Framgångsrik och effektiv tillverkning av rör eller rörledningar kräver optimering av 10 000 detaljer, inklusive underhåll av utrustningen. Med tanke på de många rörliga delarna i varje kvarntyp och varje kringutrustning är det ingen lätt uppgift att följa tillverkarens rekommenderade förebyggande underhållsschema. Foto: T & H Lemont Inc.
Redaktörens anmärkning: Detta är den första delen i en tvådelad serie om optimering av rörverksdrift. Läs den andra delen.
Tillverkning av rörformiga produkter kan vara mödosamt, även under de bästa omständigheter. Fabriker är komplexa, kräver mycket regelbundet underhåll, och beroende på vad de producerar är konkurrensen hård. Många tillverkare av metallrör är under enorm press att maximera drifttiden för att maximera intäkterna, med lite värdefull tid för rutinmässigt underhåll.
Det finns inget bästa tänkbara scenario för branschen nuförtiden. Material är dyra och delleveranser är inte ovanliga. Nu mer än någonsin behöver rörproducenter maximera drifttiden och minska kassation, och att ta emot delleveranser innebär minskad drifttid. Kortare serier innebär tätare byten, vilket inte är en effektiv användning av tid eller arbetskraft.
”Produktionstiden är begränsad just nu”, säger Mark Prasek, försäljningschef för nordamerikanska slangar på EFD Induction.
Samtal med branschexperter om tips och strategier för att få ut det mesta av din anläggning avslöjade några återkommande teman:
Att driva en anläggning med maximal effektivitet innebär att optimera dussintals faktorer, varav de flesta samverkar med andra, så att optimera anläggningens drift är inte nödvändigtvis lätt. Det heliga budskapet från den tidigare krönikören för The Tube & Pipe Journal, Bud Graham, ger lite perspektiv: ”En rörfräs är en verktygshållare.” Att komma ihåg detta citat hjälper till att hålla saker och ting enkla. Att förstå vad varje verktyg gör, hur det fungerar och hur varje verktyg samverkar med andra verktyg är ungefär en tredjedel av arbetet. Att hålla allt underhållet och i linje är ytterligare en tredjedel av arbetet. Den sista tredjedelen involverar operatörsutbildningsprogram, felsökningsstrategier och specifika driftsprocedurer som är unika för varje rör eller rörproducent.
Den primära faktorn för att driva en kvarn effektivt är att vara oberoende av kvarnen. Det är råmaterialet. Att få maximal produktion från kvarnen innebär att få maximal produktion från varje spole som matas till kvarnen. Det börjar med ett köpbeslut.
spollängd. Nelson Abbey, chef för Fives Bronx Inc. Abbey Products, sa: ”Rörverk trivs när spolarna är som längst. Bearbetning av kortare spolar innebär bearbetning av fler spoländar. Varje spolände kräver en stumsvets. Varje stumsvets producerar skrot.”
Svårigheten här är att så långa spolar som möjligt kan säljas till ett högre pris. Kortare spolar kan finnas tillgängliga till bättre priser. Inköpare kanske vill spara pengar, men detta är oförenligt med personalens synvinkel på tillverkningsgolvet. Nästan alla som driver en fabrik skulle hålla med om att prisskillnaden skulle behöva vara betydande för att kompensera för produktionsförlusterna i samband med ytterligare fabriksnedstängningar.
En annan faktor att beakta, sa Abbey, är avhaspelarens kapacitet och eventuella andra begränsningar vid valsverkets ingångsände. Det kan vara nödvändigt att investera i ingångsutrustning med högre kapacitet för att hantera större, tyngre coils för att dra nytta av fördelarna med att köpa större coils.
Skärmaskinen är också en faktor, oavsett om skärningen görs internt eller outsourcas. Skärmaskiner har den största vikten och diametern de kan hantera, så att få bästa möjliga matchning mellan spolar och skärmaskiner är avgörande för att maximera genomströmningen.
Sammanfattningsvis är det ett samspel mellan fyra faktorer: spolens storlek och vikt, slitsmaskinens nödvändiga bredd, slitsmaskinens kapacitet och inloppsutrustningens kapacitet.
Spolbredd och skick. I verkstaden är det självklart att spolarna måste ha rätt bredd och rätt tjocklek för att tillverka en produkt, men misstag händer då och då. Valsoperatörer kan ofta kompensera för bandbredder som är något för små eller för stora, men det är bara en gradfråga. Noggrann uppmärksamhet på bredden på slitsformarna är avgörande.
Remsan är också den viktigaste frågan. En jämn kantpresentation, utan grader eller andra inkonsekvenser, är avgörande för att bibehålla jämna svetsar längs bandlängderna, säger Michael Strand, VD för T&H Lemont. Initial lindning, skärning och omlindning spelar också roll. Spolar som inte har hanterats varsamt kan böjas, vilket är problematiskt. Formningsprocessen som utvecklats av valsningsingenjörerna börjar med ett platt band snarare än ett böjt band.
Verktygsanvisningar ”Bra formdesign maximerar genomströmningen”, säger Stan Green, VD för SST Forming Roll Inc. Han påpekar att det inte finns någon enskild strategi för rörformning, och därför ingen enskild strategi för formdesign. Leverantörer av valsverktyg varierar i hur de bearbetar rör och därmed sina produkter. Utbytet varierar också.
”Valsytans radie förändras ständigt, så verktygets rotationshastighet ändras över verktygsytan”, sa han. Naturligtvis går röret bara genom fräsen med en hastighet. Därför påverkar designen utbytet. Dålig design slösar material när verktyget är nytt, och det blir bara värre när verktyget slits ut, tillade han.
För företag som inte håller sig till utbildnings- och underhållsrutinen börjar utvecklingen av en strategi för att optimera anläggningens effektivitet med grunderna.
”Oavsett fabrikens stil och de produkter den tillverkar har alla fabriker två saker gemensamt – operatörerna och driftsrutinerna”, sa Abbey. Att driva en fabrik så konsekvent som möjligt handlar om att tillhandahålla standardiserad utbildning och följa skriftliga rutiner, sa han. Inkonsekvenser i utbildningen kan leda till skillnader i installation och felsökning.
För att få ut det mesta av en anläggning, från operatör till operatör, skift till skift, måste varje operatör använda konsekventa installations- och felsökningsprocedurer. Eventuella skillnader i procedurer beror vanligtvis på missförstånd, dåliga vanor, genvägar och lösningar. Dessa gör det alltid svårt att driva anläggningen effektivt. Dessa problem kan vara egna eller uppstå när utbildade operatörer anställs från konkurrenter, men källan spelar ingen roll. Konsekvens är nyckeln, inklusive operatörer som har erfarenhet.
”Det tar år att utbilda en rörverksoperatör, och man kan verkligen inte lita på en universallösning”, sa Strand. ”Varje företag behöver ett utbildningsprogram som passar deras fabrik och deras egen verksamhet.”
”De tre nycklarna till effektiv drift är maskinunderhåll, underhåll av förbrukningsvaror och kalibrering”, säger Dan Ventura, VD för Ventura & Associates. ”En maskin har många rörliga delar – oavsett om det är själva kvarnen eller kringutrustning på inlopps- eller utloppsänden, eller slagbordet, eller vad det nu är – och regelbundet underhåll är viktigt för att hålla maskinen i toppskick.”
Strand håller med. ”Att använda ett förebyggande underhållsprogram för inspektion är där allt börjar”, ​​sa han. ”Det erbjuder den bästa möjligheten att driva en fabrik lönsamt. Om en rörproducent bara reagerar på nödsituationer är den utom kontroll. Den är i nästa kris händer.”
”Varje utrustningsdel på kvarnen måste vara i linje”, sa Ventura. ”Annars kommer fabriken att bekämpa sig själv.”
"I många fall, när rullar överskrider sin livslängd, härdar de och spricker så småningom", sa Ventura.
”Om rullarna inte hålls i gott skick med regelbundet underhåll, behöver de akut underhåll”, säger Ventura. Om verktygen försummas skulle reparationen kräva att två till tre gånger så mycket material avlägsnas som de annars skulle behöva avlägsna, sa han. Det tar också längre tid och kostar mer.
Att investera i reservverktyg kan bidra till att förhindra nödsituationer, noterade Strand. Om verktyget används ofta för långvarig drift kommer fler reservdelar att krävas än ett verktyg som används sällan för kortvarig drift. Verktygets funktion påverkar också reservnivån. Flänsar kan lossna från flänsverktyget och svetsvalsar kan påverkas av värmen från svetslådan, problem som inte plågar formnings- och dimensioneringsvalsar.
”Regelbundet underhåll är bra för utrustningen, och korrekt inriktning är bra för de produkter den tillverkar”, sa han. Om dessa ignoreras lägger fabriksanställda mer och mer tid på att försöka kompensera för det. Denna tid kan användas för att tillverka bra, bästsäljande produkter. Dessa två faktorer är så viktiga och ofta förbisedda att de, enligt Venturas uppfattning, erbjuder den bästa möjligheten att få ut det mesta av anläggningen, maximera avkastningen och minska kassation.
Ventura likställer underhåll av kvarnar och förbrukningsartiklar med bilunderhåll. Ingen kommer att köra bil i tiotusentals mil mellan oljebyten med bara däck. Detta kommer att leda till dyra lösningar eller förstörelse, även för dåligt underhållna anläggningar.
Regelbunden inspektion av verktyget efter varje körning är också nödvändig, sa han. Inspektionsverktyg kan avslöja problem som fina sprickor. Sådana skador upptäcks så snart verktyget tas bort från fräsen, snarare än omedelbart innan verktyget installeras för nästa körning, vilket ger mest tid att tillverka ett ersättningsverktyg.
"Vissa företag arbetar med planerade stängningar", sa Green. Han visste att det skulle vara svårt att följa en planerad nedstängning i den här situationen, men han påpekade att det var mycket farligt. Frakt- och transportföretag är så överfulla eller underbemannade, eller båda, att leveranserna inte sker i tid nuförtiden.
”Om något går sönder på fabriken och ni måste beställa en ersättning, vad ska ni göra för att få det levererat?” frågade han. Naturligtvis är flygfrakt alltid ett alternativ, men det kan öka fraktkostnaden.
Underhåll av valsar och valsar handlar om mer än att bara följa ett underhållsschema, utan att samordna underhållsschemat med produktionsschemat.
Inom alla tre områden – drift, felsökning och underhåll – spelar erfarenhetsbredd och -djup roll. Warren Wheatman, vice vd för T&H Lemonts affärsenhet för verktyg, sa att företag som bara har en eller två fabriker för att producera sina egna rör ofta har färre personer som är dedikerade till underhåll av verktyg och verktyg. Även om underhållspersonalen är kunnig har små avdelningar mindre erfarenhet än större underhållsavdelningar, vilket försätter den mindre personalen i en nackdel. Om företaget inte har en teknisk avdelning måste underhållsavdelningen göra felsökning och reparationer själva.
Strand tillade att utbildning för drift- och underhållsavdelningar nu är viktigare än någonsin. Vågen av pensioneringar i samband med åldrande babyboomers innebär att den stamkunskap som en gång skakade företag håller på att sina ut. Även om många rörtillverkare fortfarande kan förlita sig på konsultation och rådgivning från utrustningsleverantörer, är inte ens denna expertis lika omfattande som den en gång var och krymper.
Svetsprocessen är lika viktig som alla andra processer som sker vid tillverkning av ett rör eller rör, och svetsmaskinens roll kan inte överskattas.
Induktionssvetsning. ”Idag gäller ungefär två tredjedelar av våra beställningar eftermonteringar”, sa Prasek. ”De ersätter vanligtvis gamla, problematiska svetsar. Genomströmningen är den viktigaste drivkraften just nu.”
Han sa att många låg efter med åtta mål eftersom råmaterialet kom sent. ”Vanligtvis när materialet äntligen kommer ut, går svetsaren sönder”, sa han. Ett överraskande antal rörtillverkare använder till och med maskiner baserade på vakuumrörsteknik, vilket innebär att de använder maskiner som är minst 30 år gamla för underhåll. Servicekunskapen för sådana maskiner är inte omfattande, och ersättningsrören i sig är svåra att hitta.
Utmaningen för rörtillverkare som fortfarande använder dem är hur de åldras. De går inte katastrofalt sönder, utan bryts ner långsamt. En lösning är att använda mindre svetsvärme och köra kvarnen med en lägre hastighet för att kompensera, vilket enkelt kan undvika kapitalutlägget för att investera i en ny maskin. Detta skapar en falsk känsla av att allt är bra.
Att investera i en ny induktionssvetsströmkälla kan minska anläggningens elförbrukning avsevärt, sa Prasek. Vissa stater – särskilt de med stor befolkning och ansträngda elnät – erbjuder generösa skatterabatter på inköp av energieffektiv utrustning. En andra motivation för att investera i nya produkter är potentialen för nya produktionsmöjligheter, tillade han.
”Vanligtvis är en ny svetsenhet mycket effektivare än en äldre, och den kan spara tusentals dollar genom att ge mer svetskapacitet utan att uppgradera elförsörjningen”, sa Prasek.
Justeringen av induktionsspolen och motståndet är också viktig. John Holderman, VD för EHE Consumables, säger att en korrekt vald och installerad induktionsspole har en optimal position i förhållande till svetsvalsen, och den måste bibehålla korrekt och jämn frigång runt röret. Om den är felaktigt inställd kommer spolen att sluta fungera i förtid.
Blockerns uppgift är enkel – den blockerar flödet av elektrisk ström och riktar den mot bandets kant – och precis som med allt annat på fräsen är placeringen avgörande, säger han. Rätt plats är vid svetsens spets, men det är inte den enda faktorn. Installationen är avgörande. Om den är fäst vid en dorn som inte är tillräckligt styv för att stödja den, kan blockerns position ändras, den drar faktiskt invändiga öppningen längs rörets botten.
Genom att dra nytta av trender inom svetsförbrukningsdesign kan konceptet med delade spolar ha en betydande inverkan på drifttiden för fabriken.
”Kvarnar med stor diameter har länge använt delade spolkonstruktioner”, sa Haldeman. ”Att byta ut en enda induktionsspole kräver att röret kapas, spolen byts ut och omgängas”, sa han. Den delade spolkonstruktionen finns i två delar, vilket sparar all din tid och ansträngning.
”De har använts i stora valsverk, men det krävdes en del avancerad ingenjörskonst för att tillämpa den här principen på små spolar”, sa han. Ännu mindre arbete för tillverkaren. ”Små tvådelade spolar har specialiserad hårdvara och smart utformade klämmor”, sa han.
När det gäller kylprocessen för blockeraren har rörtillverkare två traditionella alternativ: ett centralt kylsystem i fabriken eller ett separat dedikerat vattensystem, vilket kan vara dyrt.
”Det är bäst att kyla motståndet med ren kylvätska”, sa Holderman. Av denna anledning kan en liten investering i ett dedikerat chokefiltersystem för kvarnens kylvätska avsevärt öka chokelivslängden.
Kvarnens kylvätska används ofta på choken, men kvarnens kylvätska samlar upp fina metallpartiklar. Trots alla ansträngningar att fånga fina partiklar i ett centralt filter eller fånga dem med ett centralt magnetsystem, lyckas vissa personer komma förbi hindret. Detta är inte rätt plats för metallpulver.
"De värms upp i induktionsfältet och bränner sig in i motståndshöljet och ferriten, vilket orsakar för tidigt fel och sedan stängs av för att ersätta motståndet", sa Holderman. "De byggs också upp på induktionsspolarna och orsakar så småningom skador från ljusbågar där också."