Для успешного и эффективного производства труб требуется оптимизация 10 000 деталей, включая техническое обслуживание оборудования. Учитывая множество движущихся частей в каждом типе прокатного стана и каждом элементе вспомогательного оборудования, соблюдение рекомендованного производителем графика профилактического обслуживания — непростая задача. Фото: T & H Lemont Inc.
Примечание редактора: Это первая часть серии из двух статей об оптимизации работы трубопрокатного стана. Прочитайте вторую часть.
Производство трубной продукции может быть трудоемким процессом даже в самых благоприятных условиях. Заводы сложны, требуют частого регулярного технического обслуживания, и, в зависимости от производимой продукции, конкуренция очень высока. Многие производители металлических труб испытывают огромное давление, стремясь максимизировать время безотказной работы для получения максимальной прибыли, и у них остается мало ценного времени на плановое техническое обслуживание.
В наши дни для отрасли не существует идеального сценария. Материалы дороги, а частичные поставки — не редкость. Сейчас, как никогда, производителям труб необходимо максимально увеличить время безотказной работы и сократить количество брака, а получение частичных поставок означает сокращение времени безотказной работы. Более короткие производственные циклы означают более частые переналадки, что неэффективно с точки зрения использования времени и рабочей силы.
«Сейчас время производства имеет первостепенное 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, выявились некоторые повторяющиеся темы:
Для обеспечения максимальной эффективности работы предприятия необходимо оптимизировать десятки факторов, большинство из которых взаимодействуют друг с другом, поэтому оптимизация производственных процессов — задача непростая. Священное слово бывшего обозревателя журнала The Tube & Pipe Journal Бада Грэма дает некоторое представление об этом: «Трубопрокатный стан — это держатель инструмента». Запомнив эту цитату, можно упростить задачу. Понимание того, для чего нужен каждый инструмент, как он работает и как взаимодействует с другими инструментами, составляет примерно треть успеха. Поддержание всего оборудования в исправном состоянии и правильной настройке — еще треть. Последняя треть включает в себя программы обучения операторов, стратегии устранения неполадок и специфические рабочие процедуры, уникальные для каждой трубы или производителя труб.
Главным критерием эффективной работы мельницы является ее независимость от сырья. Для достижения максимальной производительности мельницы необходимо получить максимальную отдачу от каждого рулона, подаваемого в мельницу. Все начинается с решения о покупке.
Длина рулона. Нельсон Эбби, директор компании Fives Bronx Inc. Abbey Products, сказал: «Трубопрокатные станы процветают, когда рулон имеет максимальную длину. Обработка более коротких рулонов означает обработку большего количества концов рулона. Каждый конец рулона требует стыковой сварки, а каждая стыковая сварка приводит к образованию отходов».
Сложность заключается в том, что катушки максимально возможной длины можно продавать по завышенной цене. Более короткие катушки могут быть доступны по более выгодным ценам. Агенты по закупкам, возможно, хотят сэкономить, но это противоречит точке зрения персонала производственного цеха. Практически все, кто управляет заводом, согласны с тем, что разница в цене должна быть значительной, чтобы компенсировать производственные потери, связанные с дополнительными остановками производства.
По словам Эбби, еще одним важным фактором является производительность разматывателя и любые другие ограничения на входном участке прокатного стана. Возможно, потребуется инвестировать в более производительное входное оборудование для обработки более крупных и тяжелых рулонов, чтобы воспользоваться преимуществами приобретения рулонов большего размера.
Также важен тип продольно-резательного станка, независимо от того, выполняется ли резка собственными силами или по заказу стороннего исполнителя. Продольно-резательные станки имеют максимальный вес и диаметр, с которыми они могут работать, поэтому подбор оптимального соответствия между рулонами и станками имеет решающее значение для максимизации производительности.
Вкратце, это взаимодействие четырех факторов: размера и веса рулона, необходимой ширины резака, производительности резака и производительности входного оборудования.
Ширина и состояние рулона. В цеху само собой разумеется, что рулоны должны иметь правильную ширину и толщину для изготовления продукции, но ошибки время от времени случаются. Операторы прокатного стана часто могут компенсировать немного меньшую или слишком большую ширину полосы, но это лишь вопрос степени. Тщательное внимание к ширине разрезанных полос имеет решающее значение.
Состояние кромки полосы также является наиболее важным вопросом. По словам Майкла Стрэнда, президента T&H Lemont, равномерная обработка кромки без заусенцев и других неровностей имеет решающее значение для поддержания стабильного сварного шва по всей длине полосы. Первоначальная намотка, резка и перемотка также играют важную роль. Рулоны, с которыми обращались небрежно, могут изгибаться, что создает проблемы. Процесс формования, разработанный инженерами-изготовителями прокатных матриц, начинается с плоской полосы, а не с изогнутой.
Примечания к инструменту. «Хорошая конструкция пресс-формы максимизирует 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 прокатного инструмента различаются по способу обработки труб и, следовательно, своей продукции. Выход годной продукции также варьируется.
«Радиус поверхности валка постоянно меняется, поэтому скорость вращения инструмента изменяется по всей его поверхности», — сказал он. Конечно, труба проходит через прокатный стан только с одной скоростью. Поэтому конструкция влияет на выход годной продукции. Некачественная конструкция приводит к потерям материала, когда инструмент новый, и ситуация только ухудшается по мере износа инструмента, добавил он.
Для компаний, которые не ограничиваются обучением и техническим обслуживанием, разработка стратегии оптимизации эффективности производства начинается с основ.
«Независимо от типа завода и производимой им продукции, у всех заводов есть две общие черты — операторы и рабочие процедуры», — сказал Эбби. По его словам, обеспечение максимально стабильной работы завода зависит от стандартизированного обучения и соблюдения письменных процедур. Несоответствия в обучении могут привести к различиям в настройке и устранении неполадок.
Чтобы максимально эффективно использовать оборудование на предприятии, каждый оператор, от смены к смене, должен применять единые процедуры настройки и устранения неполадок. Любые различия в процедурах обычно являются следствием недопонимания, вредных привычек, упрощений и обходных путей. Это всегда затрудняет эффективную работу предприятия. Эти проблемы могут быть как внутренними, так и возникшими при найме квалифицированных операторов у конкурентов, но источник проблемы не имеет значения. Последовательность имеет ключевое значение, в том числе и для операторов с опытом.
«На обучение оператора трубопрокатного стана уходят годы, и на универсальный план полагаться нельзя», — сказал Странд. «Каждой компании нужна программа обучения, которая подходит именно для ее завода и ее производственных процессов».
«Три ключевых фактора эффективной работы — это техническое обслуживание оборудования, обслуживание расходных материалов и калибровка», — сказал Дэн Вентура, президент компании Ventura & Associates. «В машине много движущихся частей — будь то сама мельница, периферийные устройства на входном или выходном конце, или рабочий стол, или что-либо еще, — и регулярное техническое обслуживание важно для поддержания машины в отличном состоянии».
Стрэнд соглашается: «Всё начинается с программы профилактического технического обслуживания, — сказал он. — Это наилучшая возможность для прибыльной работы завода. Если производитель труб реагирует только на чрезвычайные ситуации, он выходит из-под контроля. Он оказывается во власти следующего кризиса».
«Каждый элемент оборудования на заводе должен быть выровнен, — сказал Вентура. — В противном случае завод будет бороться сам с собой».
«Во многих случаях, когда валки отслуживают свой срок, они упрочняются и в конечном итоге трескаются», — сказал Вентура.
«Если валки не содержать в хорошем состоянии и не проводить регулярное техническое обслуживание, то им потребуется экстренный ремонт», — говорит Вентура. По его словам, если за инструментами не следить, для их ремонта потребуется удалить в два-три раза больше материала, чем обычно. Кроме того, это занимает больше времени и обходится дороже.
Инвестиции в резервные инструменты могут помочь предотвратить чрезвычайные ситуации, отметил Странд. Если инструмент часто используется в течение длительного времени, потребуется больше запасных частей, чем инструмент, используемый нечасто в течение короткого времени. Функциональность инструмента также влияет на уровень запаса. Ребра могут отвалиться от инструмента для оребрения, а сварочные валки могут пострадать от нагрева сварочной камеры, — проблемы, которые не затрагивают формовочные и калибровочные валки.
«Регулярное техническое обслуживание полезно для оборудования, а правильная центровка полезна для производимой им продукции», — сказал он. Если этим пренебрегать, работники завода тратят все больше и больше времени, пытаясь наверстать упущенное. Это время можно использовать для производства качественной, пользующейся большим спросом продукции. Эти два фактора настолько важны и часто упускаются из виду, что, по мнению Вентуры, они предоставляют наилучшую возможность максимально эффективно использовать завод, максимизировать выход продукции и сократить количество брака.
Вентура сравнивает техническое обслуживание мельниц и расходных материалов с техническим обслуживанием автомобилей. Никто не будет ездить на машине десятки тысяч километров между заменами масла с голыми шинами. Это приведет к дорогостоящим решениям или разрушению, даже для плохо обслуживаемых предприятий.
По его словам, также необходима регулярная проверка инструмента после каждого цикла обработки. Инструменты для осмотра могут выявлять такие проблемы, как тонкие линейные трещины. Подобные повреждения обнаруживаются сразу после извлечения инструмента из прокатного стана, а не непосредственно перед его установкой для следующего цикла, что позволяет максимально эффективно использовать время для изготовления сменного инструмента.
«Некоторые компании работают вопреки плановым закрытиям», — сказал Грин. Он понимал, что в такой ситуации будет сложно соблюсти плановое закрытие, но отметил, что это очень опасно. Судоходные и грузовые компании настолько перегружены или испытывают нехватку персонала, или и то, и другое, что доставка в наши дни задерживается.
«Если что-то сломается на заводе, и вам придётся заказывать замену, как вы будете это доставлять?» — спросил он. Конечно, авиаперевозка всегда возможна, но это может значительно увеличить стоимость доставки.
Техническое обслуживание прокатных станов — это не просто следование графику технического обслуживания, а координация графика технического обслуживания с производственным графиком.
Во всех трех областях – производстве, устранении неполадок и техническом обслуживании – важны как широта, так и глубина опыта. Уоррен Уитман, вице-президент подразделения штамповочного производства компании T&H Lemont, отметил, что компании, имеющие всего один или два прокатных стана для производства собственных труб, часто имеют меньше сотрудников, занимающихся обслуживанием станов и штампов. Даже если персонал по техническому обслуживанию обладает необходимыми знаниями, небольшие отделы имеют меньше опыта, чем крупные, что ставит меньший штат сотрудников в невыгодное положение. Если у компании нет инженерного отдела, отделу технического обслуживания приходится самостоятельно заниматься поиском и устранением неисправностей и ремонтом.
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 накопленные знания, которые когда-то сотрясали компании, иссякают. Хотя многие производители ламп по-прежнему могут рассчитывать на консультации и советы поставщиков оборудования, даже эта экспертиза уже не так распространена, как раньше, и сокращается.
Процесс сварки так же важен, как и любой другой процесс, происходящий при производстве труб, и роль сварочного аппарата невозможно переоценить.
Индукционная сварка. «Сегодня около двух третей наших заказов приходится на модернизацию», — сказал Прасек. — «Обычно они заменяют старые, проблемные сварочные аппараты. В настоящее время основным фактором является производительность».
Он сказал, что многие отставали от графика из-за задержки поставок сырья. «Обычно, когда материал наконец поступает, сварщик выходит из строя», — сказал он. Удивительно большое количество производителей труб даже используют оборудование, основанное на вакуумной трубчатой ​​технологии, а это значит, что для обслуживания они используют оборудование, которому не менее 30 лет. Знания по обслуживанию такого оборудования невелики, а найти сами трубки для замены сложно.
Проблема для производителей труб, которые все еще их используют, заключается в том, как они стареют. Они не выходят из строя катастрофически, а медленно разрушаются. Одно из решений — использовать меньше сварочного тепла и работать на более низкой скорости прокатного стана для компенсации, что позволяет легко избежать капитальных затрат на приобретение нового оборудования. Это создает ложное ощущение, что все в порядке.
По словам Прасека, инвестиции в новый источник питания для индукционной сварки могут значительно сократить потребление электроэнергии на предприятии. Некоторые штаты, особенно с большим населением и перегруженными энергосетями, предлагают щедрые налоговые льготы на приобретение энергоэффективного оборудования. Вторая мотивация для инвестиций в новые продукты — это потенциал новых производственных возможностей, добавил он.
«Новый сварочный аппарат зачастую эффективнее старого, и он может сэкономить тысячи долларов за счет увеличения сварочной мощности без модернизации электросети», — сказал Прасек.
Важно также правильно расположить индукционную катушку и резистор. Джон Холдерман, генеральный директор компании EHE Consumables, говорит, что правильно подобранная и установленная индукционная катушка имеет оптимальное положение относительно сварочного ролика и должна обеспечивать надлежащий и постоянный зазор вокруг трубки. При неправильной установке катушка преждевременно выйдет из строя.
Задача блокировщика проста – он блокирует поток электрического тока, направляя его к краю полосы, – и, как и во всем остальном на прокатном стане, его позиционирование имеет решающее значение, говорит он. Правильное местоположение – в вершине сварного шва, но это не единственное, что следует учитывать. Установка имеет решающее значение. Если он закреплен на оправке, которая недостаточно жесткая, чтобы его поддерживать, положение блокировщика может измениться, он фактически будет тянуть внутренний диаметр вдоль дна трубы.
Использование современных тенденций в разработке сварочных материалов позволяет концепции разъемной катушки существенно повлиять на время безотказной работы прокатного стана.
«В прокатных станах большого диаметра давно используются конструкции с разъемной катушкой», — сказал Холдеман. «Замена одного куска индукционной катушки требует разрезания трубы, замены катушки и повторной нарезки резьбы», — добавил он. Конструкция с разъемной катушкой состоит из двух частей, что экономит ваше время и силы.
«Их использовали на крупных прокатных станах, но для применения этого принципа к небольшим катушкам потребовались сложные инженерные решения», — сказал он. «Производителю еще меньше работы. Небольшие двухкомпонентные катушки имеют специализированные крепежные элементы и продуманную конструкцию зажимов», — добавил он.
Что касается процесса охлаждения засорителя, у производителей труб есть два традиционных варианта: центральная система охлаждения завода или отдельная специализированная система водоснабжения, которая может быть дорогостоящей.
«Лучше всего охлаждать резистор чистой охлаждающей жидкостью», — сказал Холдерман. По этой причине небольшие инвестиции в специальную систему фильтрации дроссельной заслонки для охлаждающей жидкости мельницы могут значительно увеличить срок службы дросселя.
Охлаждающая жидкость мельницы часто используется на дросселе, но она собирает металлическую пыль. Несмотря на все усилия по улавливанию пыли в центральном фильтре или с помощью центральной магнитной системы, некоторые люди объезжают препятствие и находят путь к нему. Это не место для металлических порошков.
«Они нагреваются в индукционном поле и прожигают 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».