Per produrre con successo ed efficientemente un tubo o una tubazione è necessario ottimizzare 10.000 parti, compresa la manutenzione delle apparecchiature.Con molte parti mobili in ogni tipo di mulino e ogni pezzo di attrezzatura periferica, seguire il programma di manutenzione preventiva raccomandato dal produttore è una sfida.Foto: T&H Lemont Inc.
Nota dell'editore.Questa è la prima parte di una serie in due parti sull'ottimizzazione delle prestazioni dei tubi.Leggi la seconda parte.
La produzione di prodotti tubolari è un compito impegnativo anche nelle circostanze più favorevoli.Le fabbriche sono complesse, richiedono una manutenzione regolare e, a seconda di ciò che producono, la concorrenza è agguerrita.Molti produttori di tubi metallici sono sottoposti a forti pressioni per massimizzare i tempi di attività al fine di massimizzare i ricavi, lasciando poco tempo prezioso per la manutenzione programmata.
Le condizioni attuali del settore non sono le migliori.I costi dei materiali sono ridicolmente alti e le consegne parziali non sono rare.Ora più che mai, i produttori di tubi devono massimizzare i tempi di attività e ridurre gli scarti, e ottenere consegne parziali significa tempi di produzione più brevi.Tirature più brevi significano cambi formato più frequenti, il che non rappresenta un uso efficiente del tempo o della manodopera.
"Il tempo è essenziale al giorno d'oggi", afferma Mark Prasek, responsabile vendite tubi e tubature per il Nord America per EFD Induction.
Le conversazioni con esperti del settore su suggerimenti e strategie per ottenere il massimo dalla tua impresa rivelano alcuni temi ricorrenti:
Far funzionare un impianto al massimo dell’efficienza significa ottimizzare decine di fattori, la maggior parte dei quali interagiscono tra loro, quindi ottimizzare le prestazioni dell’impianto non è sempre facile.Una famosa citazione dell’ex editorialista del The Tube & Pipe Journal Bud Graham fornisce alcuni spunti: “Un mulino per tubi è uno scaffale per attrezzi”.Sapere cosa fa ogni strumento, come funziona e come interagisce con gli altri è circa un terzo della strada verso il successo.Assicurarsi che tutto sia supportato e allineato è un altro terzo.L'ultimo terzo è dedicato ai programmi di formazione degli operatori, alle strategie di risoluzione dei problemi e alle procedure operative specifiche uniche per ciascun tubo o produttore di tubi.
La considerazione numero uno per il funzionamento efficiente dell’impianto non ha nulla a che fare con l’impianto.Questa materia prima, ottenere il massimo dal laminatoio, significa ottenere il massimo da ogni coil alimentato al laminatoio.Si inizia con la decisione di acquisto.
lunghezza della bobina."Le fabbriche di tubi prosperano quando le bobine sono le più lunghe possibile", afferma Nelson Abbey, direttore di Abbey Products presso Fives Bronx Inc. Lavorare con rotoli più corti significa gestire più estremità del rotolo.Ciascuna estremità del rotolo richiede una saldatura di testa e ogni saldatura di testa crea uno scarto.
La difficoltà qui è che le bobine più lunghe potrebbero essere vendute a un prezzo più alto, mentre le bobine più corte potrebbero essere disponibili a un prezzo migliore.Un agente addetto agli acquisti potrebbe voler risparmiare un po' di soldi, ma questo non è il punto di vista degli addetti alla produzione.Quasi tutti coloro che gestiscono un impianto concorderanno sul fatto che la differenza di prezzo deve essere elevata per compensare la perdita di produzione associata alla chiusura straordinaria dell’impianto.
Un'altra considerazione, dice Abby, è la capacità dello svolgitore e qualsiasi altra restrizione all'ingresso dello stabilimento.Potrebbe essere necessario investire in apparecchiature di input più potenti per gestire rotoli più grandi e pesanti e trarre vantaggio dall'acquisto di rotoli più grandi.
Anche il taglio è un fattore, sia che venga effettuato internamente o esternalizzato.Le taglierine ribobinatrici hanno un peso e un diametro massimi che possono gestire, quindi un abbinamento ottimale tra rotolo e taglierina ribobinatrice è fondamentale per massimizzare la produttività.
Si tratta quindi dell'interazione di quattro fattori: la dimensione e il peso del rotolo, la larghezza richiesta della taglierina, la produttività della taglierina e la potenza dell'attrezzatura di input.
Larghezza e condizioni del rotolo.In negozio è ovvio che i rotoli devono avere la larghezza e le dimensioni corrette per produrre il prodotto, ma gli errori possono verificarsi.Gli operatori dei laminatoi possono spesso compensare leggere larghezze del nastro sotto o sopra, ma questa è solo una questione di grado.È fondamentale prestare particolare attenzione alla larghezza del complesso della fessura.
Anche lo stato dei bordi del nastro di acciaio è la questione più importante.Secondo Michael Strand, presidente di T&H Lemont, prestazioni costanti dei bordi senza bave o altre incoerenze sono fondamentali per mantenere una saldatura coerente su tutta la lunghezza della striscia.Funzionano anche l'avvolgimento iniziale, lo svolgimento longitudinale e il riavvolgimento.Le bobine che non vengono maneggiate con cura possono formare archi, il che è un problema.Il processo di formatura, sviluppato dagli ingegneri degli stampi di laminazione, inizia con una striscia piatta, non curva.
considerazioni strumentali."Una buona progettazione dello stampo massimizza la produttività", afferma Stan Green, direttore generale di SST Forming Roll Inc., sottolineando che non esiste un'unica strategia di formatura del tubo e quindi nessuna strategia di progettazione di uno stampo unico.I fornitori di utensili a rulli variano e i metodi di lavorazione dei tubi variano, quindi anche i loro prodotti variano.Anche la resa è diversa.
"Il raggio della superficie del rullo cambia costantemente, quindi la velocità di rotazione dell'utensile cambia su tutta la superficie dell'utensile", ha affermato.Naturalmente il tubo attraversa il mulino ad una sola velocità.Pertanto, il design può influenzare la resa.Ha aggiunto che una progettazione scadente spreca materiale quando lo strumento è nuovo e peggiora solo quando lo strumento si usura.
Per quelle aziende che non forniscono formazione e manutenzione, lo sviluppo di una strategia per ottimizzare le prestazioni dell'impianto inizia dalle basi.
"Indipendentemente dal tipo di impianto e da ciò che produce, tutti gli impianti hanno due cose in comune: operatori e procedure di lavoro", ha affermato Abbey.Il funzionamento dell'impianto con la massima coerenza possibile dipende dalla formazione standardizzata e dal rispetto delle procedure scritte, ha affermato.L'incoerenza nella formazione porta a differenze nella configurazione e nella risoluzione dei problemi.
Per ottenere il massimo dall'impianto, ciascun operatore deve utilizzare procedure di configurazione e risoluzione dei problemi coerenti, da operatore a operatore e da turno a turno.Eventuali differenze procedurali comportano solitamente incomprensioni, cattive abitudini, semplificazioni e soluzioni alternative.Ciò porta sempre a difficoltà nella gestione efficace dell'impresa.Questi problemi possono essere di origine interna o verificarsi quando un operatore qualificato viene assunto da un concorrente, ma la fonte è irrilevante.La coerenza è fondamentale, compresi gli operatori che portano esperienza.
"Ci vogliono anni per sviluppare un operatore di un laminatoio di tubi e non si può davvero fare affidamento su un programma generico e valido per tutti", ha affermato Strand.“Ogni azienda ha bisogno di un programma di formazione su misura per il proprio stabilimento e le proprie attività”.
"Le tre chiavi per un funzionamento efficiente sono la manutenzione della macchina, la manutenzione dei materiali di consumo e la calibrazione", ha affermato Dan Ventura, presidente di Ventura & Associates."Questa macchina ha molte parti mobili, che si tratti del mulino stesso o delle periferiche in ingresso o in uscita, il tavolo da ballo o altro: una manutenzione regolare è importante per mantenerla in ottime condizioni."
Strand acconsentì."Tutto inizia con un programma di manutenzione preventiva", afferma.“Ciò offre le migliori possibilità per un funzionamento redditizio dell’impianto.Se un produttore di tubi risponde solo alle emergenze, è fuori controllo.Dipende dalla prossima crisi”.
"Ogni componente dell'attrezzatura dello stabilimento deve essere adattato", ha affermato Ventura.“Altrimenti le fabbriche si uccideranno a vicenda”.
"In molti casi, quando i rulli superano la loro vita utile, si induriscono e alla fine si rompono", ha affermato Ventura.
“Se le andane non vengono mantenute in buone condizioni con una manutenzione regolare, arriverà il giorno in cui avranno bisogno di una manutenzione di emergenza”, ha affermato Ventura.Se gli strumenti venissero trascurati, per ripararli si dovrebbe rimuovere da due a tre volte più materiale che altrimenti.Inoltre richiede più tempo e costa di più.
Strand ha osservato che investire in strumenti di backup può aiutare a prevenire le emergenze.Se uno strumento viene utilizzato frequentemente per lunghe tirature, saranno necessari più pezzi di ricambio rispetto a uno strumento utilizzato raramente per brevi tirature.Le capacità dello strumento influiscono anche sul livello di aspettativa.Le nervature possono staccarsi dall'utensile nervato ed i rulli di saldatura cedono al calore della camera di saldatura, problemi che non disturbano la formatura e la calibratura dei rulli.
"La manutenzione regolare è positiva per le apparecchiature e un corretto allineamento è positivo per il prodotto che producono", ha affermato.Se ignorati, gli operai passeranno sempre più tempo cercando di mettersi al passo.Tempo che potrebbe essere dedicato alla creazione di un prodotto di alta qualità richiesto sul mercato.Questi due fattori sono così importanti, ma spesso trascurati o trascurati, che Ventura ritiene che forniscano la migliore opportunità per ottenere il massimo da un impianto, massimizzare la produttività e ridurre al minimo gli sprechi.
Ventura identifica la manutenzione degli stabilimenti e dei materiali di consumo con la manutenzione dei veicoli.Nessuno guiderà un'auto per decine di migliaia di chilometri tra un cambio d'olio e uno scoppio di una gomma.Ciò comporterà costose riparazioni o incidenti, anche per gli impianti scarsamente manutenuti.
Sono inoltre necessari controlli periodici degli strumenti dopo ogni lancio, ha affermato.Gli strumenti di ispezione possono rivelare problemi come microfessurazioni.L'identificazione di tali danni immediatamente dopo che l'utensile è stato rimosso dalla macchina, anziché prima che venga installato per la passata successiva, consente di avere più tempo per produrre uno strumento sostitutivo.
"Alcune aziende hanno operato normalmente durante le chiusure programmate", ha affermato Greene.Sapeva che sarebbe stato difficile rispettare i tempi di inattività programmati in tali periodi, ma notò che era molto pericoloso.Le società di spedizioni e di autotrasporto sono sovraccariche o a corto di personale, o entrambe le cose, quindi le consegne non vengono effettuate in tempo in questi giorni.
"Se qualcosa si rompe in fabbrica e devi ordinare un ricambio, cosa farai per farlo consegnare?"- chiese.Naturalmente la consegna aerea è sempre possibile, ma ciò potrebbe aumentare il costo della consegna.
La manutenzione di mulini e cilindri non consiste solo nel seguire il piano di manutenzione, ma anche nell'allineare il piano di manutenzione al piano di produzione.
L'ampiezza e la profondità dell'esperienza sono importanti in tutte e tre le aree: operazioni, risoluzione dei problemi e manutenzione.Warren Whitman, vicepresidente della business unit Die and Die di T&H Lemont, afferma che le aziende con solo una o due fabbriche di tubi per uso proprio di solito hanno poche persone per la manutenzione dello stabilimento e dello stampo.Anche se il personale di manutenzione è ben informato, i reparti di piccole dimensioni hanno poco margine di esperienza rispetto ai reparti di manutenzione più grandi, mettendo in svantaggio i dipendenti più piccoli.Se l'azienda non dispone di un reparto di ingegneria, il reparto di assistenza dovrà risolvere i problemi e effettuare le riparazioni in autonomia.
Secondo Strand, la formazione del personale operativo e di manutenzione è oggi più importante che mai.L’ondata di pensionamenti associata all’invecchiamento dei baby boomer significa che gran parte della conoscenza tribale che un tempo aiutava le aziende a superare gli alti e bassi si sta riducendo.Sebbene molti produttori di tubi possano ancora fare affidamento sulla consulenza e sulla guida dei fornitori di apparecchiature, anche questa esperienza non è eccezionale come in passato e sta diminuendo.
Il processo di saldatura è importante quanto qualsiasi altro processo che avviene nella fabbricazione di un tubo o di una tubazione, e il ruolo della saldatrice non può essere sottovalutato.
Saldatura ad induzione."Oggi, circa due terzi dei nostri ordini riguardano il retrofit", ha detto Prasek.“Di solito sostituiscono i saldatori vecchi e problematici.In questo momento, il throughput è il driver principale”.
Secondo lui, molte persone sono rimaste indietro rispetto agli otto palloni perché il grezzo è uscito tardi."Di solito, quando finalmente arriva il materiale, il saldatore se ne va", ha detto.Un numero sorprendente di produttori di tubi e tubature utilizza addirittura macchine basate sulla tecnologia dei tubi a vuoto, il che significa che utilizzano macchine che hanno almeno 30 anni.La conoscenza nella manutenzione di tali macchine non è eccezionale ed è difficile trovare da soli i tubi sostitutivi.
Il problema per i produttori di tubi e tubature che ancora li utilizzano è il modo in cui invecchiano.Non falliscono in modo catastrofico, ma si degradano lentamente.Una soluzione è quella di utilizzare meno calore di saldatura e ridurre la velocità del laminatoio per compensare, il che può facilmente evitare il costo di capitale derivante dall’investimento in nuove attrezzature.Questo crea l'illusione che tutto sia in ordine.
Secondo Prasek, investire in una nuova fonte di energia per la saldatura a induzione può ridurre significativamente il consumo energetico dell’impianto.Alcuni stati, soprattutto quelli con popolazioni numerose e reti congestionate, offrono sconti generosi dopo l’acquisto di apparecchiature ad alta efficienza energetica.Ha aggiunto che la seconda motivazione per investire in nuovi prodotti è il potenziale di nuove capacità produttive.
"Spesso, un nuovo saldatore è molto più efficiente di uno vecchio e può far risparmiare migliaia di dollari fornendo più potenza di saldatura senza aggiornamenti di potenza", ha affermato Prasek.
Anche l'allineamento dell'induttore e del resistore è fondamentale.John Holderman, direttore generale di EHE Consumables, afferma che una bobina telefonica correttamente dimensionata e installata ha una posizione ottimale rispetto alla ruota di saldatura e richiede uno spazio adeguato e costante attorno al tubo.Se impostata in modo errato, la bobina si guasterà prematuramente.
La funzione del dispositivo di bloccaggio è semplice – blocca il flusso di elettricità, dirigendolo verso il bordo del nastro – e come ogni altra cosa in un laminatoio, il posizionamento è fondamentale, spiega.La posizione corretta è la parte superiore della saldatura, ma questa non è l'unica considerazione.L'installazione è fondamentale.Se è collegato a un mandrino non sufficientemente robusto, la posizione del dissuasore potrebbe spostarsi e trascinerà effettivamente l'ID lungo il fondo del tubo.
Sfruttando le tendenze dei materiali di consumo per saldatura, i concetti di bobina divisa possono avere un impatto significativo sui tempi di attività dell'impianto.
"Gli stabilimenti di grande diametro utilizzano da molto tempo modelli a serpentina divisa", ha affermato Holderman."La sostituzione della bobina di induzione incorporata richiede il taglio del tubo, la sostituzione della bobina e il taglio successivo su una fresatrice", ha affermato.Il design della bobina divisa in due pezzi consente di risparmiare tempo e fatica.
"Venivano utilizzati nei grandi laminatoi per necessità, ma applicare questo principio alle piccole bobine richiedeva un po' di ingegneria sofisticata", ha affermato.I produttori semplicemente non hanno nulla con cui lavorare."Il piccolo mulinello in due pezzi ha hardware speciale e un supporto intelligente", ha detto.
Per quanto riguarda il processo di raffreddamento a impedenza, i produttori di tubi e tubature hanno due opzioni principali: un sistema di raffreddamento centralizzato per l’impianto o un sistema di approvvigionamento idrico dedicato separato, che può essere costoso.
"È meglio raffreddare la resistenza con liquido refrigerante pulito", ha affermato Holderman.A tal fine, un piccolo investimento in uno speciale sistema di filtraggio dell'impedenza del refrigerante del laminatoio può aumentare significativamente la durata dell'impedenza.
Il liquido refrigerante viene comunemente utilizzato sugli impeditori, ma il liquido refrigerante può assorbire metallo sottile.Nonostante tutti i tentativi di intrappolare le piccole particelle nel filtro centrale o di utilizzare il sistema magnetico centrale per intrappolarle, alcune di esse sono riuscite a passare e sono entrate nel bloccante.Questo non è il posto giusto per la polvere metallica.
"Si riscaldano nel campo di induzione e bruciano attraverso il corpo del resistore e la ferrite, provocando un guasto prematuro seguito dallo spegnimento per sostituire il resistore", ha affermato Haldeman."Si accumulano anche sulla bobina telefonica e alla fine causano danni da arco elettrico."
Orario di pubblicazione: 15 gennaio 2023