Produzione tubi ERW: strategie impiantistiche per campagne più brevi

L’evoluzione del mercato spinge i produttori di tubi saldati per resistenza elettrica a ridurre la dimensione delle campagne di produzione. Questa tendenza determina un peggioramento delle performance operative delle linee ERW, costrette ad un numero maggiore di fermate per cambio rulli. Al fine di attenuare questi effetti negativi, i costruttori di impianti hanno elaborato soluzioni maggiormente efficienti, che vanno correttamente ponderate in quanto possono comportare notevoli implicazioni impiantistiche e costi.

Nell’immagine in alto, rulli per la produzione di tubi saldati di FB Rolls.

Produttività e lunghezza delle campagne di produzione tubi

Il mercato del tubo saldato si evolve da anni nella direzione di lotti di produzione quantitativamente sempre più piccoli. Questa tendenza presenta una serie di vantaggi.

Anzitutto, la dimensione del magazzino destinato ai prodotti finiti può diminuire, generando una riduzione del capitale impiegato nell’impresa. La rotazione del magazzino aumenta, con notevole beneficio finanziario. Inoltre, la riduzione della dimensione dei lotti minimi favorisce l’abbreviazione dei tempi di attraversamento e in ultima analisi la riduzione dei tempi di attesa per i clienti.

A fronte di questi vantaggi esistono però anche alcuni svantaggi dal punto di vista dell’efficienza produttiva. La maggiore rotazione dei magazzini richiede infatti un numero maggiore di cambi diametro, con conseguente aumento di fermate per l’attrezzaggio della linea di saldatura, dove per attrezzaggio s’intende l’operazione di sostituzione dei rulli con cui la linea ha prodotto tubi di un determinato diametro con quelli adatti alla produzione del diametro successivo nel programma produttivo.

Di seguito vengono descritte le principali tecnologie di cambio diametro su linea ERW.

Tecnologie di cambio attrezzatura nelle linee di saldatura tubi ERW

Per semplicità, riassumiamo le tipologie di cambio rulli in alcune famiglie con caratteristiche simili.

• Cambio rulli ‘in macchina’: è la tipologia più semplice, propria delle macchine per diametri più piccoli o di macchine datate. Le spalle e gli alberi che supportano i rulli sono presenti in un solo esemplare e non vengono cambiati se non per manutenzione. Il cambio attrezzatura è effettuato dagli operatori della linea stessa, con tempi di cambio che variano in funzione della dimensione dei rulli, fino a coprire un turno per linee di grande diametro.
  
  
• Cambio piastra o cambio rafter: in questo caso, le spalle che supportano i rulli sono montate su piastre a gruppi. Per esempio le spalle di formatura, sia verticali sia laterali, costituiscono un unico gruppo; le spalle dei finitori un altro gruppo; un terzo gruppo è costituito dalla calibratrice. La testa di saldatura solitamente è gestita a parte. In questa modalità, le piastre sono doppie, una in linea per produrre, ed una a terra. Sono doppi quindi anche alberi e cuscinetti. Il montaggio dell’attrezzatura vera e propria è effettuato fuori linea, in ombra. In questa tipologia, deve essere previsto personale specializzato e aggiuntivo rispetto al personale in linea. Con questo tipo di soluzione, i tempi di fermo impianto per cambio diametro si possono dimezzare su linee di diametri medi.
  
  
• Cambio a cassetti: si tratta di una soluzione mutuata dai laminatoi per prodotti piani. In questo caso, alberi, cuscinetti e guarniture sono doppi. Le spalle invece sono singole; sono necessarie solo le spalle montate in linea. Queste sono sufficientemente larghe da far passare le intere guarniture dalla finestra frontale. Anche in questo caso è previsto personale specializzato per montare e smontare i rulli dai cassetti fuori linea. Il tempo di cambio diametro è minimizzato, in particolare per linee di grandi dimensioni. L’efficienza è dovuta al fatto che soltanto i gruppi costituiti da rullo, albero e guarniture vengono traslati, ovvero pesi e ingombri inferiori. Su linee di diametro medio o piccolo, invece, la soluzione può risultare costosa in termini di investimento iniziale.
  
  Si noti che le tipologie di cambio descritte hanno poco impatto sui tempi di inserimento di impeder, scordonatore interno e bobine di saldatura. Questi dispositivi vengono montati successivamente all'installazione dei rulli finpass e di saldatura, con tempi di installazione che non sono per niente trascurabili, in particolare per impeder o scordonatore interno. Nel caso di cambi con metodologie molto rapide, il tempo di montaggio dello scordonatore interno risulta uno dei più critici.
  
  

Nell’immagine sopra, rulli per tubo saldato di diametro fino a 28 pollici prodotti da Eurolls Spa.

Cambio rulli e revamping delle linee 

Le linee di saldatura più vecchie dispongono del cambio rulli ‘in macchina’, la modalità più semplice e con i tempi più lunghi. Per stare al passo con le nuove tendenze in fatto di campagne di produzione, si decide spesso per un revamping della linea con tecnologie di cambio rulli superiori, in quanto l’avanzamento della tecnologia nel cambio diametro da solo non giustifica la completa sostituzione di una linea per tubi ERW. 

In caso di revamping, gli elementi di cui tenere conto sono almeno i seguenti:

• Non è scontato che il disegno dei rulli e soprattutto le distanze tra i passi di formatura o finpass o calibratura siano perfettamente mantenibili. Una variazione nelle distanze può rendersi necessaria e in questo caso deve essere condotta una approfondita analisi tecnologica.
  
  
• Analisi degli spazi disponibili: in generale, la soluzione con cambio diametro ‘in macchina’ è la meno critica in termini di spazi. Le altre soluzioni richiedono la creazione di un’area attrezzaggio in cui il cambio dei rulli sia fatto sui cassetti o sulle piastre a terra. L’area frontale alla linea deve inoltre consentire lo scambio di vecchi e nuovi rulli.
  
  
• L’investimento potrebbe essere notevole, a causa delle opere accessorie, in particolare le fondazioni. La creazione di spazi come indicati sopra può richiedere modifiche alle aree di lavoro.
  
  
• Occorre creare un reparto di attrezzaggio con personale specializzato, aggiuntivo rispetto a quello di linea.
  
  

  Quale soluzione di attrezzaggio per la tua linea di saldatura tubi?

  
  In conclusione, la scelta della tecnologia di cambio rulli più adatta dipende da diversi fattori, tra cui la dimensione della linea, la frequenza dei cambi diametro ed il budget a disposizione. È importante valutare attentamente i vantaggi e gli svantaggi di ciascuna soluzione, tenendo conto anche dell’economia generale dell’impianto e del capitolo costi. 
  
  

A proposito dell’autore:
Forte di due decenni di esperienza come direttore di stabilimento in primarie aziende impiantistiche e siderurgiche, l’Ing. Jacopo Grassino offre una consulenza di alto livello su una vasta gamma di aspetti industriali. Le sue aree di competenza includono l’ottimizzazione dei costi e la massimizzazione dell'efficienza produttiva, l’avviamento della produzione, la definizione e implementazione di piani strategici per il raggiungimento degli obiettivi aziendali e la gestione di gruppi di lavoro. Se desiderate approfondire le sue esperienze e competenze o richiedere una consulenza personalizzata, potete contattarlo ai seguenti recapiti:
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