A fabricación exitosa e eficiente de tubos ou tubaxes require a optimización de 10.000 detalles, incluído o mantemento do equipo. Dada a infinidade de pezas móbiles en cada tipo de muíño e cada peza do equipo periférico, cumprir o programa de mantemento preventivo recomendado polo fabricante non é tarefa doada. Foto: T & H Lemont Inc.
Nota do editor: Esta é a primeira parte dunha serie en dúas partes sobre a optimización das operacións de laminación de tubos ou tubaxes. Lea a segunda parte.
A fabricación de produtos tubulares pode ser laboriosa, mesmo nas mellores circunstancias. As fábricas son complexas, requiren moito mantemento regular e, dependendo do que produzan, a competencia é feroz. Moitos produtores de tubos metálicos están baixo unha enorme presión para maximizar o tempo de funcionamento para maximizar os ingresos, con pouco tempo valioso para o mantemento de rutina.
Hoxe en día non existe un escenario óptimo para a industria. Os materiais son caros e as entregas parciais non son infrecuentes. Agora máis que nunca, os produtores de tubos necesitan maximizar o tempo de funcionamento e reducir os refugallos, e recibir entregas parciais significa reducir o tempo de funcionamento. As tiradas máis curtas significan cambios máis frecuentes, o que non supón un uso eficiente do tempo nin da man de obra.
«O tempo de produción é moi valioso agora mesmo», afirmou Mark Prasek, director de vendas de tubos para América do Norte en EFD Induction.
As conversas con expertos do sector sobre consellos e estratexias para sacar o máximo proveito da túa planta revelaron algúns temas recorrentes:
Dirixir unha planta coa máxima eficiencia significa optimizar ducias de factores, a maioría dos cales interactúan con outros, polo que optimizar as operacións da planta non é necesariamente doado. A Sagrada Palabra do antigo columnista de The Tube & Pipe Journal, Bud Graham, ofrece unha perspectiva: "Un fresador de tubos é un portaferramentas". Lembrar esta cita axuda a simplificar as cousas. Comprender o que fai cada ferramenta, como funciona e como interactúa cada ferramenta con outras ferramentas é aproximadamente un terzo da batalla. Manter todo en bo estado e aliñado é outro terzo. O terzo final implica programas de formación de operadores, estratexias de resolución de problemas e procedementos operativos específicos exclusivos de cada tubo ou produtor de tubos.
A consideración principal para facer funcionar un muíño de forma eficiente é a independencia da materia prima. Obter o máximo rendemento do muíño significa obter o máximo rendemento de cada bobina que se lle subministra. Comeza cunha decisión de compra.
lonxitude da bobina. Nelson Abbey, director de Fives Bronx Inc. Abbey Products, dixo: «As fábricas de tubos prosperan cando as bobinas son as máis longas. Mecanizar bobinas máis curtas significa mecanizar máis extremos de bobina. Cada extremo de bobina require unha soldadura a tope. Cada soldadura a tope produce chatarra.
A dificultade aquí é que as bobinas o máis longas posible pódense vender a un prezo superior. As bobinas máis curtas poden estar dispoñibles a mellores prezos. Os axentes de compras poden querer aforrar algo de diñeiro, pero isto é inconsistente co punto de vista do persoal da planta de fabricación. Case todos os que dirixen unha fábrica estarían de acordo en que a diferenza de prezo tería que ser significativa para compensar as perdas de produción asociadas aos peches adicionais das fábricas.
Outra consideración, dixo Abbey, é a capacidade do desenrolador e calquera outra restrición no extremo de entrada do muíño. Pode ser necesario investir en equipos de entrada de maior capacidade para manexar bobinas máis grandes e pesadas para aproveitar as vantaxes de mercar bobinas máis grandes.
A cortadora tamén é un factor, tanto se o corte se realiza internamente como se se realiza externamente. As cortadoras teñen o maior peso e diámetro que poden manexar, polo que conseguir a mellor combinación entre as bobinas e as cortadoras é fundamental para maximizar o rendemento.
En resumo, trátase dunha interacción entre catro factores: o tamaño e o peso da bobina, o ancho necesario da cortadora, a capacidade da cortadora e a capacidade do equipo de entrada.
Ancho e estado da bobina. Na planta de produción, non fai falta dicir que as bobinas deben ter o ancho e o calibre correctos para fabricar un produto, pero os erros ocorren de cando en vez. Os operadores de laminadoras a miúdo poden compensar os anchos de tira que son lixeiramente demasiado pequenos ou demasiado grandes, pero isto é só unha cuestión de grao. É fundamental prestar atención ao ancho das láminas de corte.
O estado do bordo da tira tamén é o problema máis importante. Unha presentación consistente do bordo, sen rebabas nin outras inconsistencias, é fundamental para manter soldaduras consistentes ao longo das lonxitudes da tira, di Michael Strand, presidente de T&H Lemont. O enrolamento, corte e rebobinado iniciais tamén entran en xogo. As bobinas que non se manipularon con coidado poden dobrarse, o que é problemático. O proceso de conformado desenvolvido polos enxeñeiros de matrices de laminación comeza cunha tira plana en lugar dunha tira curva.
Notas sobre as ferramentas. «Un bo deseño de moldes maximiza o rendemento», afirmou Stan Green, director xeral de SST Forming Roll Inc. Sinala que non existe unha única estratexia para a formación de tubos e, polo tanto, tampouco unha única estratexia para o deseño de moldes. Os provedores de ferramentas de rolos varían na forma en que procesan os tubos e, polo tanto, os seus produtos. Os rendementos tamén varían.
«O radio da superficie do rolo cambia constantemente, polo que a velocidade de rotación da ferramenta cambia ao longo da superficie da ferramenta», dixo. Por suposto, o tubo pasa polo fresador a unha soa velocidade. Polo tanto, o deseño afecta o rendemento. Un deseño deficiente desperdicia material cando a ferramenta é nova e a situación só empeora a medida que a ferramenta se desgasta, engadiu.
Para as empresas que non se apegan á ruta de formación e mantemento, o desenvolvemento dunha estratexia para optimizar a eficiencia da planta comeza polos conceptos básicos.
«Independentemente do estilo da fábrica e dos produtos que fabrica, todas as fábricas teñen dúas cousas en común: os operadores e os procedementos operativos», dixo Abbey. Dirixir unha fábrica da forma máis consistente posible é cuestión de proporcionar formación estandarizada e seguir procedementos escritos, dixo. As inconsistencias na formación poden levar a diferenzas na configuración e na resolución de problemas.
Para sacar o máximo proveito dunha planta, dun operador a outro, dunha quenda a outra, cada operador debe empregar procedementos de configuración e resolución de problemas consistentes. Calquera diferenza de procedemento adoita ser cuestión de malentendidos, malos hábitos, atallos e solucións alternativas. Isto sempre dificulta o funcionamento eficiente da planta. Estes problemas poden ser propios ou introducidos cando se contratan operadores adestrados da competencia, pero a orixe non importa. A consistencia é fundamental, incluídos os operadores que achegan experiencia.
«Leva anos formar a un operador de fábrica de tubos e non se pode confiar nun plan único para todos», dixo Strand. «Todas as empresas necesitan un programa de formación que se adapte á súa fábrica e ás súas propias operacións».
«As tres claves para unhas operacións eficientes son o mantemento da máquina, o mantemento dos consumibles e a calibración», afirmou Dan Ventura, presidente de Ventura & Associates. «Unha máquina ten moitas pezas móbiles, xa sexa o propio muíño ou os periféricos do extremo de entrada ou saída, ou a mesa de malleira, ou o que sexa, e o mantemento rutinario é importante para manter a máquina en óptimas condicións».
Strand está de acordo. «O uso dun programa de inspección de mantemento preventivo é o punto de partida», dixo. «Ofrece a mellor oportunidade para xestionar unha fábrica de forma rendible. Se un produtor de tubos só responde a emerxencias, está fóra de control. Está á mercé da próxima crise».
«Todas as pezas do equipamento da fábrica teñen que estar aliñadas», dixo Ventura. «Se non, a fábrica loitará contra si mesma».
«En moitos casos, cando os rolos superan a súa vida útil, endúrense e finalmente rachan», dixo Ventura.
«Se os rolos non se manteñen en bo estado cun mantemento regular, entón necesitan mantemento de emerxencia», di Ventura. Se as ferramentas se descoidasen, reparalas requiriría retirar de dúas a tres veces a cantidade de material que doutro xeito terían que retirar, dixo. Tamén leva máis tempo e custa máis.
Investir en ferramentas de reserva pode axudar a previr emerxencias, sinalou Strand. Se a ferramenta se usa con frecuencia para un funcionamento a longo prazo, necesitaranse máis pezas de reposto que a ferramenta que se usa con pouca frecuencia para un funcionamento a curto prazo. A función da ferramenta tamén afecta o nivel de reserva. As aletas poden desprenderse da ferramenta de aletas e os rolos de soldadura poden verse afectados pola calor da caixa de soldadura, problemas que non afectan aos rolos de conformado e dimensionado.
«Un mantemento regular é bo para o equipo e un aliñamento axeitado é bo para os produtos que fabrica», dixo. Se isto se ignora, os empregados da fábrica pasan cada vez máis tempo intentando compensalo. Este tempo pódese usar para fabricar bos produtos, os máis vendidos. Estes dous factores son tan importantes e a miúdo pasan por alto ou pasan por alto que, en opinión de Ventura, ofrecen a mellor oportunidade para sacar o máximo proveito da planta, maximizar o rendemento e reducir os refugallos.
Ventura equipara o mantemento dos muíños e dos consumibles co mantemento do coche. Ninguén vai conducir un coche durante decenas de miles de quilómetros entre cambios de aceite con pneumáticos descubertos. Isto levará a solucións caras ou á destrución, mesmo para plantas mal mantidas.
Tamén é necesaria unha inspección regular da ferramenta despois de cada execución, dixo. As ferramentas de inspección poden revelar problemas como gretas finas. Estes danos descóbrense en canto se retira a ferramenta do fresador, en lugar de inmediatamente antes de instalala para a seguinte execución, o que dá máis tempo para fabricar unha ferramenta de substitución.
«Algunhas empresas están a traballar con peches programados», dixo Green. Sabía que sería difícil cumprir cun peche programado nesta situación, pero sinalou que era moi perigoso. As empresas de transporte e transporte de mercadorías están tan masificadas ou con pouco persoal, ou ambas as dúas cousas, que as entregas non chegan a tempo hoxe en día.
«Se algo se rompe na fábrica e tes que pedir un substituto, que vas facer para que o entreguen?», preguntou. Por suposto, o transporte aéreo sempre é unha opción, pero pode aumentar drasticamente o custo do envío.
O mantemento de laminadores e rolos é máis que seguir un programa de mantemento, senón coordinar o programa de mantemento co programa de produción.
Nas tres áreas (operacións, resolución de problemas e mantemento), a amplitude e a profundidade da experiencia importan. Warren Wheatman, vicepresidente da unidade de negocio de matrices de T&H Lemont, dixo que as empresas que só teñen un ou dous muíños para producir os seus propios tubos adoitan ter menos persoal dedicado ao mantemento de muíños e matrices. Aínda que o persoal de mantemento ten coñecementos, o departamento pequeno ten unha reserva de experiencia menos profunda en comparación co departamento de mantemento máis grande, o que pon en desvantaxe ao persoal máis pequeno. Se a empresa non ten un departamento de enxeñaría, o departamento de mantemento ten que facer a resolución de problemas e as reparacións por si mesmo.
Strand engadiu que a formación para os departamentos de operacións e mantemento é agora máis importante que nunca. A onda de xubilacións asociada ao envellecemento da xeración do baby boom significa que o coñecemento tribal que antes abalaba as empresas está a esgotarse. Aínda que moitos produtores de tubos aínda poden confiar na consulta e o asesoramento dos provedores de equipos, mesmo esta experiencia non é tan abundante como antes e está a diminuír.
O proceso de soldadura é tan importante como calquera outro proceso que se produza ao fabricar unha tubaxe ou tubo, e o papel dunha máquina de soldar non se pode subestimar.
Soldadura por indución. «Hoxe en día, arredor de dous terzos dos nosos pedidos son para modernizacións», dixo Prasek. «Normalmente substitúen soldadoras antigas e problemáticas. O rendemento é o principal impulsor agora mesmo».
Dixo que moitos estaban atrasados ​​en oito goles porque a materia prima chegou tarde. "Normalmente, cando o material finalmente sae, a soldadora falla", dixo. Un número sorprendente de produtores de tubos incluso usan máquinas baseadas na tecnoloxía de tubos de baleiro, o que significa que están a usar máquinas que teñen polo menos 30 anos de antigüidade para o seu mantemento. O coñecemento do servizo para estas máquinas non é amplo e os tubos de reposto son difíciles de atopar.
O desafío para os produtores de tubos que aínda os usan é o seu envellecemento. Non fallan catastróficamente, senón que se degradan lentamente. Unha solución é usar menos calor de soldadura e facer funcionar o tren a unha velocidade máis lenta para compensar, o que pode evitar facilmente o desembolso de capital de investir nunha máquina nova. Isto crea unha falsa sensación de que todo está ben.
Investir nunha nova fonte de enerxía para soldadura por indución pode reducir significativamente o consumo de electricidade da planta, dixo Prasek. Algúns estados, especialmente aqueles con grandes poboacións e redes eléctricas sobrecargadas, ofrecen xenerosas rebaixas fiscais na compra de equipos de eficiencia enerxética. Unha segunda motivación para investir en novos produtos é o potencial de novas posibilidades de produción, engadiu.
«Normalmente, unha unidade de soldadura nova é moito máis eficiente que unha unidade de soldadura máis antiga e pode aforrar miles de dólares ao proporcionar máis capacidade de soldadura sen actualizar o servizo eléctrico», dixo Prasek.
A aliñación da bobina de indución e a resistencia tamén é importante. O director xeral de EHE Consumables, John Holderman, dixo que unha bobina de indución seleccionada e instalada correctamente ten unha posición óptima en relación co rolo de soldadura e require unha separación axeitada e consistente arredor do tubo. Se se axusta incorrectamente, a bobina fallará prematuramente.
A función do bloqueador é sinxela: bloquea o fluxo de corrente eléctrica, dirixíndoa cara ao bordo da tira e, como ocorre con todo o demais no laminador, a súa colocación é fundamental, dixo. A localización correcta é no vértice da soldadura, pero esa non é a única consideración. A instalación é fundamental. Se está fixado a un mandril que non é o suficientemente ríxido como para soportalo, a posición do bloqueador pode cambiar e, de feito, arrastrará o interior pola parte inferior do tubo.
Aproveitando as tendencias no deseño de consumibles de soldadura, o concepto de bobina dividida pode ter un impacto significativo no tempo de funcionamento do laminador.
«Os muíños de gran diámetro levan moito tempo empregando deseños de bobinas divididas», dixo Haldeman. «Para substituír unha soa peza de bobina de indución, é preciso cortar o tubo, substituír a bobina e reenfiala», dixo. O deseño de bobina dividida inclúese en dúas partes, o que aforra tempo e esforzo.
«Usáronse en grandes laminadores, pero requiriuse un pouco de enxeñaría sofisticada para aplicar este principio a bobinas pequenas», dixo. Aínda menos traballo para o fabricante. «As bobinas pequenas de dúas pezas teñen hardware especializado e abrazadeiras deseñadas con intelixencia», dixo.
En canto ao proceso de arrefriamento do bloqueador, os produtores de tubaxes teñen dúas opcións tradicionais: un sistema de arrefriamento central na fábrica ou un sistema de auga dedicado e separado, que pode ser caro.
«É mellor arrefriar a resistencia con refrixerante limpo», dixo Holderman. Por este motivo, un pequeno investimento nun sistema de filtro de choque específico para o refrixerante do molino pode aumentar considerablemente a vida útil do choque.
O refrixerante do muíño úsase a miúdo no estrangulador, pero este refrixerante recolle os finos metálicos. A pesar de todos os esforzos para atrapar os finos nun filtro central ou capturalos cun sistema magnético central, algunhas persoas pasan e atopan o camiño cara ao obstáculo. Este non é o lugar para os pos metálicos.
«Quéntanse no campo de indución e quéimanse na carcasa da resistencia e na ferrita, o que provoca unha falla prematura e logo apágase para substituír a resistencia», dixo Holderman. «Tamén se acumulan nas bobinas de indución e finalmente causan danos por arcos eléctricos alí tamén».