Успешное и эффективное производство труб или труб требует оптимизации 10 000 деталей, включая техническое обслуживание оборудования. Учитывая огромное количество движущихся частей в каждом типе мельницы и каждой единице периферийного оборудования, соблюдение рекомендованного производителем графика профилактического обслуживания является непростой задачей.Фото: T & H Lemont Inc.
Примечание редактора: Это первая часть из двух частей серии по оптимизации работы трубопрокатных станов. Прочитайте вторую часть.
Производство трубных изделий может быть трудоемким даже при самых благоприятных обстоятельствах. Заводы сложны, требуют большого количества регулярного обслуживания, и в зависимости от того, что они производят, конкуренция жесткая. Многие производители металлических труб испытывают огромное давление, пытаясь максимально увеличить время безотказной работы для максимизации дохода, при этом у них остается мало ценного времени на плановое обслуживание.
В наши дни для отрасли не существует наилучшего сценария. Материалы дороги, а частичные поставки не редкость. Сейчас, как никогда ранее, производителям труб необходимо максимально увеличить время безотказной работы и сократить количество отходов, а получение частичных поставок означает сокращение времени безотказной работы. Более короткие циклы означают более частую переналадку, что не является эффективным использованием времени и рабочей силы.
«Сейчас время производства имеет решающее значение», — сказал Марк Прасек, менеджер по продажам труб в Северной Америке компании EFD Induction.
В ходе бесед с отраслевыми экспертами о советах и ​​стратегиях, позволяющих максимально эффективно использовать ваше предприятие, были выявлены некоторые повторяющиеся темы:
Эксплуатация завода с максимальной эффективностью подразумевает оптимизацию десятков факторов, большинство из которых взаимодействуют друг с другом, поэтому оптимизация работы завода не всегда проста. Священное слово бывшего обозревателя The Tube & Pipe Journal Бада Грэма предлагает некоторую перспективу: «Трубопрокатный стан — это держатель инструмента». Запоминание этой цитаты помогает все упростить. Понимание того, что делает каждый инструмент, как он работает и как каждый инструмент взаимодействует с другими инструментами, составляет примерно треть битвы. Поддержание всего в рабочем состоянии и согласованности — еще треть. Последняя треть включает программы обучения операторов, стратегии устранения неисправностей и особые рабочие процедуры, уникальные для каждого производителя труб.
Основным фактором, определяющим эффективность работы мельницы, является ее независимость от сырья. Получение максимальной производительности от мельницы означает получение максимальной производительности от каждого рулона, подаваемого на мельницу. Все начинается с решения о покупке.
Длина рулона. Нельсон Эбби, директор Fives Bronx Inc. Abbey Products, сказал: «Трубопрокатные заводы процветают, когда рулоны самые длинные. Обработка более коротких рулонов означает обработку большего количества концов рулонов. Каждый конец рулона требует стыкового шва. Каждый стыковой шов приводит к образованию отходов.
Трудность здесь в том, что рулоны максимально возможной длины можно продать с наценкой. Более короткие рулоны могут быть доступны по более выгодным ценам. Агенты по закупкам могут захотеть сэкономить немного денег, но это не соответствует точке зрения производственного персонала. Почти каждый, кто управляет заводом, согласится, что разница в цене должна быть значительной, чтобы компенсировать производственные потери, связанные с дополнительными остановками завода.
По словам Эбби, еще одним фактором, который следует учитывать, является производительность разматывателя и любые другие ограничения на входном конце прокатного стана. Возможно, потребуется инвестировать в более производительное входное оборудование для обработки более крупных и тяжелых рулонов, чтобы воспользоваться преимуществами покупки более крупных рулонов.
Резак также является важным фактором, независимо от того, выполняется ли резка на месте или передается на аутсорсинг. Резак имеет наибольший вес и диаметр, с которыми он может работать, поэтому для максимального увеличения производительности критически важно обеспечить оптимальное соответствие рулонов и резак.
Подводя итог, можно сказать, что это взаимодействие четырех факторов: размера и веса рулона, необходимой ширины продольной резки, производительности продольной резки и производительности входного оборудования.
Ширина и состояние рулона. В цехе само собой разумеется, что рулоны должны иметь правильную ширину и калибр для производства продукта, но время от времени случаются ошибки. Операторы прокатных станов часто могут компенсировать ширину полосы, которая немного меньше или больше, но это лишь вопрос степени. Особое внимание к ширине разрезаемых полос имеет решающее значение.
Состояние кромок полосы также является наиболее важным вопросом. По словам Майкла Стрэнда, президента T&H Lemont, однородность кромок, без заусенцев или других несоответствий, имеет решающее значение для поддержания однородности сварных швов по всей длине полосы. Первоначальная намотка, резка и перемотка также играют свою роль. Рулоны, с которыми не обращались аккуратно, могут изгибаться, что является проблемой. Процесс формовки, разработанный инженерами валкового штампа, начинается с плоской полосы, а не с изогнутой.
Заметки об инструментах. «Хорошая конструкция пресс-формы обеспечивает максимальную производительность», — сказал Стэн Грин, генеральный директор SST Forming Roll Inc. Он отмечает, что не существует единой стратегии формовки труб, а следовательно, и единой стратегии проектирования пресс-форм. Поставщики пресс-форм для валков различаются по способам обработки труб и, следовательно, по производимой продукции. Выход продукции также различается.
«Радиус поверхности валка постоянно меняется, поэтому скорость вращения инструмента меняется по всей поверхности инструмента», — сказал он. Конечно, труба проходит через мельницу только с одной скоростью. Поэтому конструкция влияет на выход продукции. Плохая конструкция приводит к перерасходу материала, когда инструмент новый, и ситуация только ухудшается по мере его износа, добавил он.
Для компаний, которые не придерживаются пути обучения и технического обслуживания, разработка стратегии оптимизации эффективности предприятия начинается с основ.
«Независимо от типа фабрики и производимой ею продукции, у всех фабрик есть две общие черты — операторы и рабочие процедуры», — сказал Эбби. По его словам, максимально последовательное управление фабрикой — это вопрос предоставления стандартизированного обучения и соблюдения письменных процедур. Непоследовательности в обучении могут привести к различиям в настройке и устранении неполадок.
Чтобы максимально эффективно использовать завод, от оператора к оператору, от смены к смене, каждый оператор должен использовать последовательные процедуры настройки и устранения неполадок. Любые процедурные различия обычно являются результатом недопонимания, вредных привычек, сокращений и обходных путей. Они всегда затрудняют эффективную эксплуатацию завода. Эти проблемы могут быть доморощенными или возникать при найме обученных операторов у конкурентов, но источник не имеет значения. Последовательность имеет решающее значение, включая операторов, которые привносят опыт.
«На подготовку оператора трубопрокатного стана уходят годы, и нельзя полагаться на универсальный план», — сказал Стрэнд. «Каждой компании нужна программа обучения, которая подходит ее заводу и ее собственным операциям».
«Три ключа к эффективной работе — это техническое обслуживание машины, техническое обслуживание расходных материалов и калибровка», — сказал Дэн Вентура, президент Ventura & Associates. «В машине много движущихся частей — будь то сама мельница или периферийные устройства на входе или выходе, или отбивной стол, или что-то еще, — и регулярное техническое обслуживание важно для поддержания машины в идеальном состоянии».
Стрэнд соглашается. «Использование программы профилактического технического осмотра — это то, с чего все начинается», — сказал он. «Это дает наилучшую возможность для прибыльного управления заводом. Если производитель труб реагирует только на чрезвычайные ситуации, он выходит из-под контроля. Он находится во власти следующего кризиса».
«Каждая единица оборудования на заводе должна быть отрегулирована», — сказал Вентура. «В противном случае завод будет бороться сам с собой».
«Во многих случаях, когда срок службы рулонов истекает, они затвердевают и в конечном итоге трескаются», — сказал Вентура.
«Если не поддерживать валки в хорошем состоянии с помощью регулярного технического обслуживания, то им требуется экстренное техническое обслуживание», — говорит Вентура. Если инструменты были заброшены, для их ремонта потребовалось бы удалить в два-три раза больше материала, чем пришлось бы удалить в противном случае, сказал он. Это также занимает больше времени и стоит дороже.
Стрэнд отметил, что инвестирование в резервные инструменты может помочь предотвратить чрезвычайные ситуации. Если инструмент часто используется для длительной эксплуатации, потребуется больше запасных частей, чем для инструмента, который используется редко для краткосрочной эксплуатации. Функция инструмента также влияет на уровень резерва. Ребра могут отрываться от реберного инструмента, а сварочные ролики могут пострадать от тепла сварочной коробки, но эти проблемы не характерны для формовочных и калибровочных роликов.
«Регулярное техническое обслуживание полезно для оборудования, а правильная настройка полезна для производимой им продукции», — сказал он. Если эти моменты игнорировать, сотрудники завода тратят все больше времени, пытаясь наверстать упущенное. Это время можно использовать для производства качественной, пользующейся спросом продукции. Эти два фактора настолько важны и часто упускаются из виду или игнорируются, что, по мнению Вентуры, они предоставляют наилучшую возможность максимально использовать возможности завода, максимизировать выход продукции и сократить количество отходов.
Ventura приравнивает техническое обслуживание мельниц и расходных материалов к техническому обслуживанию автомобиля. Никто не будет ездить на машине десятки тысяч миль между заменами масла с голыми шинами. Это приведет к дорогостоящим решениям или разрушению, даже для плохо обслуживаемых предприятий.
Он также отметил, что необходим регулярный осмотр инструмента после каждого запуска. Инструменты для осмотра могут выявить такие проблемы, как мелкие трещины. Такие повреждения обнаруживаются сразу после снятия инструмента с фрезерного стана, а не непосредственно перед его установкой для следующего запуска, что дает больше времени на изготовление сменного инструмента.
«Некоторые компании работают в условиях планового закрытия», — сказал Грин. Он знал, что в этой ситуации будет сложно соблюдать плановое закрытие, но отметил, что это очень опасно. Компании, занимающиеся перевозками грузов, настолько перегружены или не имеют достаточного количества персонала, или и то, и другое, что в наши дни поставки не осуществляются вовремя.
«Если что-то сломается на заводе и вам придется заказывать замену, что вы будете делать, чтобы это доставить?» — спросил он. Конечно, авиаперевозки всегда остаются вариантом, но они могут значительно увеличить стоимость доставки.
Техническое обслуживание прокатных станов и валков заключается не только в соблюдении графика технического обслуживания, но и в координации графика технического обслуживания с производственным графиком.
Во всех трех областях — эксплуатации, устранения неполадок и технического обслуживания — важны широта и глубина опыта. Уоррен Уитман, вице-президент подразделения по производству матриц компании T&H Lemont, сказал, что компании, у которых есть только один или два стана для производства собственных труб, часто имеют меньше людей, занимающихся техническим обслуживанием станов и матриц. Несмотря на то, что персонал по техническому обслуживанию обладает знаниями, у небольших отделов меньше опыта, чем у крупных отделов по техническому обслуживанию, что ставит небольшой персонал в невыгодное положение. Если в компании нет инженерного отдела, отделу по техническому обслуживанию приходится самостоятельно выполнять диагностику и ремонт.
Стрэнд добавил, что обучение сотрудников отделов эксплуатации и технического обслуживания сейчас важнее, чем когда-либо. Волна выходов на пенсию, связанная со старением поколения бэби-бумеров, означает, что традиционные знания, которые когда-то сотрясали компании, иссякают. Хотя многие производители труб по-прежнему могут полагаться на консультации и рекомендации поставщиков оборудования, даже эти знания не так распространены, как когда-то, и сокращаются.
Процесс сварки так же важен, как и любой другой процесс, происходящий при изготовлении трубы или трубопровода, и роль сварочного аппарата невозможно переоценить.
Индукционная сварка. «Сегодня около двух третей наших заказов — это модернизация», — сказал Прасек. «Обычно они заменяют старые, проблемные сварочные аппараты. Сейчас главным фактором является производительность».
Он сказал, что многие не достигли восьми целей, потому что сырье поступало с опозданием. «Обычно, когда материал наконец поступает, сварщик выходит из строя», — сказал он. Удивительно много производителей трубок даже используют машины, основанные на технологии вакуумных трубок, что означает, что они используют машины, которым не менее 30 лет для обслуживания. Знания об обслуживании таких машин не обширны, а сами сменные трубки трудно найти.
Проблема для производителей труб, которые все еще их используют, заключается в том, как они стареют. Они не выходят из строя катастрофически, но медленно изнашиваются. Одним из решений является использование меньшего количества тепла при сварке и работа стана на более низкой скорости для компенсации, что может легко избежать капитальных затрат на инвестирование в новую машину. Это создает ложное ощущение, что все в порядке.
Прасек отметил, что инвестиции в новый источник питания для индукционной сварки могут значительно сократить потребление электроэнергии на предприятии. Некоторые штаты, особенно с большой численностью населения и перегруженными сетями, предлагают щедрые налоговые льготы на покупку энергоэффективного оборудования. Он добавил, что второй мотивацией для инвестиций в новые продукты является потенциал новых производственных возможностей.
«Обычно новый сварочный агрегат намного эффективнее старого, и он может сэкономить тысячи долларов за счет повышения производительности сварки без модернизации электроснабжения», — сказал Прасек.
Также важно выравнивание индукционной катушки и резистора. Джон Холдерман, генеральный менеджер EHE Consumables, говорит, что правильно выбранная и установленная индукционная катушка имеет оптимальное положение относительно сварочного ролика, и она должна поддерживать надлежащий и постоянный зазор вокруг трубы. При неправильной установке катушка преждевременно выйдет из строя.
Работа блокиратора проста — он блокирует поток электрического тока, направляя его к краю полосы, и, как и для всего остального на стане, позиционирование имеет решающее значение, говорит он. Правильное расположение — на вершине сварного шва, но это не единственное соображение. Установка имеет решающее значение. Если он закреплен на оправке, которая недостаточно жесткая, чтобы его удерживать, положение блокиратора может измениться, фактически он тянет внутренний диаметр по дну трубы.
Используя преимущества тенденций в разработке расходных материалов для сварки, концепция разделенной катушки может оказать существенное влияние на время безотказной работы стана.
«На заводах большого диаметра уже давно используются конструкции с раздельными катушками», — сказал Холдеман. «Для замены одной части индукционной катушки требуется разрезать трубу, заменить катушку и заново нарезать в ней резьбу», — сказал он. Конструкция с раздельными катушками состоит из двух частей, что экономит ваше время и усилия.
«Их использовали в крупных прокатных станах, но потребовались сложные инженерные решения, чтобы применить этот принцип к небольшим катушкам», — сказал он. Еще меньше работы для производителя. «Небольшие двухсекционные катушки имеют специализированное оборудование и продуманную конструкцию зажимов», — сказал он.
Что касается процесса охлаждения блокиратора, у производителей труб есть два традиционных варианта: центральная система охлаждения на заводе или отдельная выделенная система водоснабжения, которая может быть дорогостоящей.
«Лучше всего охлаждать резистор чистой охлаждающей жидкостью», — сказал Холдерман. По этой причине небольшие инвестиции в специальную систему фильтров дросселей для охлаждающей жидкости мельницы могут значительно увеличить срок службы дросселя.
Охлаждающая жидкость мельницы часто используется на заслонке, но охлаждающая жидкость мельницы собирает мелкие металлические частицы. Несмотря на все усилия по улавливанию мелких частиц в центральном фильтре или захвату их центральной магнитной системой, некоторые люди проходят мимо и находят путь к препятствию. Это не место для металлических порошков.
«Они нагреваются в индукционном поле и вжигаются в корпус резистора и феррит, что приводит к преждевременному выходу из строя, после чего устройство отключается для замены резистора», — сказал Холдерман. «Они также накапливаются на индукционных катушках и в конечном итоге вызывают повреждения из-за искрения там».