Login                    Nieuwsbrief  |   Agenda   |   Vacatures   |   Forum   |   Advies   |   Adverteer   |   Zoek
De procesdatabase van Gouda Refractories
Bron: Procesverbeteren.nl
World Class: Slanke, perfecte én geoliede organisatie
Ovenkar met gebakken stenen bij Gouda RefractoriesGouda Refractories combineert historische procesdatabase met kennis ervaren operators
Vuurvaste ovenstenen op klantspecificatie

Door Dr Ir Jaap van Ede, 18-05-2015. Dit artikel verscheen ook in vakblad Solids Processing (deze versie is licht gewijzigd)


Gouda Refractories maakt vuurvaste materialen voor de procesindustrie. Ze zijn vooral bekend van vuurvaste stenen, als bekledingsmateriaal voor de binnenkant van ovens. De gebruiksomstandigheden van die stenen variëren, denk bijvoorbeeld aan de temperatuur en de mogelijke aanwezigheid van agressieve chemische stoffen. Daarom zijn de recepten voor de productie ervan klantspecifiek.

Tijdens het drogen, bakken en afkoelen veranderen de afmetingen en de chemische en fysische samenstelling van de stenen. Nieuwe recepten zijn daarom regelmatig een kwestie van trial-and-error. Om zo snel mogelijk resultaat te boeken, en dus zo min mogelijk tijd en materiaal te verliezen, wordt gebruik gemaakt van een historische database. Daarnaast blijft echter de kennis in de hoofden van ervaren operators onontbeerlijk.

Gouda Refractories bakt de stenen in tunnelovens. Dit is een continu proces, waarbij de stenen op wagens in enkele dagen door zo’n oven rijden. Enkele jaren terug werd een derde tunneloven in gebruik genomen. Hierdoor nam de productiecapaciteit met maar liefst 60% toe. Ook kwam er een extra rangeerterrein, waarop de ovenwagens automatisch in optimale volgorde worden geplaatst. Elke batch stenen vereist namelijk een specifieke temperatuurbehandeling!


Gouda Refractories maakt vuurvaste stenen, vuurvaste prefab elementen en – in Geldermalsen – vuurvast beton. Het bedrijf, waarin tegenwoordig 140 mensen werken, heeft een lange historie. Het werd in 1901 opgericht door de gebroeders Nagtegaal. Als schipper vervoerden zij vuurvaste kleisoorten over de Rijn voor Duitse bedrijven. Zo kwamen zij op het idee om in Nederland een fabriek voor vuurvaste materialen te beginnen. Na WOII ontwikkelde de petrochemische industrie zich snel, en werd deze industrietak een belangrijke afnemer.

‘Dat is zo gebleven, zij gebruiken onze vuurvaste stenen bijvoorbeeld in gasontzwavelingsinstallaties’, vertelt algemeen directeur Marcus Schuchmann. ‘Daarnaast zijn de aluminium-industrie en de waste-to-energy sector belangrijke klanten’. Voorbeelden van afnemers zijn bedrijven zoals Shell, Total, Alcoa en Rio Tinto.

Een ovenkar met gebakken stenen verlaat de oven
Een ovenkar met gebakken stenen verlaat de oven


Extreme omstandigheden
‘Heel veel producten uit het dagelijks leven zou je niet kunnen maken zonder vuurvaste stenen’, benadrukt Schuchmann. ‘Ze zijn dus veel belangrijker dan je wellicht zou denken. Wij richten ons op een nichemarkt: We maken vuurvaste stenen en andere producten die tegen extreme omstandigheden kunnen.’

De belangrijkste grondstoffen zijn aluminiumoxide-houdende kleisoorten. ‘We hebben geen voorraden eindproducten. Elke opdracht die wij krijgen is klantspecifiek. Ten eerste qua maatvoering: je maakt bijvoorbeeld een aantal stenen en hoekstukken om één bepaalde oven mee te bekleden. Ten tweede qua receptuur, omdat de gebruiksomstandigheden bij de klant variëren. Denk aan de temperatuur, de schommelingen daarin, het stromingsprofiel in de oven, en de aan- of afwezigheid van chemische stoffen die een ovenwand kunnen aantasten. Op die gebruiksomstandigheden spelen wij in met klantspecifieke mengsels van kleisoorten en additieven. Ook de procesparameters spelen een belangrijke rol. Ruwweg kun je bijvoorbeeld stellen dat stenen die bij een hogere temperatuur zijn gebakken, ook een hogere temperatuur kunnen doorstaan.’

Klantspecifieke eigenschappen
De stenen moeten heel precieze afmetingen hebben, tot op tienden van millimeters nauwkeurig. Haarscheurtjes en oneffenheden zijn taboe. Verder liggen per recept bijvoorbeeld de chemische samenstelling vast en de porositeit.

‘Daarnaast moeten stenen die bestemd zijn voor plaatsing onderin een oven voldoende draagkracht hebben, zodat een wand niet kan inzakken. Soms moeten stenen isoleren, maar in andere gevallen juist warmte geleiden, bijvoorbeeld in een afvalverbrandingsoven die energie opwekt. We voeren tijdens de productie allerlei kwaliteitstests uit om te checken of de stenen aan de gewenste voorwaarden voldoen. Ook komen klanten hun eindproducten vaak steekproefsgewijs controleren.’

Ontvang samenvattingen van onze diepgaande praktijkverhalen
Wilt op de hoogte blijven van nieuwe artikelen?
Drie voordelen van gratis registratie:
  1. Elke twee maanden een nieuwsbrief met samenvattingen (maar natuurlijk geen andere mail)
  2. Alle artikelen altijd meteen en volledig lezen (sommige artikelen zijn deels afgeschermd voor niet-geregistreerden)
  3. Toegang tot 290+ praktijkcases procesverbetering
  4. Berichten op het forum kunnen plaatsen en opmerkingen toevoegen aan artikelen

Productieproces
Het productieproces van de stenen omvat ruwweg de volgende stappen:

  1. Vermalen van de grondstoffen tot de juiste fracties.
  2. Mengen van in de regel zo’n 7 á 10 verschillende grondstoffen en ingrediënten.
  3. Persen. Dit gebeurt met behulp van matrijzen (mallen) in persmachines. Die kunnen een druk generen tot 1600 ton.
  4. Stapelen van de stenen op een kleine wagon, een ‘ovenwagen’. Het stapelpatroon is belangrijk, want dit beïnvloedt onder meer het bakproces. Op de ovenwagen leggen de stenen de rest van de productieroute af, over een spoortraject van enkele honderden meters lang. Onlangs werd een extra rangeerterrein in gebruik genomen om de wagens in de juiste volgorde te plaatsen. Elke batch stenen vereist namelijk een specifieke (temperatuur)behandeling.
  5. Drogen bij 100 ºC. Anders ontwijkt er later in de oven stoom uit de stenen, waardoor deze scheuren.
  6. Bakken. Dit is een continu proces, hetgeen tijd en energie spaart. In de oven passen ongeveer 70 wagens met stenen achter elkaar. Het transport is passief, omdat het in de oven te heet is voor een machinale aandrijving. Iedere 35 a 65 minuten schuiven de wagens één positie op, doordat er een nieuwe wagen in de oven wordt gedrukt. Elke wagen verblijft twee á drie dagen (!) in de oven en de stenen staan in die periode bloot aan een recept-specifiek temperatuurprofiel. Wisselingen in temperatuur worden gerealiseerd via buffers met wagens geladen met puin. In de nieuwe oven, die eind 2013 in gebruik werd genomen, kan de temperatuur oplopen tot 1700 ºC
  7. Afkoelen.
  8. Kwaliteitsinspectie.
Onlangs werd een extra rangeerterrein in gebruik genomen om de wagens voor de oven in de juiste volgorde te plaatsen
Onlangs werd een extra rangeerterrein in gebruik genomen om de wagens voor de oven
in de juiste volgorde te plaatsen. Elke batch stenen vereist namelijk een specifieke (temperatuur)behandeling. In totaal zijn er honderden meters spoor!


Recept
Het productieproces is qua planning veeleisend, waarover later meer. Nog uitdagender is echter het vaststellen van de juiste procesparameters per recept. ‘Laat ik als voorbeeld één van de specificaties eruit pakken, de afmetingen. Stel je moet een steen van 30 cm lang maken. Je kunt dan niet uitgaan van een matrijsvorm van diezelfde lengte. Tijdens de productie is het verschil tussen de krimp en de groei namelijk groter dan de tolerantie, die in de regel maximaal de bandbreedte heeft van een paar millimeter. In een uitvergroot voorbeeld – de krimp en de groei zijn in werkelijkheid kleiner - heb je een matrijs nodig van circa 30,5 cm lang. In de oven krimpt de steen dan tot ongeveer 29,5 cm, en zet daarna tijdens het afkoelen weer uit tot de benodigde 30 cm.’

Voorsprong
Wat er precies gebeurt is afhankelijk van het temperatuurprofiel waaraan de steen wordt blootgesteld en de samenstelling van de steen. Bij nieuwe recepten is het daardoor wel eens een kwestie van trial-and-error, om de juiste procesinstellingen te vinden. ‘We hebben wel een voorsprong: de grote ervaring die we hebben met soortgelijke stenen en formaten. Toch kun je in het begin een hoge uitval hebben, hetgeen tijd en geld kost. Ook zijn er soms nieuwe matrijzen nodig. Ook die zijn erg duur.’

Zelfs bij een bestaand recept kan het nog misgaan. ‘Klei is een natuurproduct. Natuurlijk analyseren wij de binnenkomende grondstoffen, maar je kunt niet alles meten. Het is wel eens voorgekomen dat alle analyses klopten maar dat de afmetingen en de porositeit van de geproduceerde stenen ineens toch niet in orde bleek.’

Op zo’n moment is het fingerspitzengefühl van de operators belangrijk. Er is geen kookboek dat je meteen een sterrenkok maakt, en bij stenenbakkers is dat net zo. Ervaring is cruciaal. ‘Eén van de oudgediende operators merkte in dit geval op dat de klei wat minder vet leek, niet plakkerig genoeg. Daarna konden we het probleem oplossen door een additief toe te voegen.’

Database
Om bij nieuwe recepten zo snel mogelijk de juiste procesinstellingen te vinden, wordt gebruik gemaakt van een productiedatabase. ‘Daarmee kunnen we de relatie zien tussen procesparameters en de chemische en fysische samenstelling en afmetingen van stenen. We gebruiken verschillende softwarepakketten voor het maken van statistische analyses.’

De productieplanning wordt gemaakt door het bedrijfsbureau, in Excel. ‘De productie-orders komen uit Baan, ons ERP-systeem. Sommige stenen moeten worden geperst op kleine persmachines, andere op grote. Verder is het zaak om batches die een soortgelijk temperatuurprofiel moeten doorlopen achter elkaar te plaatsen, dan hoeven daar immers weinig of geen wagens als buffer tussen. Tenslotte heb je natuurlijk te maken met de leverdatum. Een klant heeft pas wat aan ons product, als álle stenen gereed zijn. Het is een soort ploegentijdrit, de laatste renner die over de streep komt telt.’

Marcus Schuchmann: Onze specifieke expertise en de energie die wij steken in klantcontacten verklaren ons succes
Algemeen directeur Marcus Schuchmann: “Onze specifieke expertise en de energie die wij steken in klantcontacten verklaren ons succes”  (foto Oscar van der Wijk)


Succes
De klanten bevinden zich over de hele wereld. De stenen worden naar hen vervoerd per schip, maar omdat ze zo zwaar zijn blijven de containers bijna leeg. ‘Op locatie produceren is geen optie, je zet namelijk niet zo maar even een tunneloven neer. Indien mogelijk combineren we onze zendingen wel met lichtere producten, zoals isolatiemateriaal. Producten van derden meesturen gaat niet. Hoewel de stenen vrij sterk zijn, moeten de kleinste beschadigingen worden voorkomen.’

Waar andere bedrijven in de afgelopen jaren bezuinigden op de R&D en hun verkoopproces, bespaart Gouda Refractories nog steeds kosten nog moeite om in contact te komen met nieuwe klanten. Naast de specifieke expertise in het bakken van chemisch resistente stenen, is dit volgens Schuchmann één van de belangrijkste redenen van hun succes.

‘Ik ga zelf ook bij klanten op bezoek. In 2010 was dat midden in de jungle in India. Geen enkele andere leverancier nam die moeite, maar het leverde ons wel een order op van 30.000 ton stenen. Dat is bijna de helft van onze maximale productiecapaciteit in een jaar!’

Uitbreiding
Ongeveer in diezelfde periode, dus op het hoogtepunt van de recessie, werd besloten om ‘anticyclisch’ te investeren. ‘Sinds 2008 maken wij onderdeel uit van de Andus Group en dat heeft onze mogelijkheden flink verruimd. Uit dat jaar stamt ook onze huidige naam, daarvoor heetten wij Gouda Vuurvast.’

Voor de bouw van een derde tunneloven werd een aangrenzend perceel aangekocht. De totale investeringskosten benaderen maar liefst 10 miljoen euro. ‘Wij willen groeien en dan moet je natuurlijk wel productiecapaciteit hebben. De oven vormde vroeger de bottleneck, dus dan is het logisch om daarop in te zetten. De nieuwe tunnel werd bekleed met onze eigen vuurvaste stenen. Sinds de nieuwe tunneloven in gebruik ging, eind 2013, is onze maximale productiecapaciteit 60% hoger. We kunnen nu zo’n 70.000 ton stenen per jaar maken.’

x Op de productielocatie in Geldermalsen wordt een ander product gemaakt: vuurvast beton

Rangeerterrein
De capaciteitsverhoging werd gerealiseerd zonder extra personeel aan te nemen. ‘Daartoe werd onder meer geïnvesteerd in een nieuwe robot, die de stenen na het persen in het gewenste patroon op een wagen plaatst. Een steen kan tientallen kilo’s wegen, dus dat is meteen veel prettiger werken. Bovendien is de kans op foutieve stapelingen en beschadigingen kleiner. ’

Om de uitbreiding mogelijk te maken werd er een nieuwe fabriekshal gebouwd. De vloer daarvan is maar liefst een meter dik. Ook kwam er ruimte voor de aanleg van een nieuw rangeerterrein. ‘Daarop kunnen we de wagens automatisch in de juiste volgorde plaatsen, voor deze de oven ingaan.’ Bij het logistieke ontwerp van het spoorcomplex moest rekening gehouden worden met de eisen van de brandweer. ‘Zij willen dat je bedrijf is opgedeeld in compartimenten.’

Het feit dat de nieuwe oven hogere temperaturen aankan, maakt nóg specialistischer producten mogelijk dan voorheen. ‘Dat heeft al een nieuwe opdracht opgeleverd van Total, voor stenen in zes vergassers met een bedrijfstemperatuur van 1650 ºC.’

Toch is er nu nog sprake van overcapaciteit, zij het voorlopig alleen op papier. ‘Dit is een goed moment om onderhoud uit te voeren aan de twee bestaande tunnelovens. Als de markt verder aantrekt, nog dit jaar of in 2016, verwachten we al onze productiecapaciteit nodig te hebben. Dit is de stilte voor de storm.’

Omsteltijd
De omsteltijd voor de persen is ongeveer drie uur. Hierdoor rijst de vraag of Gouda Refractories een procesverbeterprogramma heeft. Bijvoorbeeld Total Productive Maintenance (TPM), om de omsteltijden te verkorten.

‘Als het gaat om procesverbetering, dan is bij ons kennis over de relatie tussen steensoorten en procesparameters het allerbelangrijkst. De grootste verliezen betreffen namelijk product afkeur, niet machinestilstand. Toch verbeteren we wel onze logistiek, op basis van gezond verstand. We kennen onze machines door-en-door. In de genoemde drie uur omsteltijd zit niet alleen het plaatsen van de matrijzen, een zeer nauwkeurig werkje. Ook het invoeren van het stapelschema voor het plaatsen van de stenen op een wagen kost tijd. Bij de aanschaf van nieuwe persen gaan we daarom kijken naar de mogelijkheid van het automatisch inlezen van de instellingen, inclusief de stapelschema’s.’


Hulp nodig bij de implementatie van WorldClass Operations?

Verwijzen naar dit artikel op internet?
Gebruik als link: http://www.procesverbeteren.nl/selectie_methodes/Gouda_Refractories_WorldClass.php