Skuteczna i wydajna produkcja rur wymaga optymalizacji 10 000 szczegółów, w tym konserwacji sprzętu. Biorąc pod uwagę niezliczoną ilość ruchomych części w każdym typie młyna i każdym elemencie urządzenia peryferyjnego, przestrzeganie zalecanego przez producenta harmonogramu konserwacji zapobiegawczej nie jest łatwym zadaniem. Zdjęcie: T & H Lemont Inc.
Uwaga redaktora: To pierwsza część dwuczęściowego cyklu poświęconego optymalizacji pracy walcowni rur. Przeczytaj drugą część.
Produkcja wyrobów rurowych może być pracochłonna, nawet w najlepszych okolicznościach. Fabryki są skomplikowane, wymagają wielu regularnych przeglądów i konserwacji, a w zależności od tego, co produkują, konkurencja jest zacięta. Wielu producentów rur metalowych zmaga się z ogromną presją, aby maksymalizować czas sprawności urządzeń, by maksymalizować przychody, pozostawiając niewiele cennego czasu na rutynową konserwację.
W dzisiejszych czasach nie ma optymistycznego scenariusza dla branży. Materiały są drogie, a częściowe dostawy nie są rzadkością. Teraz bardziej niż kiedykolwiek producenci rur muszą maksymalizować czas sprawności i ograniczać ilość odpadów, a otrzymywanie częściowych dostaw oznacza skrócenie czasu sprawności. Krótsze serie oznaczają częstsze przezbrojenia, co nie jest efektywnym wykorzystaniem czasu ani pracy.
„Czas produkcji jest obecnie na wagę złota” – powiedział Mark Prasek, kierownik ds. sprzedaży rur w Ameryce Północnej w firmie EFD Induction.
Rozmowy z ekspertami z branży na temat wskazówek i strategii, jak najlepiej wykorzystać potencjał zakładu, ujawniły kilka powtarzających się tematów:
Maksymalna wydajność zakładu oznacza optymalizację dziesiątek czynników, z których większość oddziałuje na siebie nawzajem, dlatego optymalizacja pracy zakładu nie jest łatwa. Święte słowa byłego felietonisty „The Tube & Pipe Journal” Buda Grahama przedstawiają pewien punkt widzenia: „Walcarka do rur to uchwyt narzędziowy”. Pamiętanie o tym cytacie pomaga zachować prostotę. Zrozumienie, do czego służy każde narzędzie, jak działa i jak współdziała z innymi narzędziami, to mniej więcej jedna trzecia sukcesu. Utrzymanie wszystkiego w dobrym stanie technicznym i odpowiedniej konfiguracji to kolejna trzecia. Ostatnia trzecia część to programy szkoleniowe dla operatorów, strategie rozwiązywania problemów oraz specyficzne procedury operacyjne, unikalne dla każdej rury lub producenta rur.
Podstawowym czynnikiem wpływającym na wydajność młyna jest niezależność od młyna, czyli surowca. Aby uzyskać maksymalną wydajność młyna, należy maksymalnie wykorzystać każdy krążek dostarczany do młyna. Wszystko zaczyna się od decyzji o zakupie.
Długość zwoju. Nelson Abbey, dyrektor Fives Bronx Inc. Abbey Products, powiedział: „Walcarki rur prosperują, gdy zwoje są najdłuższe. Obróbka krótszych zwojów oznacza obróbkę większej liczby końcówek zwojów. Każdy koniec zwoju wymaga spoiny czołowej. Każda spoina czołowa generuje odpad.
Problem polega na tym, że zwoje możliwie najdłuższe można sprzedać z premią. Krótsze zwoje mogą być dostępne w lepszych cenach. Agenci ds. zakupów mogą chcieć zaoszczędzić trochę pieniędzy, ale jest to sprzeczne z punktem widzenia personelu produkcyjnego. Prawie każdy, kto zarządza fabryką, zgodzi się, że różnica w cenie musiałaby być znacząca, aby zrekompensować straty produkcyjne związane z dodatkowymi przestojami fabryki.
Inną kwestią, którą należy wziąć pod uwagę, jest — jak powiedział Abbey — wydajność rozwijarki i wszelkie inne ograniczenia na wejściu do walcowni. Konieczna może okazać się inwestycja w sprzęt wejściowy o większej wydajności, umożliwiający obsługę większych i cięższych zwojów, aby skorzystać z korzyści wynikających z zakupu większych zwojów.
Istotnym czynnikiem jest również rodzaj maszyny do cięcia, niezależnie od tego, czy cięcie odbywa się wewnętrznie, czy zlecane na zewnątrz. Maszyny do cięcia mają największą masę i średnicę, jaką mogą obsłużyć, dlatego w celu maksymalizacji wydajności kluczowe jest optymalne dopasowanie zwojów do maszyny.
Podsumowując, jest to wzajemne oddziaływanie czterech czynników: rozmiaru i wagi cewki, niezbędnej szerokości maszyny do cięcia wzdłużnego, wydajności maszyny do cięcia wzdłużnego oraz wydajności urządzenia wlotowego.
Szerokość i stan zwoju. W hali produkcyjnej oczywiste jest, że zwoje muszą mieć odpowiednią szerokość i grubość, aby wytworzyć produkt, jednak od czasu do czasu zdarzają się błędy. Operatorzy walcowni często mogą skompensować nieco za małą lub za dużą szerokość taśmy, ale jest to tylko kwestia stopnia. Należy zwrócić szczególną uwagę na szerokość rozciętych wielokrotności.
Stan krawędzi taśmy jest również najważniejszą kwestią. Spójne przedstawienie krawędzi, bez zadziorów lub innych niespójności, ma kluczowe znaczenie dla zachowania spójnych spoin na całej długości taśmy, mówi Michael Strand, prezes T&H Lemont. W grę wchodzą również wstępne zwijanie, cięcie wzdłużne i przewijanie. Zwoje, które nie były ostrożnie obsługiwane, mogą się wyginać, co jest problematyczne. Proces formowania opracowany przez inżynierów z branży walcowania zaczyna się od płaskiej taśmy, a nie od taśmy zakrzywionej.
Notatki dotyczące narzędzi. „Dobra konstrukcja formy maksymalizuje wydajność” — powiedział Stan Green, dyrektor generalny firmy SST Forming Roll Inc. Podkreśla, że ​​nie ma jednej strategii formowania rur, a co za tym idzie, jednej strategii projektowania form. Dostawcy narzędzi walcowniczych różnią się pod względem sposobu obróbki rur, a co za tym idzie, swoich produktów. Wydajności również są zróżnicowane.
„Promień powierzchni walca ciągle się zmienia, więc prędkość obrotowa narzędzia zmienia się na całej powierzchni narzędzia” – powiedział. Oczywiście rura przechodzi przez frezarkę tylko z jedną prędkością. Dlatego konstrukcja wpływa na wydajność. Zła konstrukcja powoduje marnowanie materiału, gdy narzędzie jest nowe, a sytuacja pogarsza się wraz ze zużyciem narzędzia – dodał.
Firmy, które nie ograniczają się do szkoleń i konserwacji, muszą zacząć od podstaw, aby opracować strategię optymalizacji wydajności zakładu.
„Niezależnie od stylu fabryki i wytwarzanych w niej produktów, wszystkie fabryki mają dwie wspólne cechy – operatorów i procedury operacyjne” – powiedział Abbey. Zapewnienie jak najbardziej spójnego zarządzania fabryką polega na zapewnieniu standardowych szkoleń i przestrzeganiu pisemnych procedur – dodał. Niespójności w szkoleniach mogą prowadzić do różnic w konfiguracji i rozwiązywaniu problemów.
Aby w pełni wykorzystać możliwości zakładu, wszyscy operatorzy, od zmiany do zmiany, muszą stosować spójne procedury konfiguracji i rozwiązywania problemów. Wszelkie różnice w procedurach są zwykle wynikiem nieporozumień, złych nawyków, skrótów i obejść. Zawsze utrudniają one efektywne zarządzanie zakładem. Problemy te mogą być wewnętrzne lub pojawić się, gdy przeszkoleni operatorzy są zatrudniani z konkurencji, ale źródło nie ma znaczenia. Kluczowa jest spójność, w tym operatorzy z doświadczeniem.
„Wyszkolenie operatora walcowni rur zajmuje lata i naprawdę nie można polegać na uniwersalnym planie” – powiedział Strand. „Każda firma potrzebuje programu szkoleniowego dostosowanego do jej fabryki i własnych działań”.
„Trzy klucze do wydajnej pracy to konserwacja maszyny, konserwacja materiałów eksploatacyjnych i kalibracja” – powiedział Dan Ventura, prezes Ventura & Associates. „Maszyna składa się z wielu ruchomych części – czy to sam młyn, czy urządzenia peryferyjne na wlocie lub wylocie, czy stół ubijający, czy cokolwiek innego – a regularna konserwacja jest ważna, aby utrzymać maszynę w najlepszym stanie”.
Strand zgadza się: „Wszystko zaczyna się od wdrożenia programu przeglądów konserwacyjnych i zapobiegawczych” – powiedział. „To najlepsza okazja do rentownego prowadzenia fabryki. Jeśli producent rur reaguje tylko na sytuacje awaryjne, sytuacja wymyka się spod kontroli. Jest na łasce kolejnego kryzysu”.
„Każdy element wyposażenia młyna musi być ze sobą zsynchronizowany” – powiedział Ventura. „W przeciwnym razie fabryka będzie walczyć sama ze sobą”.
„W wielu przypadkach, gdy rolki przekroczą swój okres użytkowania, twardnieją i w końcu pękają” – powiedział Ventura.
„Jeśli rolki nie są utrzymywane w dobrym stanie dzięki regularnej konserwacji, wymagają doraźnej konserwacji” – mówi Ventura. Dodał, że gdyby narzędzia były zaniedbane, ich naprawa wiązałaby się z koniecznością usunięcia dwu- lub trzykrotnie większej ilości materiału, niż byłoby to konieczne w innych okolicznościach. Zajmuje to również więcej czasu i jest droższe.
Inwestowanie w narzędzia zapasowe może pomóc w zapobieganiu sytuacjom awaryjnym, zauważył Strand. Jeśli narzędzie jest często używane przez długi czas, potrzebnych będzie więcej części zamiennych niż w przypadku narzędzia używanego rzadko do krótkotrwałego użytku. Na poziom rezerwy ma również wpływ funkcja narzędzia. Żebra mogą odpaść od narzędzia do żeber, a rolki spawalnicze mogą ulec uszkodzeniu pod wpływem ciepła komory spawalniczej. Są to problemy, które nie dotyczą rolek formujących i kalibrujących.
„Regularna konserwacja jest korzystna dla sprzętu, a prawidłowa regulacja jest korzystna dla wytwarzanych produktów” – powiedział. Jeśli te kwestie zostaną zignorowane, pracownicy fabryki będą musieli poświęcać coraz więcej czasu na ich nadrabianie. Ten czas można wykorzystać na produkcję dobrych, najlepiej sprzedających się produktów. Te dwa czynniki są tak ważne i często pomijane, że zdaniem Ventury oferują najlepszą możliwość maksymalnego wykorzystania potencjału zakładu, maksymalizacji wydajności i ograniczenia ilości odpadów.
Ventura porównuje konserwację młynów i materiałów eksploatacyjnych do konserwacji samochodów. Nikt nie będzie jeździł samochodem przez dziesiątki tysięcy mil między wymianami oleju, mając gołe opony. Doprowadzi to do kosztownych rozwiązań lub zniszczenia maszyn, nawet w przypadku źle utrzymanych zakładów.
Regularna kontrola narzędzia po każdym cyklu jest również konieczna - dodał. Narzędzia do kontroli mogą ujawnić problemy, takie jak drobne pęknięcia. Tego typu uszkodzenia są wykrywane zaraz po wyjęciu narzędzia z młyna, a nie tuż przed jego zamontowaniem w celu wykonania kolejnego cyklu, co pozwala na zaoszczędzenie czasu na wyprodukowanie narzędzia zamiennego.
„Niektóre firmy pracują w ramach planowych zamknięć” – powiedział Green. Wiedział, że w tej sytuacji trudno będzie dostosować się do planowych zamknięć, ale podkreślił, że jest to bardzo niebezpieczne. Firmy spedycyjne i przewozowe są tak przepełnione lub mają tak mało pracowników, albo jedno i drugie, że obecnie dostawy nie są realizowane na czas.
„Jeśli coś zepsuje się w fabryce i trzeba będzie zamówić część zamienną, co zrobicie, żeby ją dostarczyć?” – zapytał. Oczywiście, transport lotniczy jest zawsze opcją, ale może on znacznie zwiększyć koszty wysyłki.
Konserwacja walcowni i walcowni to coś więcej niż tylko przestrzeganie harmonogramu konserwacji, to także skoordynowanie harmonogramu konserwacji z harmonogramem produkcji.
We wszystkich trzech obszarach – operacji, rozwiązywania problemów i konserwacji – liczy się szeroki i głęboki zakres doświadczenia. Warren Wheatman, wiceprezes działu matryc w T&H Lemont, powiedział, że firmy, które mają tylko jedną lub dwie walcownie do produkcji własnych rur, często zatrudniają mniej osób zajmujących się konserwacją walcowni i matryc. Mimo że personel zajmujący się konserwacją posiada odpowiednią wiedzę, małe działy mają mniejsze doświadczenie niż większe, co stawia mniejszy personel w niekorzystnej sytuacji. Jeśli w firmie nie ma działu inżynieryjnego, dział konserwacji musi samodzielnie rozwiązywać problemy i dokonywać napraw.
Strand dodał, że szkolenia dla działów operacyjnych i konserwacyjnych są teraz ważniejsze niż kiedykolwiek. Fala przejść na emeryturę związana ze starzeniem się wyżu demograficznego oznacza, że ​​wiedza plemienna, która kiedyś napędzała firmy, wysycha. Podczas gdy wielu producentów rur może nadal polegać na konsultacjach i poradach dostawców sprzętu, nawet ta wiedza specjalistyczna nie jest już tak powszechna jak kiedyś i kurczy się.
Proces spawania jest tak samo ważny jak każdy inny proces występujący podczas produkcji rur, a roli spawarki nie można przecenić.
Spawanie indukcyjne. „Obecnie około dwie trzecie naszych zamówień dotyczy modernizacji” – powiedział Prasek. „Zazwyczaj zastępują one stare, problematyczne spawarki. Wydajność jest obecnie głównym czynnikiem napędzającym”.
Powiedział, że wielu było spóźnionych z osiągnięciem ośmiu bramek, ponieważ surowiec został dostarczony za późno. „Zwykle, gdy materiał w końcu wychodzi, spawarka się psuje” — powiedział. Zaskakująco duża liczba producentów rur korzysta nawet z maszyn opartych na technologii lamp próżniowych, co oznacza, że ​​używają maszyn, które mają co najmniej 30 lat, aby zapewnić ich konserwację. Wiedza serwisowa na temat takich maszyn nie jest obszerna, a znalezienie samych rur zamiennych jest trudne.
Wyzwaniem dla producentów rur, którzy nadal ich używają, jest sposób, w jaki się starzeją. Nie ulegają one poważnym awariom, lecz powoli ulegają degradacji. Jednym z rozwiązań jest stosowanie mniejszej ilości ciepła spawalniczego i praca walcowni przy niższej prędkości w celu skompensowania tych strat, co pozwala łatwo uniknąć nakładów inwestycyjnych związanych z inwestycją w nową maszynę. Stwarza to fałszywe poczucie, że wszystko jest w porządku.
Inwestycja w nowe źródło zasilania do spawania indukcyjnego może znacząco zmniejszyć zużycie energii elektrycznej w zakładzie, powiedział Prasek. Niektóre stany, zwłaszcza te o dużej liczbie ludności i obciążonych sieciach energetycznych, oferują hojne ulgi podatkowe przy zakupie energooszczędnego sprzętu. Drugą motywacją do inwestowania w nowe produkty jest potencjał nowych możliwości produkcyjnych, dodał.
„Zwykle nowa spawarka jest o wiele wydajniejsza od starszej i pozwala zaoszczędzić tysiące dolarów, zapewniając większą wydajność spawania bez konieczności modernizacji instalacji elektrycznej” – powiedział Prasek.
Ważne jest również prawidłowe ustawienie cewki indukcyjnej i rezystora. John Holderman, dyrektor generalny EHE Consumables, twierdzi, że prawidłowo dobrana i zainstalowana cewka indukcyjna ma optymalne położenie względem rolki spawalniczej i musi zachować odpowiedni i stały odstęp wokół rury. Nieprawidłowe ustawienie spowoduje przedwczesną awarię cewki.
Zadaniem blokady jest proste — blokuje ona przepływ prądu elektrycznego, kierując go do krawędzi taśmy — i jak w przypadku wszystkiego innego w walcowni, kluczowe znaczenie ma jej położenie — mówi. Prawidłowe położenie znajduje się na wierzchołku spoiny, ale to nie jest jedyne kryterium. Kluczowe znaczenie ma instalacja. Jeśli jest ona przymocowana do trzpienia, który nie jest wystarczająco sztywny, aby ją utrzymać, położenie blokady może się zmienić, a w rzeczywistości spowoduje to przeciągnięcie średnicy wewnętrznej wzdłuż dna rury.
Wykorzystując trendy w projektowaniu materiałów spawalniczych, koncepcja dzielonych cewek może mieć znaczący wpływ na czas sprawności zakładu.
„Walcarki o dużej średnicy od dawna stosują konstrukcje z dzielonymi cewkami” — powiedział Haldeman. „Wymiana pojedynczej cewki indukcyjnej wymaga przecięcia rury, wymiany cewki i ponownego jej gwintowania” — dodał. Konstrukcja z dzieloną cewką składa się z dwóch części, co pozwala zaoszczędzić czas i wysiłek.
„Stosowano je w dużych walcowniach, ale zastosowanie tej zasady do małych cewek wymagało pewnych umiejętności inżynieryjnych” — powiedział. „Jeszcze mniej pracy dla producenta”. „Małe, dwuczęściowe cewki mają specjalistyczne okucia i sprytnie zaprojektowane zaciski” — dodał.
Jeśli chodzi o proces chłodzenia blokera, producenci rur mają do wyboru dwie tradycyjne opcje: centralny system chłodzenia w fabryce lub oddzielny, dedykowany system wodny, który może być kosztowny.
„Najlepiej chłodzić rezystor czystym płynem chłodzącym” – powiedział Holderman. Z tego powodu niewielka inwestycja w specjalny system filtra dławiącego dla płynu chłodzącego młyna może znacznie wydłużyć żywotność dławika.
Chłodziwo młyna jest często stosowane w dławiku, ale zbiera ono drobne drobiny metalu. Pomimo wszelkich wysiłków mających na celu wyłapanie drobnych drobin w centralnym filtrze lub wychwycenie ich za pomocą centralnego układu magnetycznego, niektórzy ludzie przechodzą obok i trafiają na przeszkodę. To nie jest miejsce na proszki metali.
„Nagrzewają się w polu indukcyjnym i wpalają się w obudowę rezystora i ferryt, co powoduje przedwczesną awarię i wyłączenie rezystora, aby wymienić rezystor” – powiedział Holderman. „Gromadzą się one również na cewkach indukcyjnych i ostatecznie powodują tam uszkodzenia z powodu łuku elektrycznego”.