximum, musí každý operátor, od operátora k operátorovi, od směny ke směně, používat konzistentní postupy nastavení a řešení problémů. Jakékoli procedurální rozdíly jsou obvykle způsobeny nedorozuměními, špatnými návyky, zkratkami a alternativními řešeními. Ty vždy ztěžují efektivní provoz zařízení. Tyto problémy mohou být interní nebo se mohou objevit při najímání vyškolených operátorů od konkurence, ale jejich zdroj nehraje roli. Klíčová je konzistence, a to včetně operátorů, kteří přinášejí zkušenosti.
„Vyškolení operátora válcovny trub trvá roky a opravdu se nemůžete spoléhat na univerzální plán,“ řekl Strand. „Každá společnost potřebuje školicí program, který odpovídá její továrně a jejím vlastním operacím.“
„Tři klíče k efektivnímu provozu jsou údržba stroje, údržba spotřebního materiálu a kalibrace,“ řekl Dan Ventura, prezident společnosti Ventura & Associates. „Stroj má spoustu pohyblivých částí – ať už je to samotný mlýn, periferie na vstupním nebo výstupním konci, mlecí stůl nebo cokoli jiného – a pravidelná údržba je důležitá pro udržení stroje v perfektním stavu.“
Strand souhlasí. „Všechno to začíná používáním preventivního programu údržby,“ řekl. „Nabízí nejlepší příležitost k ziskovému provozování továrny. Pokud výrobce trubek reaguje pouze na mimořádné události, je mimo kontrolu. Je vydán na milost a nemilost další krizi.“
„Každý kus zařízení v továrně musí být seřízený,“ řekl Ventura. „Jinak se továrna bude prát sama se sebou.“
„V mnoha případech, když role překročí svou životnost, ztvrdnou a nakonec prasknou,“ řekl Ventura.
„Pokud se válce neudržují v dobrém stavu pravidelnou údržbou, pak potřebují nouzovou údržbu,“ říká Ventura. Pokud by se nástroje zanedbaly, jejich oprava by vyžadovala odstranění dvojnásobku až trojnásobku množství materiálu, které by jinak musely odstranit, dodal. Také to trvá déle a stojí to více.
Investice do záložních nástrojů může pomoci předcházet mimořádným událostem, poznamenal Strand. Pokud se nástroj často používá pro dlouhodobý provoz, bude potřeba více náhradních dílů než u nástroje, který se používá zřídka pro krátkodobý provoz. Funkce nástroje také ovlivňuje úroveň rezervy. Žebra se mohou z žebrového nástroje uvolnit a svařovací válce mohou být ovlivněny teplem svařovací komory, což jsou problémy, které se netýkají tvarovacích a kalibračních válců.
„Pravidelná údržba je dobrá pro zařízení a správné seřízení je dobré pro produkty, které vyrábí,“ řekl. Pokud se tyto faktory ignorují, zaměstnanci továrny tráví stále více času snahou to dohnat. Tento čas lze využít k výrobě dobrých a nejprodávanějších produktů. Tyto dva faktory jsou tak důležité a často přehlížené nebo opomíjené, že podle Ventury nabízejí nejlepší příležitost, jak ze závodu vytěžit maximum, maximalizovat výnos a snížit zmetkovitost.
Ventura ztotožňuje údržbu mlýna a spotřebního materiálu s údržbou automobilu. Nikdo nebude řídit auto desítky tisíc mil mezi výměnami oleje s holými pneumatikami. To povede k nákladným řešením nebo zničení, a to i u špatně udržovaných závodů.
Pravidelná kontrola nástroje po každém běhu je také nutná, uvedl. Kontrolní nástroje mohou odhalit problémy, jako jsou jemné trhliny. Takové poškození se objeví ihned po vyjmutí nástroje z frézky, nikoli bezprostředně před jeho instalací pro další běh, což dává nejvíce času na výrobu náhradního nástroje.
„Některé společnosti pracují i ​​přes plánované uzavírky,“ řekl Green. Věděl, že v této situaci bude obtížné dodržet plánovanou uzavírku, ale poukázal na to, že je to velmi nebezpečné. Přepravní a nákladní společnosti jsou tak přeplněné nebo mají nedostatek personálu, nebo obojí, že dodávky v dnešní době nejsou včas.
„Pokud se v továrně něco porouchá a budete si muset objednat náhradu, co uděláte, abyste to dostali?“ zeptal se. Letecká přeprava je samozřejmě vždycky možností, ale může to spirálovitě zvýšit náklady na dopravu.
Údržba válcovacích válců a válcoven není jen dodržování plánu údržby, ale koordinace plánu údržby s harmonogramem výroby.
Ve všech třech oblastech – provozu, řešení problémů a údržbě – záleží na šíři a hloubce zkušeností. Warren Wheatman, viceprezident divize Die Business Unit společnosti T&H Lemont, uvedl, že společnosti, které mají pouze jednu nebo dvě válcovny na výrobu vlastních trubek, mají často méně lidí, kteří se věnují údržbě válcoven a nástrojů. I když je personál údržby znalý, malá oddělení mají méně zkušeností než větší oddělení údržby, což znevýhodňuje menší zaměstnance. Pokud společnost nemá technické oddělení, musí oddělení údržby provádět řešení problémů a opravy samo.
Strand dodal, že školení pro provozní a údržbářská oddělení je nyní důležitější než kdy dříve. Vlna odchodů do důchodu spojená se stárnutím generace „baby boomers“ znamená, že kmenové znalosti, které kdysi otřásaly společnostmi, vysychají. Zatímco mnoho výrobců trubek se stále může spolehnout na konzultace a rady dodavatelů zařízení, ani tyto odborné znalosti nejsou tak hojné jako kdysi a zmenšují se.
Proces svařování je stejně důležitý jako jakýkoli jiný proces, který probíhá při výrobě potrubí nebo trubek, a roli svářecího stroje nelze přeceňovat.
Indukční svařování. „Dnes se asi dvě třetiny našich objednávek týkají modernizace,“ řekl Prasek. „Obvykle nahrazují staré, problematické svářečky. Hlavním hybatelem je v současné době propustnost.“
Řekl, že mnoho z nich zaostávalo za osmi cíli, protože surovina přišla pozdě. „Obvykle, když materiál konečně dorazí, svářečka se porouchá,“ řekl. Překvapivý počet výrobců trubek dokonce používá stroje založené na technologii vakuových trubek, což znamená, že používají stroje, které jsou pro údržbu staré nejméně 30 let. Servisní znalosti těchto strojů nejsou rozsáhlé a samotné náhradní trubky je obtížné najít.
Výzvou pro výrobce trubek, kteří je stále používají, je jejich stárnutí. Neselhávají katastrofálně, ale degradují pomalu. Jedním z řešení je používat méně svařovacího tepla a provozovat válcovnu při nižších otáčkách, aby se to kompenzovalo, což může snadno ušetřit kapitálové výdaje na investici do nového stroje. To vytváří falešný pocit, že je vše v pořádku.
Investice do nového zdroje energie pro indukční svařování může výrazně snížit spotřebu elektřiny v závodě, uvedl Prasek. Některé státy – zejména ty s velkou populací a přetíženými sítěmi – nabízejí štědré daňové slevy na nákup energeticky úsporných zařízení. Druhou motivací pro investice do nových produktů je potenciál pro nové výrobní možnosti, dodal.
„Nová svářecí jednotka je obvykle mnohem efektivnější než starší a může ušetřit tisíce dolarů tím, že poskytuje větší svařovací kapacitu bez nutnosti modernizace elektrického rozvodu,“ řekl Prasek.
Důležité je také zarovnání indukční cívky a rezistoru. John Holderman, generální ředitel společnosti EHE Consumables, říká, že správně vybraná a instalovaná indukční cívka má optimální polohu vzhledem ke svařovacímu válci a musí udržovat správnou a konzistentní vůli kolem trubky. Pokud je cívka nastavena nesprávně, předčasně selže.
Úkol blokátoru je jednoduchý – blokuje tok elektrického proudu a směřuje ho k okraji pásu – a stejně jako u všeho ostatního na válcovně je jeho umístění zásadní, říká. Správné umístění je na vrcholu svaru, ale to není jediný faktor, který je třeba zvážit. Instalace je zásadní. Pokud je upevněn k trnu, který není dostatečně pevný, aby jej unesl, může se poloha blokátoru změnit, ve skutečnosti táhne vnitřní průměr podél dna trubky.
Využitím trendů v konstrukci svařovacích přídavných materiálů může mít koncept dělené cívky významný vliv na provozuschopnost svařovací linky.
„Výrobky s velkým průměrem již dlouho používají konstrukce s dělenou cívkou,“ řekl Haldeman. „Výměna jednoho kusu indukční cívky vyžaduje řezání trubky, výměnu cívky a její nové navlékání,“ řekl. Konstrukce s dělenou cívkou se dodává ve dvou částech, což šetří veškerý váš čas a úsilí.
„Používají se ve velkých válcovnách, ale aplikace tohoto principu na malé cívky vyžadovala trochu sofistikovaného inženýrství,“ řekl. Pro výrobce to vyžadovalo ještě méně práce. „Malé dvoudílné cívky mají specializované hardware a chytře navržené svorky,“ řekl.
Pokud jde o proces chlazení blokovacího zařízení, výrobci trubek mají dvě tradiční možnosti: centrální chladicí systém v továrně nebo samostatný vyhrazený vodní systém, který může být drahý.
„Nejlepší je chladit rezistor čistou chladicí kapalinou,“ řekl Holderman. Z tohoto důvodu může malá investice do specializovaného filtračního systému tlumivky pro chladicí kapalinu mlýna výrazně prodloužit životnost tlumivky.
Chladicí kapalina mlýna se často používá na škrticí klapce, ale chladicí kapalina mlýna shromažďuje jemné kovové částice. Navzdory veškeré snaze zachytit jemné částice v centrálním filtru nebo je zachytit centrálním magnetickým systémem někteří lidé projdou a najdou si cestu k překážce. Toto není místo pro kovové prášky.
„Zahřívají se v indukčním poli a propalují se do pouzdra rezistoru a feritu, což způsobuje předčasné selhání, a poté se zařízení vypne, aby vyměnilo rezistor,“ řekl Holderman. „Také se hromadí na indukčních cívkách a nakonec i tam způsobují poškození v důsledku jiskření.“