Успішне та ефективне виробництво труб вимагає оптимізації 10 000 деталей, включаючи технічне обслуговування обладнання. Враховуючи безліч рухомих частин у кожному типі заводу та кожному елементі периферійного обладнання, дотримання рекомендованого виробником графіка профілактичного обслуговування є непростим завданням. Фото: T & H Lemont Inc.
Примітка редактора: Це перша частина серії з двох частин про оптимізацію операцій трубопрокатного заводу. Прочитайте другу частину.
Виробництво трубних виробів може бути трудомістким, навіть за найкращих обставин. Заводи є складними, потребують багато регулярного технічного обслуговування, і залежно від того, що вони виробляють, конкуренція жорстка. Багато виробників металевих труб перебувають під величезним тиском, щоб максимізувати час безвідмовної роботи для збільшення доходу, маючи мало цінного часу для планового технічного обслуговування.
На сьогоднішній день для галузі не існує найкращого сценарію. Матеріали дорогі, а часткові поставки не є рідкістю. Зараз, як ніколи раніше, виробникам труб потрібно максимізувати час безвідмовної роботи та зменшити кількість браку, а отримання часткових поставок означає скорочення часу безвідмовної роботи. Коротші партії означають частіші заміни, що не є ефективним використанням часу чи праці.
«Час виробництва зараз дуже обмежений», — сказав Марк Прасек, менеджер з продажу труб у Північній Америці в EFD Induction.
Розмови з галузевими експертами щодо порад та стратегій для максимального використання вашого заводу виявили деякі повторювані теми:
Робота заводу з максимальною ефективністю означає оптимізацію десятків факторів, більшість з яких взаємодіють один з одним, тому оптимізація роботи заводу не обов'язково є легкою. Святе слово колишнього колумніста The Tube & Pipe Journal Бада Грема пропонує певний погляд на це питання: «Трубопрокатний стан – це тримач інструменту». Запам'ятовування цієї цитати допомагає спростити речі. Розуміння того, що робить кожен інструмент, як він працює та як кожен інструмент взаємодіє з іншими інструментами, – це приблизно третина справи. Підтримка всього в належному стані та вирівнювання – це ще одна третина. Остання третина включає програми навчання операторів, стратегії усунення несправностей та конкретні операційні процедури, унікальні для кожної труби або виробника труб.
Основним міркуванням для ефективної роботи млина є незалежність від млина, а саме сировина. Отримання максимальної продуктивності млина означає отримання максимальної продуктивності з кожного котушки, що подається на млин. Все починається з рішення про покупку.
довжина котушки. Нельсон Аббі, директор Fives Bronx Inc. Abbey Products, сказав: «Трубопрокатні заводи процвітають, коли котушки найдовші. Обробка коротших котушок означає обробку більшої кількості кінців котушки. Кожен кінець котушки потребує стикового зварного шва. Кожне стикове зварне шво утворює брак».
Складність полягає в тому, що якомога довші котушки можна продавати з преміум-цінами. Коротші котушки можуть бути доступні за кращими цінами. Агенти із закупівель можуть захотіти заощадити трохи грошей, але це не узгоджується з точкою зору персоналу виробничого цеху. Майже кожен, хто керує заводом, погодиться, що різниця в ціні має бути значною, щоб компенсувати виробничі втрати, пов'язані з додатковими зупинками заводів.
Ще одним фактором, за словами Аббі, є потужність розмотувача та будь-які інші обмеження на вході в стан. Можливо, знадобиться інвестувати у вхідне обладнання більшої продуктивності для обробки більших і важчих рулонів, щоб скористатися перевагами придбання більших рулонів.
Різальна машина також є важливим фактором, незалежно від того, чи виконується різання власними силами, чи залучається стороння компанія. Різальні машини мають найбільшу вагу та діаметр, з якими вони можуть впоратися, тому найкраще поєднання рулонів та різальних машин має вирішальне значення для максимізації пропускної здатності.
Коротко кажучи, це взаємодія чотирьох факторів: розміру та ваги котушки, необхідної ширини різального апарату, його продуктивності та продуктивності вхідного обладнання.
Ширина та стан рулону. У цеху само собою зрозуміло, що рулони повинні мати правильну ширину та правильний калібр для виготовлення продукту, але час від часу трапляються помилки. Оператори прокатних верстатів часто можуть компенсувати ширину смуги, яка трохи замала або завелика, але це лише питання ступеня. Пильна увага до ширини щілинних муль є критично важливою.
Стан кромки смуги також є найважливішим питанням. За словами Майкла Стренда, президента T&H Lemont, стабільне положення кромки, без задирок чи будь-яких інших невідповідностей, має вирішальне значення для підтримки рівномірних зварних швів уздовж смуги. Також важливе значення мають початкове змотування, розрізання та перемотування. Котушки, з якими не поводилися ретельно, можуть зігнутися, що створює проблеми. Процес формування, розроблений інженерами-фільтрами, починається з плоскої смуги, а не з криволінійної.
Примітки щодо інструменту. «Хороший дизайн прес-форми максимізує продуктивність», – сказав Стен Грін, генеральний менеджер SST Forming Roll Inc. Він зазначає, що не існує єдиної стратегії формування труб, а отже, немає єдиної стратегії для проектування прес-форм. Постачальники вальцьового інструменту різняться за способами обробки труб, а отже, і за продукцією. Вихідність продукції також різниться.
«Радіус поверхні валку постійно змінюється, тому швидкість обертання інструменту змінюється по всій поверхні інструменту», – сказав він. Звісно, ​​труба проходить через стан лише з однією швидкістю. Тому конструкція впливає на вихід продукції. Погана конструкція призводить до марнування матеріалу, коли інструмент новий, і ситуація лише погіршується, коли інструмент зношується, додав він.
Для компаній, які не дотримуються плану навчання та технічного обслуговування, розробка стратегії оптимізації ефективності виробництва починається з основ.
«Незалежно від стилю фабрики та продукції, яку вона виробляє, всі фабрики мають дві спільні риси — операторів та операційні процедури», — сказав Аббі. За його словами, максимально послідовне управління фабрикою полягає у забезпеченні стандартизованого навчання та дотриманні письмових процедур. Невідповідності в навчанні можуть призвести до відмінностей у налаштуванні та усуненні несправностей.
Щоб отримати максимальну віддачу від заводу, від оператора до оператора, від зміни до зміни, кожен оператор повинен використовувати послідовні процедури налаштування та усунення несправностей. Будь-які процедурні відмінності зазвичай є результатом непорозумінь, поганих звичок, скорочень та обхідних шляхів. Це завжди ускладнює ефективну роботу заводу. Ці проблеми можуть бути внутрішньовиробничими або виникнути, коли навчених операторів наймають у конкурентів, але джерело не має значення. Послідовність є ключовою, включаючи операторів, які приносять досвід.
«Навчання оператора трубного заводу займає роки, і ви дійсно не можете покладатися на універсальний план», – сказав Стренд. «Кожній компанії потрібна програма навчання, яка відповідає її заводу та її власним операціям».
«Три ключі до ефективної роботи – це технічне обслуговування машини, технічне обслуговування витратних матеріалів та калібрування», – сказав Ден Вентура, президент Ventura & Associates. «Машина має багато рухомих частин – чи то сама млин, чи периферійні пристрої на вхідному чи вихідному кінці, чи то подрібнювальний стіл, чи щось інше – і регулярне технічне обслуговування важливе для підтримки машини в ідеальному стані».
Стренд погоджується. «Використання програми профілактичного обслуговування – це те, з чого все починається», – сказав він. «Це найкраща можливість для прибуткового ведення заводу. Якщо виробник труб реагує лише на надзвичайні ситуації, він виходить з-під контролю. Він опиняється на милості наступної кризи».
«Кожне обладнання на заводі має бути вирівняне», – сказав Вентура. «Інакше завод буде боротися сам із собою».
«У багатьох випадках, коли термін служби рулонів перевищує свій, вони тверднуть і зрештою тріскаються», – сказав Вентура.
«Якщо рулони не підтримуються в належному стані за допомогою регулярного обслуговування, то їм потрібне екстрене обслуговування», — каже Вентура. Якщо інструментами нехтувати, їх ремонт вимагатиме видалення вдвічі-втричі більшої кількості матеріалу, ніж довелося б видалити в іншому випадку, сказав він. Це також займає більше часу та коштує дорожче.
Странд зазначив, що інвестування в резервні інструменти може допомогти запобігти надзвичайним ситуаціям. Якщо інструмент часто використовується для тривалої роботи, знадобиться більше запасних частин, ніж для інструменту, який рідко використовується для короткочасної роботи. Функція інструменту також впливає на рівень резерву. Ребра можуть відриватися від реберного інструменту, а зварювальні валки можуть постраждати від тепла зварювальної камери, проблеми, які не виникають у формувальних та калібрувальних валках.
«Регулярне технічне обслуговування корисне для обладнання, а правильне вирівнювання корисне для продукції, яку воно виробляє», – сказав він. Якщо це ігнорувати, працівники заводу витрачають все більше часу, намагаючись надолужити згаяне. Цей час можна використати для виробництва якісної, бестселерової продукції. Ці два фактори настільки важливі та часто недооцінювані або ігноруються, що, на думку Вентури, вони пропонують найкращу можливість отримати максимальну віддачу від заводу, максимізувати вихід продукції та зменшити брак.
Вентура прирівнює технічне обслуговування заводів та витратних матеріалів до технічного обслуговування автомобіля. Ніхто не проїжджатиме десятки тисяч миль між замінами оливи з голими шинами. Це призведе до дорогих рішень або руйнування, навіть для погано обслуговуваних заводів.
Також необхідно регулярно перевіряти інструмент після кожного запуску, сказав він. Інструменти для перевірки можуть виявити такі проблеми, як дрібні тріщини. Такі пошкодження виявляються одразу після того, як інструмент виймають з верстата, а не безпосередньо перед його встановленням для наступного запуску, що дає найбільше часу для виготовлення інструменту на заміну.
«Деякі компанії працюють під час запланованого закриття», – сказав Грін. Він знав, що в цій ситуації буде важко дотримуватися запланованого закриття, але зазначив, що це дуже небезпечно. Судноплавні та вантажні компанії настільки переповнені або не мають достатньо персоналу, або й того, й іншого, що поставки зараз не здійснюються вчасно.
«Якщо щось зламається на заводі, і вам доведеться замовити заміну, що ви будете робити, щоб її доставити?» — запитав він. Звичайно, авіаперевезення завжди є варіантом, але це може значно збільшити вартість доставки.
Технічне обслуговування прокатних станів і валків полягає не лише у дотриманні графіка технічного обслуговування, а й у узгодженні графіка технічного обслуговування з графіком виробництва.
У всіх трьох сферах – експлуатації, усуненні несправностей та технічному обслуговуванні – важливий широкий та глибокий досвід. Воррен Вітман, віцепрезидент бізнес-підрозділу штампів компанії T&H Lemont, сказав, що компанії, які мають лише один або два заводи для виробництва власних труб, часто мають менше людей, які займаються технічним обслуговуванням заводів та штампів. Навіть якщо обслуговуючий персонал має необхідні знання, невеликі відділи мають менше досвіду, ніж більші відділи технічного обслуговування, що ставить менший персонал у невигідне становище. Якщо в компанії немає інженерного відділу, відділ технічного обслуговування повинен самостійно виконувати усунення несправностей та ремонт.
Стренд додав, що навчання для відділів експлуатації та технічного обслуговування зараз важливіше, ніж будь-коли. Хвиля виходу на пенсію, пов'язана зі старінням покоління бебі-бумерів, означає, що племінні знання, які колись розгойдували компанії, виснажуються. Хоча багато виробників труб все ще можуть покладатися на консультації та поради постачальників обладнання, навіть цей досвід не такий багатий, як колись, і скорочується.
Процес зварювання так само важливий, як і будь-який інший процес, що відбувається під час виготовлення труби або трубопроводу, і роль зварювального апарату неможливо переоцінити.
Індукційне зварювання. «Сьогодні близько двох третин наших замовлень припадає на модернізацію», – сказав Прасек. «Зазвичай вони замінюють старі, проблемні зварювальні апарати. Продуктивність зараз є основним фактором».
Він сказав, що багато хто відставав від восьми цілей, оскільки сировина надходила пізно. «Зазвичай, коли матеріал нарешті надходить, зварювальний апарат виходить з ладу», – сказав він. Дивовижна кількість виробників труб навіть використовує машини на основі технології вакуумних трубок, а це означає, що вони використовують машини, яким щонайменше 30 років для обслуговування. Знання про обслуговування таких машин не є обширними, а самі запасні трубки важко знайти.
Проблема для виробників труб, які досі їх використовують, полягає в тому, як вони старіють. Вони не виходять з ладу катастрофічно, а повільно деградують. Одним із рішень є використання меншого зварювального тепла та робота верстата на меншій швидкості для компенсації, що може легко уникнути капітальних витрат на інвестування в новий верстат. Це створює хибне відчуття, що все гаразд.
За словами Прасека, інвестування в нове джерело живлення для індукційного зварювання може значно зменшити споживання електроенергії заводом. Деякі штати, особливо ті, що мають велике населення та перевантажені мережі, пропонують щедрі податкові пільги на придбання енергоефективного обладнання. Другою мотивацією для інвестування в нові продукти є потенціал для нових виробничих можливостей, додав він.
«Зазвичай новий зварювальний апарат набагато ефективніший за старий, і він може заощадити тисячі доларів, забезпечуючи більшу зварювальну потужність без модернізації електромережі», – сказав Прасек.
Вирівнювання індукційної котушки та резистора також важливе. Джон Голдерман, генеральний менеджер EHE Consumables, каже, що правильно обрана та встановлена ​​індукційна котушка має оптимальне положення відносно зварювального ролика, і вона повинна підтримувати належний та стабільний зазор навколо трубки. Якщо котушка встановлена ​​неправильно, вона передчасно вийде з ладу.
Робота блокувальника проста – він блокує потік електричного струму, спрямовуючи його до краю смуги – і, як і з усім іншим на станковому верстаті, його позиціонування є критично важливим, каже він. Правильне розташування – на вершині зварного шва, але це не єдиний фактор, який слід враховувати. Встановлення є критично важливим. Якщо його закріпити на оправці, яка недостатньо жорстка, щоб його підтримувати, положення блокувальника може змінитися, він фактично перетягує внутрішній переріз вздовж дна труби.
Використовуючи тенденції в розробці зварювальних матеріалів, концепція розділеної котушки може суттєво вплинути на час безвідмовної роботи зварювального стану.
«На заводах великого діаметра вже давно використовуються конструкції з роздільною котушкою», – сказав Холдеман. «Заміна одного шматка індукційної котушки вимагає розрізання труби, заміни котушки та повторного нарізання різьби», – сказав він. Конструкція з роздільною котушкою складається з двох частин, що економить весь ваш час і зусилля.
«Їх використовували на великих прокатних станах, але знадобилося певних складних інженерних розробок, щоб застосувати цей принцип до невеликих котушок», – сказав він. Ще менше роботи для виробника. «Невеликі двосекційні котушки мають спеціалізоване обладнання та розумно розроблені затискачі», – сказав він.
Щодо процесу охолодження блокувальника, виробники труб мають два традиційні варіанти: центральну систему охолодження на заводі або окрему спеціалізовану систему водопостачання, яка може бути дорогою.
«Найкраще охолоджувати резистор чистою охолоджувальною рідиною», – сказав Голдерман. З цієї причини невеликі інвестиції в спеціальну систему фільтрації дроселя для охолоджувальної рідини млина можуть значно збільшити термін служби дроселя.
Охолоджувальна рідина млина часто використовується на дроселі, але вона збирає металеві дрібні частинки. Незважаючи на всі зусилля уловлювати дрібні частинки в центральному фільтрі або за допомогою центральної магнітної системи, деякі люди проходять повз і знаходять дорогу до перешкоди. Це не місце для металевих порошків.
«Вони нагріваються в індукційному полі та прогорають у корпусі резистора та фериті, що призводить до передчасного виходу з ладу, а потім вимикаються для заміни резистора», – сказав Голдерман. «Вони також накопичуються на індукційних котушках і зрештою також спричиняють пошкодження через дугове утворення там».