La fabrication réussie et efficace de tuyaux ou de canalisations nécessite l'optimisation de 10 000 détails, y compris la maintenance des équipements. Étant donné la myriade de pièces mobiles dans chaque type de broyeur et chaque pièce d'équipement périphérique, respecter le calendrier de maintenance préventive recommandé par un fabricant n'est pas une tâche facile. Photo : T & H Lemont Inc.
Note de l'éditeur : Ceci est la première partie d'une série en deux parties sur l'optimisation des opérations de fabrication de tubes ou de tuyaux. Lisez la deuxième partie.
La fabrication de produits tubulaires peut être laborieuse, même dans les meilleures circonstances. Les usines sont complexes, nécessitent beaucoup d'entretien régulier et, selon ce qu'elles produisent, la concurrence est féroce. De nombreux producteurs de tubes métalliques subissent une pression énorme pour maximiser le temps de disponibilité afin de maximiser les revenus, avec peu de temps précieux pour l'entretien de routine.
Il n'existe pas de scénario idéal pour l'industrie de nos jours. Les matériaux sont chers et les livraisons partielles ne sont pas rares. Aujourd'hui plus que jamais, les producteurs de tuyaux doivent maximiser le temps de disponibilité et réduire les rebuts, et recevoir des livraisons partielles signifie réduire le temps de disponibilité. Des séries plus courtes signifient des changements plus fréquents, ce qui n'est pas une utilisation efficace du temps ou de la main-d'œuvre.
« Le temps de production est actuellement très précieux », a déclaré Mark Prasek, directeur des ventes de tubes pour l'Amérique du Nord chez EFD Induction.
Les conversations avec des experts du secteur sur les conseils et les stratégies pour tirer le meilleur parti de votre usine ont révélé certains thèmes récurrents :
Exploiter une usine à son efficacité maximale implique d'optimiser des dizaines de facteurs, dont la plupart interagissent entre eux. Optimiser les opérations de l'usine n'est donc pas forcément chose aisée. La parole sacrée de Bud Graham, ancien chroniqueur du Tube & Pipe Journal, offre une perspective : « Un laminoir à tubes est un porte-outil. » Se souvenir de cette citation permet de simplifier les choses. Comprendre la fonction de chaque outil, son fonctionnement et ses interactions avec les autres représente environ un tiers de la tâche. Assurer la maintenance et l'alignement de l'ensemble en représente un autre tiers. Le dernier tiers concerne les programmes de formation des opérateurs, les stratégies de dépannage et les procédures d'exploitation spécifiques à chaque tube ou producteur de tubes.
La principale considération pour faire fonctionner un moulin efficacement est l'indépendance du moulin. C'est la matière première. Obtenir un rendement maximal du moulin signifie obtenir un rendement maximal de chaque bobine alimentant le moulin. Cela commence par une décision d'achat.
Nelson Abbey, directeur de Fives Bronx Inc. Abbey Products, a déclaré : « Les usines de tubes prospèrent lorsque les bobines sont les plus longues. L'usinage de bobines plus courtes signifie usiner davantage d'extrémités de bobine. Chaque extrémité de bobine nécessite une soudure bout à bout. Chaque soudure bout à bout produit des déchets.
La difficulté ici est que les bobines aussi longues que possible peuvent être vendues à un prix plus élevé. Des bobines plus courtes peuvent être disponibles à de meilleurs prix. Les agents d'achat peuvent vouloir économiser de l'argent, mais cela est incompatible avec le point de vue du personnel de l'atelier de fabrication. Presque tous ceux qui dirigent une usine conviendraient que la différence de prix devrait être importante pour compenser les pertes de production associées aux fermetures d'usine supplémentaires.
Une autre considération, a déclaré Abbey, est la capacité du dérouleur et toute autre contrainte à l'entrée du moulin. Il peut être nécessaire d'investir dans un équipement d'entrée de plus grande capacité pour manipuler des bobines plus grandes et plus lourdes afin de profiter des avantages de l'achat de bobines plus grandes.
La découpeuse est également un facteur, que la découpe soit effectuée en interne ou en sous-traitance. Les découpeuses ont le poids et le diamètre les plus importants qu'elles peuvent gérer, il est donc essentiel d'obtenir la meilleure correspondance entre les bobines et les découpeuses pour maximiser le débit.
En résumé, il s’agit d’une interaction entre quatre facteurs : la taille et le poids de la bobine, la largeur nécessaire de la refendeuse, la capacité de la refendeuse et la capacité de l’équipement d’entrée.
Largeur et état des bobines. Dans l'atelier, il va sans dire que les bobines doivent avoir la bonne largeur et le bon calibre pour fabriquer un produit, mais des erreurs se produisent de temps en temps. Les opérateurs de laminoir peuvent souvent compenser les largeurs de bande légèrement trop petites ou trop grandes, mais ce n'est qu'une question de degré. Une attention particulière à la largeur des bandes fendues est essentielle.
L'état des bords de la bande est également le problème le plus important. Une présentation uniforme des bords, sans bavures ni autres irrégularités, est essentielle pour maintenir des soudures uniformes sur toute la longueur de la bande, explique Michael Strand, président de T&H Lemont. L'enroulement initial, le refendage et le rembobinage entrent également en jeu. Les bobines qui n'ont pas été manipulées avec soin peuvent se plier, ce qui est problématique. Le processus de formage développé par les ingénieurs de la matrice à rouleaux commence avec une bande plate plutôt qu'avec une bande courbe.
Notes sur les outils. « Une bonne conception de moule maximise le rendement », a déclaré Stan Green, directeur général de SST Forming Roll Inc. Il souligne qu'il n'existe pas de stratégie unique pour le formage des tubes, et donc pas de stratégie unique pour la conception des moules. Les fournisseurs d'outils de laminage varient dans la façon dont ils traitent les tubes et donc leurs produits. Les rendements varient également.
« Le rayon de la surface du rouleau change constamment, donc la vitesse de rotation de l'outil change sur toute la surface de l'outil », a-t-il déclaré. Bien sûr, le tube passe dans le laminoir à une seule vitesse. Par conséquent, la conception affecte le rendement. Une mauvaise conception gaspille du matériau lorsque l'outil est neuf, et cela ne fait qu'empirer à mesure que l'outil s'use, a-t-il ajouté.
Pour les entreprises qui ne s’en tiennent pas à la voie de la formation et de la maintenance, l’élaboration d’une stratégie visant à optimiser l’efficacité de l’usine commence par les bases.
« Quel que soit le style de l'usine et les produits qu'elle fabrique, toutes les usines ont deux choses en commun : les opérateurs et les procédures d'exploitation », a déclaré Abbey. Gérer une usine de la manière la plus cohérente possible est une question de fournir une formation standardisée et de suivre des procédures écrites, a-t-il déclaré. Les incohérences dans la formation peuvent entraîner des différences dans la configuration et le dépannage.
Pour tirer le meilleur parti d'une usine, d'un opérateur à l'autre, d'un quart à l'autre, chaque opérateur doit utiliser des procédures de configuration et de dépannage cohérentes. Toute différence de procédure est généralement une question de malentendus, de mauvaises habitudes, de raccourcis et de solutions de contournement. Ceux-ci rendent toujours difficile le fonctionnement efficace de l'usine. Ces problèmes peuvent être d'origine interne ou introduits lorsque des opérateurs formés sont embauchés chez des concurrents, mais la source ne fait aucune différence. La cohérence est essentielle, y compris pour les opérateurs qui apportent de l'expérience.
« Il faut des années pour former un opérateur de tuberie, et on ne peut pas vraiment compter sur un programme unique », a déclaré Strand. « Chaque entreprise a besoin d'un programme de formation adapté à son usine et à ses propres opérations. »
« Les trois clés d'un fonctionnement efficace sont la maintenance des machines, la maintenance des consommables et l'étalonnage », a déclaré Dan Ventura, président de Ventura & Associates. « Une machine comporte de nombreuses pièces mobiles – qu'il s'agisse du broyeur lui-même, de ses périphériques d'entrée ou de sortie, de la table de battage, etc. – et un entretien régulier est essentiel pour maintenir la machine en parfait état. »
Strand acquiesce. « L'utilisation d'un programme d'inspection de maintenance préventive est le point de départ », a-t-il déclaré. « C'est la meilleure façon de gérer une usine de manière rentable. Si un producteur de tuyaux ne réagit qu'aux urgences, il perd le contrôle. Il est à la merci de la prochaine crise. »
« Chaque pièce d'équipement de l'usine doit être alignée », a déclaré Ventura. « Sinon, l'usine se battra contre elle-même. »
« Dans de nombreux cas, lorsque les rouleaux dépassent leur durée de vie utile, ils durcissent et finissent par se fissurer », a déclaré Ventura.
« Si les rouleaux ne sont pas maintenus en bon état avec un entretien régulier, ils ont besoin d'un entretien d'urgence », explique Ventura. Si les outils étaient négligés, leur réparation nécessiterait de retirer deux à trois fois la quantité de matériau qu'ils auraient autrement dû retirer, a-t-il déclaré. Cela prend également plus de temps et coûte plus cher.
Investir dans des outils de secours peut aider à prévenir les urgences, a noté Strand. Si l'outil est fréquemment utilisé pour un fonctionnement à long terme, davantage de pièces de rechange seront nécessaires que l'outil utilisé rarement pour un fonctionnement à court terme. La fonction de l'outil affecte également le niveau de réserve. Les ailettes peuvent se détacher de l'outil à ailettes et les rouleaux de soudage peuvent être affectés par la chaleur de la boîte de soudage, des problèmes qui ne touchent pas les rouleaux de formage et de dimensionnement.
« Un entretien régulier est bon pour l'équipement, et un alignement correct est bon pour les produits qu'il fabrique », a-t-il déclaré. Si ces éléments sont ignorés, les employés de l'usine passent de plus en plus de temps à essayer de rattraper le temps perdu. Ce temps peut être utilisé pour fabriquer de bons produits, les plus vendus. Ces deux facteurs sont si importants et souvent négligés ou négligés que, selon Ventura, ils offrent la meilleure opportunité de tirer le meilleur parti de l'usine, de maximiser le rendement et de réduire les rebuts.
Ventura compare l'entretien des usines et des consommables à l'entretien des voitures. Personne ne va conduire une voiture sur des dizaines de milliers de kilomètres entre deux vidanges d'huile avec des pneus nus. Cela conduira à des solutions coûteuses ou à la destruction, même pour les usines mal entretenues.
Une inspection régulière de l'outil après chaque passage est également nécessaire, a-t-il déclaré. Les outils d'inspection peuvent révéler des problèmes tels que des fissures fines. De tels dommages sont découverts dès que l'outil est retiré du broyeur, plutôt qu'immédiatement avant l'installation de l'outil pour le passage suivant, ce qui donne le plus de temps pour fabriquer un outil de remplacement.
« Certaines entreprises travaillent malgré des fermetures programmées », a déclaré Green. Il savait qu'il serait difficile de respecter une fermeture programmée dans cette situation, mais il a souligné que c'était très dangereux. Les entreprises de transport maritime et de fret sont tellement surpeuplées ou en sous-effectif, ou les deux, que les livraisons ne sont pas à temps ces jours-ci.
« Si quelque chose se casse à l’usine et que vous devez commander un remplacement, que ferez-vous pour le faire livrer ? » a-t-il demandé. Bien sûr, le fret aérien est toujours une option, mais cela peut faire grimper en flèche le coût de l’expédition.
L’entretien des laminoirs et des cylindres ne se limite pas au simple suivi d’un calendrier d’entretien, mais consiste à coordonner le calendrier d’entretien avec le calendrier de production.
Dans les trois domaines – opérations, dépannage et maintenance, l'étendue et la profondeur de l'expérience sont importantes. Warren Wheatman, vice-président de l'unité commerciale Die de T&H Lemont, a déclaré que les entreprises qui n'ont qu'un ou deux laminoirs pour produire leurs propres tubes ont souvent moins de personnes dédiées à la maintenance des laminoirs et des matrices. Même si le personnel de maintenance est compétent, les petits départements ont moins d'expérience que les grands départements de maintenance, ce qui désavantage le petit personnel. Si l'entreprise n'a pas de département d'ingénierie, le département de maintenance doit effectuer le dépannage et les réparations lui-même.
Strand a ajouté que la formation des services d'exploitation et de maintenance est désormais plus importante que jamais. La vague de départs à la retraite associée au vieillissement des baby-boomers signifie que les connaissances tribales qui ont autrefois secoué les entreprises se tarissent. Bien que de nombreux producteurs de tubes puissent encore compter sur la consultation et les conseils des fournisseurs d'équipement, même cette expertise n'est plus aussi abondante qu'elle l'était autrefois et diminue.
Le processus de soudage est tout aussi important que tout autre processus qui se produit lors de la fabrication d'un tuyau ou d'un tube, et le rôle d'une machine à souder ne peut être surestimé.
Soudage par induction. « Aujourd'hui, environ deux tiers de nos commandes concernent des rénovations », a déclaré Prasek. « Elles remplacent généralement des postes à souder anciens et problématiques. Le rendement est le principal moteur actuel. »
Il a déclaré que beaucoup étaient en retard de huit buts parce que la matière première arrivait en retard. « Habituellement, lorsque la matière arrive enfin, le soudeur tombe en panne », a-t-il déclaré. Un nombre surprenant de producteurs de tubes utilisent même des machines basées sur la technologie des tubes à vide, ce qui signifie qu'ils utilisent des machines qui ont au moins 30 ans pour l'entretien. Les connaissances en matière de service pour ces machines ne sont pas étendues et les tubes de remplacement eux-mêmes sont difficiles à trouver.
Le défi pour les producteurs de tuyaux qui les utilisent encore est leur vieillissement. Ils ne tombent pas en panne de manière catastrophique, mais se dégradent lentement. Une solution consiste à utiliser moins de chaleur de soudage et à faire fonctionner le laminoir à une vitesse plus lente pour compenser, ce qui peut facilement éviter les dépenses d'investissement dans une nouvelle machine. Cela crée un faux sentiment que tout va bien.
Investir dans une nouvelle source d'énergie de soudage par induction peut réduire considérablement la consommation d'électricité de l'usine, a déclaré Prasek. Certains États, en particulier ceux qui ont une population importante et des réseaux électriques sous tension, offrent de généreuses réductions d'impôt sur les achats d'équipements économes en énergie. Une deuxième motivation pour investir dans de nouveaux produits est le potentiel de nouvelles possibilités de production, a-t-il ajouté.
« En règle générale, une nouvelle unité de soudage est beaucoup plus efficace qu’une ancienne et peut permettre d’économiser des milliers de dollars en offrant une plus grande capacité de soudage sans avoir à moderniser le service électrique », a déclaré Prasek.
L'alignement de la bobine d'induction et de la résistance est également important. John Holderman, directeur général d'EHE Consumables, affirme qu'une bobine d'induction correctement sélectionnée et installée a une position optimale par rapport au rouleau de soudage et qu'elle doit maintenir un jeu approprié et constant autour du tube. Si elle est mal réglée, la bobine tombera en panne prématurément.
Le travail du bloqueur est simple : il bloque le flux de courant électrique, le dirigeant vers le bord de la bande – et comme pour tout le reste sur le laminoir, le positionnement est essentiel, dit-il. L'emplacement correct est au sommet de la soudure, mais ce n'est pas la seule considération. L'installation est essentielle. S'il est fixé à un mandrin qui n'est pas suffisamment rigide pour le supporter, la position du bloqueur peut changer, il entraîne en fait l'ID le long du bas du tube.
Tirant parti des tendances en matière de conception de consommables de soudage, le concept de bobine divisée peut avoir un impact significatif sur la disponibilité de l'usine.
« Les moulins de grand diamètre utilisent depuis longtemps des conceptions à bobines divisées », a déclaré Haldeman. « Le remplacement d'une seule pièce de bobine d'induction nécessite de couper le tuyau, de remplacer la bobine et de la refileter », a-t-il déclaré. La conception de la bobine divisée est composée de deux parties, ce qui vous permet d'économiser tout votre temps et vos efforts.
« Ils ont été utilisés dans de grands laminoirs, mais il a fallu une ingénierie sophistiquée pour appliquer ce principe aux petites bobines », a-t-il déclaré. Encore moins de travail pour le fabricant. « Les petites bobines en deux parties ont du matériel spécialisé et des pinces intelligemment conçues », a-t-il déclaré.
En ce qui concerne le processus de refroidissement du bloqueur, les producteurs de tuyaux ont deux options traditionnelles : un système de refroidissement central dans l'usine ou un système d'eau dédié séparé, ce qui peut être coûteux.
« Il est préférable de refroidir la résistance avec un liquide de refroidissement propre », a déclaré Holderman. Pour cette raison, un petit investissement dans un système de filtre d'étranglement dédié au liquide de refroidissement du broyeur peut augmenter considérablement la durée de vie de l'étrangleur.
Le liquide de refroidissement du moulin est souvent utilisé sur le starter, mais le liquide de refroidissement du moulin collecte les fines métalliques. Malgré tous les efforts pour piéger les fines dans un filtre central ou les capturer avec un système d'aimant central, certaines personnes passent et trouvent leur chemin vers l'obstacle. Ce n'est pas l'endroit pour les poudres métalliques.
« Ils chauffent dans le champ d'induction et brûlent dans le boîtier de la résistance et la ferrite, ce qui provoque une défaillance prématurée et nécessite ensuite un arrêt pour remplacer la résistance », a expliqué Holderman. « Ils s'accumulent également sur les bobines d'induction et finissent par provoquer des dommages par arc électrique. »