Die erfolgreiche und effiziente Herstellung von Rohren oder Leitungen erfordert die Optimierung von 10.000 Details, einschließlich der Gerätewartung. Angesichts der unzähligen beweglichen Teile in jedem Walzwerktyp und jedem Peripheriegerät ist es keine leichte Aufgabe, den vom Hersteller empfohlenen vorbeugenden Wartungsplan einzuhalten. Foto: T & H Lemont Inc.
Anmerkung des Herausgebers: Dies ist der erste Teil einer zweiteiligen Serie zur Optimierung des Betriebs von Rohr- oder Röhrenwerken. Lesen Sie den zweiten Teil.
Die Herstellung von Rohrprodukten kann selbst unter den besten Umständen mühsam sein. Fabriken sind komplex, erfordern einen hohen Wartungsaufwand und je nach Produkt ist die Konkurrenz hart. Viele Hersteller von Metallrohren stehen unter enormem Druck, die Betriebszeit zu maximieren, um den Umsatz zu maximieren, wobei ihnen wenig wertvolle Zeit für die routinemäßige Wartung bleibt.
Für die Branche gibt es heutzutage kein Best-Case-Szenario. Materialien sind teuer und Teillieferungen sind keine Seltenheit. Rohrproduzenten müssen heute mehr denn je ihre Betriebszeiten maximieren und Ausschuss reduzieren, und Teillieferungen bedeuten eine Verkürzung der Betriebszeiten. Kürzere Auflagen bedeuten häufigere Umrüstungen, was weder Zeit noch Arbeitskraft effizient nutzt.
„Produktionszeit ist derzeit Mangelware“, sagt Mark Prasek, North American Tubing Sales Manager bei EFD Induction.
Gespräche mit Branchenexperten über Tipps und Strategien zur optimalen Nutzung Ihrer Anlage haben einige wiederkehrende Themen offenbart:
Um eine Anlage mit maximaler Effizienz zu betreiben, müssen Dutzende von Faktoren optimiert werden, von denen die meisten miteinander interagieren. Daher ist die Optimierung des Anlagenbetriebs nicht unbedingt einfach. Das heilige Wort des ehemaligen Kolumnisten des Tube & Pipe Journal, Bud Graham, bietet eine gewisse Perspektive: „Eine Rohrmühle ist ein Werkzeughalter.“ Sich dieses Zitats bewusst zu machen, hilft dabei, die Dinge einfach zu halten. Zu verstehen, was jedes Werkzeug tut, wie es funktioniert und wie jedes Werkzeug mit anderen Werkzeugen interagiert, ist etwa ein Drittel der Aufgabe. Alles instand zu halten und auszurichten ist ein weiteres Drittel. Das letzte Drittel umfasst Schulungsprogramme für Bediener, Strategien zur Fehlerbehebung und spezifische Betriebsverfahren, die für jedes Rohr oder jeden Rohrhersteller einzigartig sind.
Die wichtigste Überlegung für den effizienten Betrieb einer Mühle ist die Mühlenunabhängigkeit. Dies ist der Rohstoff. Um die maximale Leistung aus der Mühle zu erzielen, muss aus jeder der Mühle zugeführten Spule die maximale Leistung erzielt werden. Dies beginnt mit einer Kaufentscheidung.
Spulenlänge. Nelson Abbey, Direktor von Fives Bronx Inc. Abbey Products, sagte: „Rohrwerke sind am erfolgreichsten, wenn die Spulen möglichst lang sind. Die Bearbeitung kürzerer Spulen bedeutet die Bearbeitung von mehr Spulenenden. Jedes Spulenende erfordert eine Stumpfschweißung. Jede Stumpfschweißung erzeugt Ausschuss.“
Die Schwierigkeit besteht darin, dass möglichst lange Spulen mit einem Aufpreis verkauft werden können. Kürzere Spulen sind möglicherweise zu besseren Preisen erhältlich. Einkäufer möchten möglicherweise etwas Geld sparen, dies steht jedoch im Widerspruch zur Sichtweise des Produktionspersonals. Fast jeder Fabrikbetreiber würde zustimmen, dass der Preisunterschied erheblich sein müsste, um die Produktionsverluste auszugleichen, die durch zusätzliche Fabrikschließungen entstehen.
Ein weiterer Aspekt, so Abbey, sei die Kapazität der Abwickelhaspel und etwaige andere Einschränkungen am Eingangsende des Walzwerks. Um die Vorteile des Kaufs größerer Coils nutzen zu können, muss möglicherweise in Eingangsgeräte mit höherer Kapazität investiert werden, um größere und schwerere Coils verarbeiten zu können.
Auch die Schneidemaschine spielt eine Rolle, unabhängig davon, ob das Schneiden intern oder extern erfolgt. Schneidemaschinen können das größte Gewicht und den größten Durchmesser bewältigen. Daher ist es für die Maximierung des Durchsatzes entscheidend, die optimale Abstimmung zwischen Spulen und Schneidemaschine zu erreichen.
Zusammenfassend handelt es sich um ein Zusammenspiel von vier Faktoren: Größe und Gewicht der Spule, erforderliche Breite des Rollenschneiders, Kapazität des Rollenschneiders und Kapazität der Zuführeinrichtung.
Breite und Zustand der Coils. In der Fertigung ist es selbstverständlich, dass die Coils die richtige Breite und das richtige Maß haben müssen, um ein Produkt herzustellen, aber von Zeit zu Zeit passieren Fehler. Walzwerksbetreiber können oft etwas zu kleine oder zu große Bandbreiten ausgleichen, aber das ist nur eine Frage des Ausmaßes. Sorgfältige Beachtung der Breite der Schlitzmulden ist entscheidend.
Der Kantenzustand des Streifens ist auch das wichtigste Thema. Eine konsistente Kantendarstellung ohne Grate oder andere Unregelmäßigkeiten ist entscheidend, um über die gesamte Streifenlänge hinweg konsistente Schweißnähte aufrechtzuerhalten, sagt Michael Strand, Präsident von T&H Lemont. Auch das anfängliche Aufwickeln, Schlitzen und Wiederaufwickeln spielen eine Rolle. Nicht sorgfältig behandelte Spulen können sich verbiegen, was problematisch ist. Der von den Rolldie-Ingenieuren entwickelte Formungsprozess beginnt mit flachen Streifen statt mit gekrümmten Streifen.
Hinweise zum Werkzeug: „Eine gute Formkonstruktion maximiert den Durchsatz“, sagt Stan Green, General Manager von SST Forming Roll Inc. Er weist darauf hin, dass es keine einheitliche Strategie für die Rohrumformung und daher auch keine einheitliche Strategie für die Formkonstruktion gibt. Die Anbieter von Rollwerkzeugen verarbeiten Rohre und damit auch ihre Produkte auf unterschiedliche Weise. Auch die Erträge variieren.
„Der Radius der Walzenoberfläche ändert sich ständig, daher ändert sich auch die Rotationsgeschwindigkeit des Werkzeugs über die gesamte Werkzeugoberfläche“, sagte er. Natürlich läuft das Rohr nur mit einer Geschwindigkeit durch die Walze. Daher wirkt sich das Design auf die Ausbeute aus. Bei einem neuen Werkzeug verschwendet man durch ein schlechtes Design Material, und mit zunehmender Abnutzung des Werkzeugs wird es nur noch schlimmer, fügte er hinzu.
Für Unternehmen, die sich nicht auf Schulung und Wartung beschränken, beginnt die Entwicklung einer Strategie zur Optimierung der Anlageneffizienz mit den Grundlagen.
„Unabhängig von der Art der Fabrik und den dort hergestellten Produkten haben alle Fabriken zwei Dinge gemeinsam: die Bediener und die Betriebsverfahren“, sagte Abbey. Um eine Fabrik so konsistent wie möglich zu betreiben, seien standardisierte Schulungen und die Einhaltung schriftlicher Verfahren erforderlich, sagte er. Inkonsistenzen bei der Schulung können zu Unterschieden bei der Einrichtung und Fehlerbehebung führen.
Um das Beste aus einer Anlage herauszuholen, muss jeder Bediener von Bediener zu Bediener und von Schicht zu Schicht einheitliche Einrichtungs- und Fehlerbehebungsverfahren verwenden. Etwaige Verfahrensunterschiede sind in der Regel auf Missverständnisse, schlechte Angewohnheiten, Abkürzungen und Workarounds zurückzuführen. Diese erschweren stets einen effizienten Betrieb der Anlage. Diese Probleme können hausgemacht sein oder dadurch entstehen, dass geschulte Bediener von der Konkurrenz abgeworben werden, die Ursache spielt jedoch keine Rolle. Konsistenz ist der Schlüssel zum Erfolg, auch Bediener mit Erfahrung.
„Die Ausbildung eines Rohrwerkbedieners dauert Jahre und man kann sich nicht auf einen Einheitsplan verlassen“, sagte Strand. „Jedes Unternehmen braucht ein Schulungsprogramm, das zu seiner Fabrik und seinen eigenen Betriebsabläufen passt.“
„Die drei Schlüssel zu einem effizienten Betrieb sind die Wartung der Maschine, die Wartung der Verbrauchsmaterialien und die Kalibrierung“, sagt Dan Ventura, Präsident von Ventura & Associates. „Eine Maschine hat viele bewegliche Teile – sei es die Mühle selbst oder die Peripheriegeräte am Einlass- oder Auslassende, der Mahltisch oder was auch immer – und eine regelmäßige Wartung ist wichtig, um die Maschine in einem Topzustand zu halten.“
Strand stimmt dem zu. „Alles beginnt mit einem präventiven Wartungsinspektionsprogramm“, sagte er. „Es bietet die beste Möglichkeit, eine Fabrik profitabel zu betreiben. Wenn ein Rohrproduzent nur auf Notfälle reagiert, gerät er außer Kontrolle. Er ist der nächsten Krise ausgeliefert.“
„Jedes einzelne Gerät in der Fabrik muss ausgerichtet sein“, sagte Ventura. „Sonst gerät die Fabrik in einen Konflikt mit sich selbst.“
„Wenn die Lebensdauer der Walzen überschritten ist, kommt es häufig zu einer Kaltverfestigung und schließlich zu Rissen“, sagte Ventura.
„Wenn die Walzen nicht durch regelmäßige Wartung in gutem Zustand gehalten werden, ist eine Notfallwartung erforderlich“, sagt Ventura. Würden die Werkzeuge vernachlässigt, müsste für eine Reparatur zwei- bis dreimal so viel Material abgetragen werden wie sonst, sagt er. Außerdem dauere es länger und sei teurer.
Investitionen in Ersatzwerkzeuge können helfen, Notfälle zu vermeiden, merkt Strand an. Wenn das Werkzeug häufig für den Langzeitbetrieb verwendet wird, werden mehr Ersatzteile benötigt als bei einem Werkzeug, das selten für den Kurzzeitbetrieb verwendet wird. Auch die Werkzeugfunktion beeinflusst den Reservepegel. Rippen können sich vom Rippenwerkzeug lösen und Schweißrollen können durch die Hitze der Schweißbox beschädigt werden – Probleme, die bei Form- und Kalibrierrollen nicht auftreten.
„Regelmäßige Wartung ist gut für die Ausrüstung, und eine korrekte Ausrichtung ist gut für die Produkte, die sie herstellt“, sagte er. Werden diese vernachlässigt, verbringen die Fabrikmitarbeiter immer mehr Zeit damit, dies nachzuholen. Diese Zeit könnte genutzt werden, um gute, meistverkaufte Produkte herzustellen. Diese beiden Faktoren sind so wichtig und werden oft übersehen oder vernachlässigt, dass sie aus Venturas Sicht die beste Möglichkeit bieten, das Beste aus der Anlage herauszuholen, den Ertrag zu maximieren und den Ausschuss zu reduzieren.
Ventura setzt die Wartung von Fabriken und Verbrauchsmaterialien mit der Autowartung gleich. Niemand würde mit einem Auto Zehntausende von Kilometern zwischen Ölwechseln und abgefahrenen Reifen fahren. Dies würde selbst bei schlecht gewarteten Anlagen zu teuren Lösungen oder zur Zerstörung führen.
Eine regelmäßige Inspektion des Werkzeugs nach jedem Durchgang sei ebenfalls notwendig, sagte er. Inspektionswerkzeuge können Probleme wie feine Risse aufdecken. Solche Schäden werden entdeckt, sobald das Werkzeug aus der Mühle entfernt wird, und nicht unmittelbar bevor das Werkzeug für den nächsten Durchgang installiert wird. Dadurch bleibt am meisten Zeit, um ein Ersatzwerkzeug herzustellen.
„Einige Unternehmen arbeiten trotz geplanter Betriebsschließungen“, sagte Green. Er wisse, dass es in dieser Situation schwierig sein werde, eine geplante Betriebsschließung einzuhalten, wies jedoch darauf hin, dass dies sehr gefährlich sei. Schifffahrts- und Frachtunternehmen seien so überfüllt oder unterbesetzt – oder beides –, dass Lieferungen heutzutage nicht pünktlich erfolgen.
„Wenn in der Fabrik etwas kaputt geht und Sie Ersatz bestellen müssen, was unternehmen Sie, um es geliefert zu bekommen?“, fragte er. Luftfracht ist natürlich immer eine Option, aber dadurch können die Versandkosten in die Höhe getrieben werden.
Bei der Wartung von Walzwerken und Walzen geht es nicht nur darum, einen Wartungsplan einzuhalten, sondern diesen mit dem Produktionsplan abzustimmen.
In allen drei Bereichen – Betrieb, Fehlerbehebung und Wartung – kommt es auf die Breite und Tiefe der Erfahrung an. Warren Wheatman, Vizepräsident der Die Business Unit von T&H Lemont, sagte, dass Unternehmen, die nur über ein oder zwei Walzwerke zur Herstellung ihrer eigenen Rohre verfügen, oft weniger Personal für die Wartung der Walzwerke und Matrizen haben. Auch wenn das Wartungspersonal kompetent ist, haben kleine Abteilungen weniger Erfahrung als größere Wartungsabteilungen, was die kleineren Mitarbeiter benachteiligt. Wenn das Unternehmen keine technische Abteilung hat, muss die Wartungsabteilung die Fehlerbehebung und Reparaturen selbst durchführen.
Strand fügte hinzu, dass die Schulung der Betriebs- und Wartungsabteilungen heute wichtiger sei als je zuvor. Die mit der alternden Babyboomer-Generation einhergehende Pensionierungswelle bedeute, dass das Stammeswissen, das die Unternehmen einst erschütterte, versiege. Zwar können sich viele Rohrproduzenten noch immer auf die Beratung und den Rat der Ausrüstungslieferanten verlassen, doch selbst dieses Fachwissen ist nicht mehr so ​​umfassend wie früher und nimmt ab.
Der Schweißvorgang ist ebenso wichtig wie alle anderen Prozesse, die bei der Herstellung eines Rohrs oder einer Leitung auftreten, und die Rolle einer Schweißmaschine kann nicht überschätzt werden.
Induktionsschweißen. „Etwa zwei Drittel unserer Aufträge betreffen heute Nachrüstungen“, sagte Prasek. „Dabei werden in der Regel alte, problematische Schweißgeräte ersetzt. Der Durchsatz ist derzeit der Haupttreiber.“
Er sagte, viele seien um acht Tore im Rückstand gewesen, weil das Rohmaterial zu spät gekommen sei. „Normalerweise fällt das Schweißgerät aus, wenn das Material endlich da ist“, sagte er. Überraschend viele Röhrenhersteller verwenden sogar Maschinen, die auf Vakuumröhrentechnologie basieren, was bedeutet, dass sie Maschinen verwenden, die mindestens 30 Jahre alt sind. Das Wartungswissen für solche Maschinen ist nicht umfangreich und Ersatzröhren selbst sind schwer zu finden.
Für Rohrhersteller, die sie noch verwenden, stellt ihre Alterung eine Herausforderung dar. Sie versagen nicht katastrophal, sondern bauen sich nur langsam ab. Eine Lösung besteht darin, zum Ausgleich weniger Schweißwärme zu verwenden und das Walzwerk langsamer laufen zu lassen. Dadurch können die Kapitalausgaben für die Investition in eine neue Maschine leicht vermieden werden. Dies erzeugt den falschen Eindruck, dass alles in Ordnung sei.
Durch die Investition in eine neue Stromquelle für das Induktionsschweißen könne der Stromverbrauch des Werks deutlich gesenkt werden, sagte Prasek. Einige Bundesstaaten – insbesondere solche mit großer Bevölkerungszahl und überlasteten Stromnetzen – gewährten großzügige Steuernachlässe auf den Kauf energieeffizienter Geräte. Ein zweiter Grund für Investitionen in neue Produkte sei das Potenzial für neue Produktionsmöglichkeiten, fügte er hinzu.
„Normalerweise ist eine neue Schweißeinheit viel effizienter als eine ältere und sie kann Tausende von Dollar einsparen, da sie mehr Schweißkapazität bietet, ohne die Stromversorgung aufrüsten zu müssen“, sagte Prasek.
Auch die Ausrichtung der Induktionsspule und des Widerstands ist wichtig. John Holderman, General Manager von EHE Consumables, sagt, dass eine richtig ausgewählte und installierte Induktionsspule eine optimale Position im Verhältnis zur Schweißrolle hat und einen angemessenen und gleichmäßigen Abstand um das Rohr herum einhalten muss. Bei falscher Einstellung fällt die Spule vorzeitig aus.
Die Aufgabe des Blockers ist einfach: Er blockiert den Stromfluss und leitet ihn an die Kante des Streifens. Und wie bei allem anderen in der Walzstraße ist die Positionierung entscheidend, sagt er. Die richtige Position ist an der Spitze der Schweißnaht, aber das ist nicht die einzige Überlegung. Die Installation ist entscheidend. Wenn er an einem Dorn befestigt ist, der nicht stabil genug ist, um ihn zu tragen, kann sich die Position des Blockers ändern, er zieht den Innendurchmesser tatsächlich am Boden des Rohrs entlang.
Das Split-Coil-Konzept nutzt die Trends im Design von Schweißzusätzen und kann die Betriebszeit des Werks erheblich verbessern.
„Großwalzwerke verwenden seit langem geteilte Spulenkonstruktionen“, sagte Haldeman. „Um eine einzelne Induktionsspule zu ersetzen, muss man das Rohr aufschneiden, die Spule ersetzen und das Gewinde neu anbringen“, sagte er. Die geteilte Spulenkonstruktion besteht aus zwei Teilen, was Ihnen Zeit und Mühe spart.
„Sie wurden in großen Walzwerken verwendet, aber es erforderte einiges an technischer Raffinesse, dieses Prinzip auf kleine Spulen anzuwenden“, sagte er. Für den Hersteller bedeutet das sogar noch weniger Arbeit. „Kleine zweiteilige Spulen verfügen über spezielle Hardware und raffiniert konstruierte Klemmen“, sagte er.
Hinsichtlich des Kühlprozesses des Blockers haben Rohrhersteller traditionell zwei Optionen: ein zentrales Kühlsystem in der Fabrik oder ein separates, dediziertes Wassersystem, das teuer sein kann.
„Am besten kühlt man den Widerstand mit sauberem Kühlmittel“, sagt Holderman. Aus diesem Grund kann eine kleine Investition in ein spezielles Drosselfiltersystem für das Mühlenkühlmittel die Lebensdauer der Drossel erheblich verlängern.
Das Mühlenkühlmittel wird häufig für die Drossel verwendet, sammelt jedoch Metallstaub. Trotz aller Bemühungen, den Staub in einem zentralen Filter aufzufangen oder mit einem zentralen Magnetsystem aufzufangen, kommen manche vorbei und gelangen zum Hindernis. Dies ist nicht der richtige Ort für Metallpulver.
„Sie erhitzen sich im Induktionsfeld und brennen sich in das Widerstandsgehäuse und den Ferrit ein, was zu einem vorzeitigen Ausfall führt und dann zur Abschaltung führt, um den Widerstand auszutauschen“, sagte Holderman. „Sie lagern sich auch auf den Induktionsspulen ab und verursachen schließlich auch dort Schäden durch Lichtbögen.“