파이프 또는 파이프의 성공적이고 효율적인 제조를 위해서는 장비 유지보수를 포함한 수많은 세부 사항의 최적화가 필요합니다. 모든 유형의 제철소와 주변 장비에는 수많은 움직이는 부품이 존재하기 때문에 제조업체가 권장하는 예방 유지보수 일정을 준수하는 것은 결코 쉬운 일이 아닙니다. 사진: T & H Lemont Inc.
편집자 주: 이 글은 튜브 또는 파이프 공장 운영 최적화에 관한 2부작 시리즈의 첫 번째 부분입니다. 두 번째 부분도 읽어보세요.
관형 제품 제조는 최상의 조건에서도 고된 작업일 수 있습니다. 공장은 복잡하고 정기적인 유지 보수가 많이 필요하며, 생산하는 제품에 따라 경쟁도 매우 치열합니다. 많은 금속 파이프 제조업체는 매출 극대화를 위해 가동 시간을 최대화해야 한다는 엄청난 압박을 받고 있으며, 일상적인 유지 보수에 할애할 수 있는 귀중한 시간은 거의 없습니다.
요즘 업계에는 최상의 시나리오란 없습니다. 자재 가격이 비싸고 부분 납품도 흔한 일입니다. 지금처럼 파이프 제조업체들이 가동 시간을 극대화하고 불량률을 줄여야 하는 시기는 없었습니다. 그런데 부분 납품은 곧 가동 시간 감소를 의미합니다. 생산량이 줄어들면 교체 주기가 잦아지는데, 이는 시간과 노동력을 효율적으로 사용하는 방법이 아닙니다.
EFD Induction의 북미 튜빙 판매 관리자인 마크 프라섹은 "현재 생산 시간은 매우 중요합니다."라고 말했습니다.
업계 전문가들과 공장 운영을 최대한 활용하기 위한 팁과 전략에 대해 이야기를 나누면서 몇 가지 공통적인 주제가 드러났습니다.
공장을 최고 효율로 운영하려면 수십 가지 요소를 최적화해야 하는데, 이 요소들은 대부분 서로 상호작용하기 때문에 공장 운영 최적화는 결코 쉬운 일이 아닙니다. 튜브 앤 파이프 저널(The Tube & Pipe Journal)의 전 칼럼니스트였던 버드 그레이엄(Bud Graham)의 명언이 좋은 통찰력을 제공합니다. "튜브 밀은 공구 홀더다." 이 명언을 기억하면 상황을 단순화하는 데 도움이 됩니다. 각 공구의 기능, 작동 방식, 그리고 다른 공구와의 상호작용 방식을 이해하는 것이 전체 과정의 3분의 1을 차지합니다. 모든 것을 유지 관리하고 정렬하는 것이 또 다른 3분의 1입니다. 마지막 3분의 1은 작업자 교육 프로그램, 문제 해결 전략, 그리고 각 파이프 또는 파이프 제조업체에 특화된 운영 절차를 포함합니다.
제지 공장을 효율적으로 운영하는 데 있어 가장 중요한 고려 사항은 제지 공장 자체와는 무관하게 원자재입니다. 공장에서 최대 생산량을 얻으려면 투입되는 각 코일에서 최대 생산량을 얻어야 합니다. 이는 구매 결정에서 시작됩니다.
코일 길이. 파이브스 브롱크스(Fives Bronx Inc.)의 애비 프로덕츠(Abbey Products) 이사인 넬슨 애비는 "튜브 공장은 코일이 길수록 잘 돌아갑니다. 코일을 짧게 가공하면 코일 끝부분을 더 많이 가공해야 합니다. 각 코일 끝부분에는 맞대기 용접이 필요하며, 모든 맞대기 용접은 스크랩을 발생시킵니다."라고 말했습니다.
여기서 어려운 점은 코일이 길수록 더 비싸게 팔릴 수 있다는 것입니다. 반면 짧은 코일은 더 저렴한 가격에 구할 수 있습니다. 구매 담당자는 비용 절감을 원할 수 있지만, 이는 생산 현장 직원의 관점과는 상충됩니다. 공장을 운영하는 거의 모든 사람은 추가적인 공장 가동 중단으로 인한 생산 손실을 만회하려면 가격 차이가 상당해야 한다는 데 동의합니다.
애비는 또 다른 고려 사항으로 디코일러의 용량과 제지 공장 입구 쪽의 기타 제약 조건을 언급했습니다. 더 크고 무거운 코일을 처리하고 더 큰 코일 구매의 이점을 활용하려면 더 높은 용량의 입구 장비에 투자해야 할 수도 있습니다.
슬리터 또한 중요한 요소이며, 슬리터 작업을 사내에서 수행하는지 외주하는지에 따라 결과가 달라집니다. 슬리터는 처리할 수 있는 최대 무게와 직경을 가지고 있으므로 코일과 슬리터 간의 최적의 조합을 찾는 것이 생산량을 극대화하는 데 매우 중요합니다.
요약하자면, 이는 코일의 크기와 무게, 필요한 슬리터의 폭, 슬리터의 용량, 그리고 유입 장비의 용량이라는 네 가지 요소 간의 상호 작용입니다.
코일 폭 및 상태. 생산 현장에서는 제품 생산을 위해 코일의 폭과 두께가 정확해야 한다는 것은 당연한 사실이지만, 때때로 실수가 발생하기도 합니다. 제지 공정 담당자는 스트립 폭이 약간 작거나 큰 경우를 어느 정도 보정할 수 있지만, 이는 정도의 차이일 뿐입니다. 슬릿 멀티플라이의 폭에 세심한 주의를 기울이는 것이 매우 중요합니다.
스트립의 가장자리 상태 또한 가장 중요한 문제입니다. T&H 레몬트의 사장인 마이클 스트랜드는 "버(burr)나 기타 불규칙성 없이 일관된 가장자리 표현은 스트립 전체 길이에 걸쳐 일관된 용접을 유지하는 데 매우 중요합니다."라고 말합니다. 초기 코일링, 슬리팅 및 되감기 과정도 중요한 역할을 합니다. 주의 깊게 다루지 않은 코일은 휘어질 수 있으며, 이는 문제가 됩니다. 롤 다이 엔지니어들이 개발한 성형 공정은 곡선 스트립이 아닌 평평한 스트립으로 시작합니다.
금형 설계 관련 참고 사항: "우수한 금형 설계는 생산량을 극대화합니다."라고 SST Forming Roll Inc.의 총괄 관리자인 스탠 그린은 말했습니다. 그는 튜브 성형에 대한 단일한 전략이 없으므로 금형 설계에도 단일한 전략은 없다고 지적합니다. 롤링 금형 공급업체마다 튜브 가공 방식과 제품이 다르기 때문에 수율 또한 다양합니다.
"롤 표면의 반경이 끊임없이 변하기 때문에 공구의 회전 속도도 공구 표면 전체에 걸쳐 변합니다."라고 그는 말했다. 물론 튜브는 밀링 공정을 일정한 속도로 통과한다. 따라서 설계는 수율에 영향을 미친다. 설계가 잘못되면 공구가 새것일 때도 재료 낭비가 발생하고, 공구가 마모될수록 그 문제는 더욱 심각해진다고 그는 덧붙였다.
교육 및 유지보수 방식에만 의존하지 않는 기업의 경우, 공장 효율성을 최적화하기 위한 전략 개발은 기본부터 시작해야 합니다.
애비는 "공장의 형태나 생산하는 제품에 관계없이 모든 공장에는 두 가지 공통점이 있습니다. 바로 작업자와 운영 절차입니다."라고 말했습니다. 그는 공장을 최대한 일관성 있게 운영하는 비결은 표준화된 교육을 제공하고 문서화된 절차를 준수하는 것이라고 강조했습니다. 교육의 불일치는 설비 설정 및 문제 해결 방식의 차이로 이어질 수 있다고 덧붙였습니다.
발전소를 최대한 효율적으로 운영하려면 작업자 간, 교대 근무 간 모든 작업자가 일관된 설정 및 문제 해결 절차를 따라야 합니다. 절차상의 차이는 대개 오해, 잘못된 습관, 편법, 임시방편에서 비롯됩니다. 이러한 문제들은 발전소의 효율적인 운영을 항상 어렵게 만듭니다. 이러한 문제는 내부적인 문제일 수도 있고, 경쟁사에서 영입한 숙련된 작업자로 인해 발생할 수도 있지만, 그 원인은 중요하지 않습니다. 경험이 풍부한 작업자를 포함하여 모든 작업자가 일관성을 유지하는 것이 핵심입니다.
스트랜드는 "튜브 밀 운영자를 훈련시키는 데는 수년이 걸리며, 획일적인 계획에 의존할 수는 없습니다."라고 말했습니다. "모든 회사는 공장과 운영 방식에 맞는 교육 프로그램을 필요로 합니다."
벤투라 앤 어소시에이츠의 사장인 댄 벤투라는 “효율적인 운영을 위한 세 가지 핵심 요소는 기계 유지보수, 소모품 관리 및 교정입니다.”라고 말했습니다. “제분기 자체든, 투입구 또는 배출구의 주변 장치든, 타격 테이블이든, 기계에는 움직이는 부품이 많기 때문에 정기적인 유지보수는 기계를 최상의 상태로 유지하는 데 중요합니다.”
스트랜드도 이에 동의하며 “예방 정비 점검 프로그램을 활용하는 것이 모든 것의 시작입니다.”라고 말했습니다. “이는 공장을 수익성 있게 운영할 수 있는 최상의 기회를 제공합니다. 파이프 제조업체가 비상 상황에만 대응한다면 통제력을 잃게 되고, 다음 위기에 속수무책으로 당할 수밖에 없습니다.”
"제재소의 모든 장비는 정확하게 정렬되어야 합니다."라고 벤투라는 말했다. "그렇지 않으면 공장이 제대로 작동하지 않을 겁니다."
"많은 경우, 롤이 사용 수명을 초과하면 경화되어 결국 균열이 생깁니다."라고 벤투라는 말했다.
"롤을 정기적인 유지보수로 양호한 상태로 유지하지 않으면 긴급 유지보수가 필요합니다."라고 벤투라는 말합니다. 그는 공구 관리가 소홀하면 수리 시 평소보다 2~3배 많은 재료를 제거해야 하며, 시간과 비용도 더 많이 든다고 설명했습니다.
스트랜드는 예비 공구에 투자하면 비상 상황을 예방하는 데 도움이 될 수 있다고 지적했습니다. 장기간 작업에 자주 사용되는 공구는 단기간 작업에 드물게 사용되는 공구보다 더 많은 예비 부품이 필요합니다. 공구의 기능 또한 예비 부품 수준에 영향을 미칩니다. 핀 공구에서 핀이 떨어져 나가거나 용접 롤이 용접 박스의 열에 영향을 받을 수 있는데, 이러한 문제는 성형 및 크기 조정 롤에서는 발생하지 않습니다.
"정기적인 유지보수는 장비에 좋고, 적절한 정렬은 생산되는 제품의 품질에 좋습니다."라고 그는 말했습니다. 이러한 사항들이 소홀히 여겨지면 공장 직원들은 이를 만회하기 위해 점점 더 많은 시간을 허비하게 됩니다. 이 시간은 품질이 좋고 잘 팔리는 제품을 만드는 데 사용될 수 있습니다. 벤투라의 관점에서 이 두 가지 요소는 매우 중요하면서도 종종 간과되거나 무시되는데, 바로 이 두 가지가 공장을 최대한 활용하고 생산량을 극대화하며 불량률을 줄일 수 있는 최상의 기회를 제공한다고 생각합니다.
벤투라는 제분기 및 소모품 유지보수를 자동차 유지보수에 비유합니다. 아무도 타이어를 마모시킨 채로 수만 킬로미터를 오일 교환 없이 운전하지는 않을 것입니다. 이는 제대로 관리되지 않은 발전소라 할지라도 값비싼 해결책을 찾거나 파괴로 이어질 수 있습니다.
그는 또한 매 작업 후 공구를 정기적으로 검사하는 것이 필요하다고 말했습니다. 검사 도구를 사용하면 미세한 균열과 같은 문제를 발견할 수 있습니다. 이러한 손상은 공구를 밀링 머신에서 제거하는 즉시 발견되므로 다음 작업을 위해 공구를 설치하기 직전에 발견하는 것보다 교체 공구를 제작할 시간을 최대한 확보할 수 있습니다.
그린은 "일부 회사는 예정된 휴무 기간 동안에도 계속 운영하고 있다"고 말했다. 그는 이러한 상황에서 예정된 휴무를 준수하기는 어려울 것이라는 점을 알고 있었지만, 매우 위험하다고 지적했다. 해운 및 화물 운송 회사들은 과도한 업무량이나 인력 부족, 또는 둘 다로 인해 요즘 배송이 제때 이루어지지 않고 있다.
"공장에서 제품에 문제가 생겨 교체품을 주문해야 할 경우, 어떻게 배송받으시겠습니까?"라고 그는 물었다. 물론 항공 운송도 하나의 선택지이지만, 배송비가 급격히 상승할 수 있다.
제분기 및 롤 유지보수는 단순히 유지보수 일정을 따르는 것 이상으로, 유지보수 일정을 생산 일정과 조율하는 것을 의미합니다.
운영, 문제 해결, 유지보수라는 세 가지 영역 모두에서 폭넓고 깊이 있는 경험이 중요합니다. T&H 레몬트의 금형 사업부 부사장인 워렌 휘트먼은 자체적으로 튜브를 생산하는 공장이 한두 개밖에 없는 회사는 공장 및 금형 유지보수에 전담하는 인력이 부족한 경우가 많다고 말했습니다. 유지보수 직원이 지식은 풍부하더라도 부서 규모가 작으면 경험이 부족하여 불리한 입장에 놓이게 됩니다. 만약 회사에 엔지니어링 부서가 없다면, 유지보수 부서에서 직접 문제 해결과 수리를 담당해야 합니다.
스트랜드는 운영 및 유지보수 부서에 대한 교육이 그 어느 때보다 중요해졌다고 덧붙였습니다. 베이비붐 세대의 고령화로 인한 대규모 은퇴는 한때 기업을 지탱해 주었던 업계의 전문 지식이 고갈되고 있음을 의미합니다. 많은 파이프 제조업체들이 여전히 장비 공급업체의 컨설팅과 조언에 의존할 수 있지만, 이러한 전문 지식조차 예전만큼 풍부하지 않고 줄어들고 있습니다.
용접 공정은 파이프나 파이프를 제조할 때 발생하는 다른 모든 공정만큼이나 중요하며, 용접기의 역할은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다.
유도 용접. 프라섹은 "현재 주문량의 약 3분의 2는 개조 작업입니다."라고 말했습니다. "대개 오래되고 문제가 있는 용접기를 교체하는 작업입니다. 지금은 생산량 증대가 가장 중요한 요소입니다."
그는 원자재 공급이 늦어져 많은 부분이 8골 손실로 이어졌다고 말했습니다. "보통 자재가 마침내 나오면 용접기가 고장 나기 시작합니다."라고 그는 덧붙였습니다. 놀랍게도 많은 튜브 제조업체들이 진공관 기술 기반의 기계를 사용하고 있는데, 이는 최소 30년 이상 된 기계를 관리하고 있다는 것을 의미합니다. 이러한 기계에 대한 서비스 지식은 부족하고, 교체용 튜브 자체도 구하기 어렵습니다.
여전히 이러한 파이프를 사용하는 제조업체들이 직면한 과제는 파이프의 노화 현상입니다. 파이프가 갑자기 파손되는 것은 아니지만, 서서히 열화됩니다. 한 가지 해결책은 용접 열을 줄이고 압연기 속도를 낮추는 것인데, 이는 새로운 기계에 투자하는 데 드는 자본 지출을 쉽게 피할 수 있게 해줍니다. 하지만 이로 인해 모든 것이 괜찮다는 잘못된 인식이 생겨납니다.
프라섹은 새로운 유도 용접 전원 장치에 투자하면 공장의 전력 사용량을 크게 줄일 수 있다고 말했습니다. 특히 인구가 많고 전력망 부담이 큰 일부 주에서는 에너지 효율이 높은 장비 구매 시 상당한 세금 환급 혜택을 제공합니다. 그는 또한 신제품 투자의 두 번째 동기는 새로운 생산 가능성을 열어준다는 점이라고 덧붙였습니다.
프라섹은 "최신 용접기는 구형보다 효율성이 더 높은 경우가 많으며, 전기 설비를 업그레이드하지 않고도 더 많은 용접 용량을 제공하여 수천 달러를 절약할 수 있다"고 말했다.
유도 코일과 저항기의 정렬 또한 중요합니다. EHE 소모품 총괄 관리자인 존 홀더만은 적절하게 선택 및 설치된 유도 코일은 용접 롤에 대해 최적의 위치를 ​​가져야 하며, 튜브 주변에 적절하고 일관된 간격을 유지해야 한다고 말합니다. 잘못 설정되면 코일이 조기에 고장납니다.
블로커의 역할은 간단합니다. 전류의 흐름을 차단하여 스트립 가장자리로 보내는 것입니다. 그리고 제철소의 다른 모든 부품과 마찬가지로 위치 선정이 매우 중요하다고 그는 말합니다. 올바른 위치는 용접부의 정점이지만, 고려 사항은 그것만이 아닙니다. 설치 또한 매우 중요합니다. 블로커를 지지할 만큼 충분히 견고하지 않은 맨드릴에 고정하면 블로커의 위치가 변할 수 있으며, 실제로 튜브 바닥을 따라 내경이 끌려갈 수 있습니다.
용접 소모품 설계의 최신 트렌드를 활용한 분할 코일 개념은 공장 가동 시간에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다.
"대구경 압연기는 오랫동안 분할 코일 설계를 사용해 왔습니다."라고 할데만은 말했습니다. "유도 코일 한 부분을 교체하려면 파이프를 절단하고 코일을 교체한 다음 나사산을 다시 만들어야 합니다."라고 그는 설명했습니다. "분할 코일 설계는 두 부분으로 구성되어 있어 시간과 노력을 모두 절약할 수 있습니다."
"이러한 코일은 대형 압연 공장에서 사용되어 왔지만, 이 원리를 소형 코일에 적용하려면 정교한 엔지니어링 기술이 필요했습니다."라고 그는 말했습니다. "제조업체 입장에서는 훨씬 수월하게 작업할 수 있습니다."라고 그는 덧붙였습니다. "소형 2피스 코일에는 특수 하드웨어와 정교하게 설계된 클램프가 사용됩니다."
차단제의 냉각 과정과 관련하여 파이프 제조업체는 일반적으로 두 가지 방식을 사용합니다. 하나는 공장의 중앙 냉각 시스템을 사용하는 것이고, 다른 하나는 별도의 전용 급수 시스템을 사용하는 것인데, 이는 비용이 많이 들 수 있습니다.
홀더만은 "저항기를 냉각할 때는 깨끗한 냉각수를 사용하는 것이 가장 좋습니다."라고 말했습니다. 이러한 이유로, 제분기 냉각수용 전용 초크 필터 시스템에 약간의 투자를 하면 초크의 수명을 크게 늘릴 수 있습니다.
분쇄기 냉각수는 종종 초크에 사용되지만, 분쇄기 냉각수는 금속 미분 입자를 모읍니다. 중앙 필터로 미분을 걸러내거나 중앙 자석 시스템으로 포집하려는 모든 노력에도 불구하고, 일부 미분 입자는 여전히 이 장애물에 부딪힙니다. 이곳은 금속 분말이 있을 곳이 아닙니다.
"이러한 물질들은 유도 자기장에서 가열되어 저항기 하우징과 페라이트에 타버리게 되고, 이로 인해 조기 고장이 발생하여 저항기를 교체하기 위해 작동이 중단됩니다."라고 홀더만은 말했습니다. "또한, 이러한 물질들은 유도 코일에 축적되어 결국 아크를 발생시켜 손상을 일으키기도 합니다."