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 wyposażenia 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 prac konserwacyjnych, a w zależności od tego, co produkują, panuje tam zacięta konkurencja. Wielu producentów rur metalowych zmaga się z ogromną presją, aby maksymalizować czas sprawności urządzeń w celu maksymalizacji przychodów, dysponując jednocześnie niewielką ilością cennego czasu na rutynową konserwację.
Obecnie dla branży nie ma najlepszego scenariusza. 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 na Amerykę Północną w firmie EFD Induction.
Rozmowy z ekspertami z branży na temat wskazówek i strategii pozwalających na maksymalne wykorzystanie potencjału zakładu ujawniły kilka powtarzających się wątków:
Prowadzenie zakładu z maksymalną wydajnością oznacza optymalizację dziesiątek czynników, z których większość oddziałuje na siebie, więc optymalizacja operacji zakładu niekoniecznie jest łatwa. Święte Słowo byłego felietonisty The Tube & Pipe Journal, Buda Grahama, oferuje pewną perspektywę: „Walcarka do rur jest uchwytem narzędzi”. Pamiętanie tego cytatu pomaga zachować prostotę. Zrozumienie, co robi każde narzędzie, jak działa i jak każde narzędzie oddziałuje na inne narzędzia, to około jednej trzeciej sukcesu. Utrzymanie wszystkiego w dobrym stanie i wyrównaniu to kolejna trzecia sukcesu. Ostatnia trzecia część obejmuje programy szkoleniowe dla operatorów, strategie rozwiązywania problemów i określone procedury operacyjne, unikalne dla każdej rury lub producenta rur.
Podstawowym czynnikiem wpływającym na wydajność pracy młyna jest niezależność od młyna, czyli surowiec. Aby uzyskać maksymalną wydajność młyna, należy uzyskać maksymalną wydajność z każdego zwoju podawanego do młyna. Wszystko zaczyna się od decyzji o zakupie.
długość zwoju.Nelson Abbey, dyrektor Fives Bronx Inc. Abbey Products, powiedział: „Walcarki rurowe prosperują, gdy zwoje są najdłuższe. Obróbka krótszych zwojów oznacza obróbkę większej liczby końcówek zwojów. Każdy koniec zwoju wymaga spoiny czołowej. Każda spoina czołowa generuje złom.
Problem w tym, że zwoje o jak największej długości można sprzedać z premią. Krótsze zwoje można kupić po 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 w produkcji.
Inną kwestią, którą należy wziąć pod uwagę, jest — jak powiedział Abbey — wydajność rozwijarki i wszelkie inne ograniczenia na wejściu do walcowni. Może być konieczna inwestycja w sprzęt wejściowy o większej wydajności, umożliwiający obsługę większych i cięższych zwojów, aby móc skorzystać z korzyści wynikających z zakupu większych zwojów.
Istotne znaczenie ma 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, jakie mogą obsługiwać, dlatego też w celu maksymalizacji przepustowości kluczowe jest jak najlepsze 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. Na 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 zrekompensować nieco za małą lub za dużą szerokość taśmy, ale jest to tylko kwestia stopnia. Należy zwrócić szczególną uwagę na szerokość szczeliny wielokrotnej.
Stan krawędzi taśmy jest również najważniejszą kwestią. Spójny wygląd krawędzi, bez zadziorów lub innych niespójności, ma kluczowe znaczenie dla utrzymania spójnych spoin na całej długości taśmy, twierdzi 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 stanowi problem. Proces formowania opracowany przez inżynierów zajmujących się matrycami walcowymi rozpoczyna się od płaskiej taśmy, a nie od taśmy zakrzywionej.
Notatki dotyczące narzędzi. „Dobra konstrukcja formy maksymalizuje przepustowość” — powiedział Stan Green, dyrektor generalny 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 zatem i swoich produktów. Wydajności również są różne.
„Promień powierzchni rolki stale 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. Słaba konstrukcja powoduje marnowanie materiału, gdy narzędzie jest nowe, a sytuacja pogarsza się wraz ze zużyciem narzędzia — dodał.
Firmy, które nie decydują się na szkolenia i konserwację, muszą zacząć od podstaw, aby opracować strategię optymalizacji wydajności zakładu.
„Niezależnie od stylu fabryki i wytwarzanych przez nią produktów, wszystkie fabryki mają dwie wspólne cechy — operatorów i procedury operacyjne” — powiedział Abbey. Prowadzenie fabryki w możliwie najbardziej spójny sposób polega na zapewnieniu standaryzowanego szkolenia i przestrzeganiu pisemnych procedur — powiedział. Niespójności w szkoleniu mogą prowadzić do różnic w konfiguracji i rozwiązywaniu problemów.
Aby w pełni wykorzystać potencjał zakładu, każdy operator, każda zmiana, musi stosować spójne procedury konfiguracji i rozwiązywania problemów. Wszelkie różnice proceduralne są zwykle wynikiem nieporozumień, złych nawyków, skrótów i obejść. Zawsze utrudniają one efektywne zarządzanie zakładem. Problemy te mogą być wewnętrzne lub wprowadzane, gdy przeszkoleni operatorzy są zatrudniani od 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 planie uniwersalnym” — powiedział Strand. „Każda firma potrzebuje programu szkoleniowego, który pasuje do jej fabryki i jej własnych operacji”.
„Trzy klucze do wydajnej pracy to konserwacja maszyny, konserwacja materiałów eksploatacyjnych i kalibracja” — powiedział Dan Ventura, prezes Ventura & Associates. „Maszyna ma wiele ruchomych części — czy to sam młyn, czy urządzenia peryferyjne na końcu wlotowym lub wylotowym, czy stół bijakowy, czy cokolwiek innego — a rutynowa konserwacja jest ważna, aby utrzymać maszynę w najlepszym stanie”.
Strand zgadza się. „Wszystko zaczyna się od korzystania z programu inspekcji konserwacji zapobiegawczej” — powiedział. „Oferuje on najlepszą okazję do rentownego prowadzenia fabryki. Jeśli producent rur reaguje tylko na sytuacje awaryjne, traci kontrolę. Jest na łasce kolejnego kryzysu”.
„Każdy element wyposażenia młyna musi być wyrównany” – 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. Jeśli zaniedbano narzędzia, ich naprawa wymagałaby usunięcia dwa do trzech razy większej ilości materiału, niż trzeba by było usunąć w normalnych warunkach — dodał. Zajmuje to również więcej czasu i jest droższe.
Inwestowanie w narzędzia zapasowe może pomóc w zapobieganiu sytuacjom awaryjnym, zauważa Strand. Jeśli narzędzie jest często używane przez długi czas, potrzeba więcej części zamiennych niż w przypadku narzędzia używanego rzadko do krótkotrwałego użytku. Na poziom rezerwy wpływa również funkcja narzędzia. Żebra mogą odpaść od narzędzia do żeber, a rolki spawalnicze mogą zostać uszkodzone przez ciepło komory spawalniczej. Są to problemy, które nie dotyczą rolek formujących i kalibrujących.
„Regularne konserwacje są dobre dla sprzętu, a właściwe ustawienie jest dobre dla produktów, które wytwarza” — powiedział. Jeśli te kwestie są ignorowane, pracownicy fabryki spędzają coraz więcej czasu, próbując to nadrobić. Ten czas można wykorzystać na produkcję dobrych, najlepiej sprzedających się produktów. Te dwa czynniki są tak ważne i często pomijane lub pomijane, że w opinii Ventury oferują najlepszą okazję do maksymalnego wykorzystania zakładu, maksymalizacji wydajności i zmniejszenia 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 kontrolne 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 planowanych zamknięć” – powiedział Green. Wiedział, że w takiej sytuacji trudno będzie dostosować się do planowanych 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 zamiennik, co zrobisz, żeby go dostarczyć?” – zapytał. Oczywiście, transport lotniczy jest zawsze opcją, ale może on znacznie zwiększyć koszty wysyłki.
Konserwacja walcowni i walców polega nie tylko na przestrzeganiu harmonogramu konserwacji, ale także na jego koordynacji z harmonogramem produkcji.
We wszystkich trzech obszarach – operacji, rozwiązywania problemów i konserwacji – liczy się szerokość i głębokość 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 jest kompetentny, małe działy mają mniejsze doświadczenie niż większe działy konserwacji, co stawia mniejszy personel w niekorzystnej sytuacji. Jeśli firma nie ma działu inżynieryjnego, dział konserwacji musi sam zajmować się rozwiązywaniem problemów i naprawami.
Strand dodał, że szkolenia dla działów operacyjnych i konserwacyjnych są teraz ważniejsze niż kiedykolwiek. Fala przejść na emeryturę związana ze starzeniem się pokolenia wyżu demograficznego oznacza, że ​​wiedza plemienna, która kiedyś napędzała firmy, wysycha. Podczas gdy wielu producentów lamp 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 rury lub przewodu, a rola spawarki nie może być przeceniona.
Spawanie indukcyjne. „Obecnie około dwie trzecie naszych zamówień dotyczy modernizacji” — powiedział Prasek. „Zazwyczaj zastępują stare, problematyczne spawarki. Przepustowość jest obecnie głównym czynnikiem napędowym”.
Powiedział, że wielu było za ośmioma bramkami, ponieważ surowiec został dostarczony za późno. „Zwykle, gdy materiał w końcu wychodzi, spawarka się psuje” — powiedział. Zaskakująco duża liczba producentów rur używa nawet 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 rozległa, a same rury zamienne są trudne do znalezienia.
Wyzwaniem dla producentów rur, którzy nadal ich używają, jest sposób, w jaki się starzeją. Nie ulegają poważnym uszkodzeniom, ale ulegają powolnej 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 znacznie zmniejszyć zużycie energii elektrycznej w zakładzie, powiedział Prasek. Niektóre stany, zwłaszcza te o dużej populacji 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 starej i może zaoszczędzić tysiące dolarów, zapewniając większą wydajność spawania bez konieczności modernizacji instalacji elektrycznej” — powiedział Prasek.
Ważne jest także 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 zachowywać odpowiedni i stały odstęp wokół rury. W przypadku nieprawidłowego ustawienia cewka ulegnie przedwczesnej awarii.
Zadanie blokera jest proste – blokuje przepływ prądu elektrycznego, kierując go do krawędzi taśmy – i jak w przypadku wszystkiego innego w walcowni, pozycjonowanie ma kluczowe znaczenie – mówi. Prawidłowe położenie znajduje się na wierzchołku spoiny, ale to nie jest jedyne kryterium. Instalacja ma kluczowe znaczenie. Jeśli jest przymocowana do trzpienia, który nie jest wystarczająco sztywny, aby go utrzymać, położenie blokera może się zmienić, w rzeczywistości przeciągając średnicę wewnętrzną wzdłuż dna rury.
Wykorzystując trendy w projektowaniu materiałów spawalniczych, koncepcja dzielonych cewek może mieć znaczący wpływ na czas sprawnego działania walcowni.
„Walcarki o dużej średnicy od dawna stosują konstrukcje z rozdzielonymi cewkami” — powiedział Haldeman. „Wymiana pojedynczego elementu cewki indukcyjnej wymaga przecięcia rury, wymiany cewki i ponownego jej nawleczenia” — powiedział. Konstrukcja z rozdzielonymi cewkami składa się z dwóch części, co pozwala zaoszczędzić czas i wysiłek.
„Stosowano je w dużych walcowniach, ale zastosowanie tej zasady do małych cewek wymagało pewnej pomysłowej inżynierii” — powiedział. Jeszcze mniej pracy dla producenta. „Małe dwuczęściowe cewki mają specjalistyczny sprzęt i sprytnie zaprojektowane zaciski” — powiedział.
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 środkiem chłodzącym” — powiedział Holderman. Z tego powodu niewielka inwestycja w specjalny system filtra dławiącego dla środka chłodzącego młyna może znacznie wydłużyć żywotność dławika.
Chłodziwo młyna jest często stosowane w dławiku, ale zbiera ono drobiny metalu. Pomimo wszelkich wysiłków, aby wychwycić drobiny w centralnym filtrze lub za pomocą centralnego układu magnesów, niektórzy ludzie przechodzą obok i trafiają na przeszkodę. To nie jest miejsce na proszki metali.
„Nagrzewają się w polu indukcyjnym i wypalają się w obudowie rezystora i ferrycie, co powoduje przedwczesną awarię, a następnie wyłączenie w celu wymiany rezystora” — powiedział Holderman. „Gromadzą się również na cewkach indukcyjnych i ostatecznie powodują tam uszkodzenia z powodu łuku elektrycznego”.