Входной/выходной патрубок и сферическая труба для шаровых/стержневых мельниц глиноземного производства

Если честно, когда слышишь про входной/выходной патрубок для мельниц, многие сразу думают — ну, обычная железка, куда сложного. А потом на объекте глядишь — а там щель в полмиллиметра, и уже через месяц весь цикл перекосил. Особенно в глиноземном производстве, где абразивность сумасшедшая.

Конструкционные нюансы патрубков

Раньше мы ставили обычные прямые патрубки — казалось, логично: чем проще, тем надежнее. Но на деле при загрузке шаров возникали завихрения, материал неравномерно поступал в барабан. Пришлось пересматривать угол наклона входного сечения — сейчас оптимальным считаем 12-15 градусов, не больше.

Заметил интересную деталь: если сделать зону перехода от патрубка к футеровке слишком резкой, появляются мертвые зоны. Шлам начинает скапливаться, потом затвердевает — чистка занимает часы. Один раз на комбинате в Краснотурьинске из-за этого пришлось останавливать мельницу на сутки.

Кстати, толщину стенки многие берут с запасом — мол, пусть будет 20 мм вместо 16. А потом удивляются, что вес конструкции вырос на треть, и подшипники начали перегружаться. Нужно считать не 'на глаз', а по реальным нагрузкам.

Сферические трубы — не для красоты

Когда впервые увидел сферическую трубу в каталоге ООО Цзянсу Шэнчэнь Металлургическое Оборудование, подумал — маркетинг. Но на испытаниях в лаборатории увидел: сфера действительно снижает турбулентность на 18-22% compared to стандартными решениями. Особенно важно для стержневых мельниц, где важна laminar flow.

Правда, есть подвох: если сферический элемент поставить без расчета на конкретную вязкость пульпы, можно получить обратный эффект. На Богословском алюминиевом заводе как-то попробовали универсальный вариант — через две недели пришлось менять: шлам начал забивать зону стыка.

Сейчас мы рекомендуем комбинировать сферические участки с коническими переходами. Технологи Шэнчэнь как-то показывали свои расчеты — оказывается, важно не просто сделать 'шарик', а рассчитать радиус кривизны относительно скорости потока. На их сайте https://www.jsscyjsb.ru есть конкретные кейсы по установкам в Уральском регионе.

Материалы — где мы ошибались

Помню, в 2018 пробовали сталь 110Г13Л — классика для мельниц. Но для патрубков в глиноземном производстве она оказалась слишком хрупкой при циклических температурных нагрузках. Трещины по сварным швам пошли буквально после трех месяцев работы.

Перешли на композитные решения с керамическими вставками. Первый блин комом — вставки отлетали при ударах шарами. Потом научились делать плавающее крепление с демпфирующими прокладками. Кстати, у Шэнчэнь в описании их R&D как раз акцент на износостойких материалах — это не просто слова, они реально тестируют адгезию покрытий в щелочной среде.

Сейчас экспериментируем с карбид-вольфрамовыми наплавками. Дорого, но на длинной дистанции выгодно — один патрубок работает до 4 лет вместо стандартных 10-12 месяцев. Правда, нужно точно подбирать режим наплавки, иначе отслаивается.

Монтажные ошибки

Самая частая проблема — несоосность при установке. Кажется, миллиметр туда-сюда ничего не решает. А потом вибрация съедает уплотнения за месяц. Особенно критично для выходных патрубков, где пульпа уже имеет высокую абразивность.

Разработали простой чек-лист: сначала лазерная центровка, потом контроль зазоров в трех плоскостях, и только потом обварка. Раньше пропускали первый этап — потом неделями устраняли биение.

Еще важный момент — тепловые зазоры. В проекте 'Русала' как-то поставили патрубки впритык — при нагреве до 80°C деформация составила 1.7 мм, фланцы повело. Пришлось резать и переваривать на месте.

Проектирование под реальные условия

Многие технолог??и до сих пор используют усредненные параметры пульпы. А на практике плотность меняется от 1.8 до 2.3 кг/м3 в течение одного цикла. Если не заложить запас по пропускной способности, получим обратный поток через входной патрубок.

Сейчас всегда требуем данные с датчиков давления в реальном времени. По опыту ООО Цзянсу Шэнчэнь Металлургическое Оборудование, лучше ставить дополнительные сенсоры прямо в зоне перехода — так можно поймать момент начала кавитации.

Кстати, их инженеры как-то предлагали интересное решение — переменный диаметр сферической трубы в зависимости от фазы помола. Мы пробовали на экспериментальной установке — эффективность помола выросла на 8%, но система управления получается сложной. Может, в будущем доработаем.

Что в итоге работает

Сейчас стандартом считаем комбинированную конструкцию: конический входной патрубок со сферическим адаптером, затем цилиндрический участок с керамической футеровкой. Важно делать фланцевое соединение разборным — для замены только изношенной части.

По материалам остановились на стали 30ХГСА с плазменным напылением карбида хрома. Шэнчэнь как раз поставляет заготовки с подобным покрытием — проверяли в лаборатории, износ в 3.2 раза меньше чем у 110Г13Л.

Главный урок — нельзя проектировать патрубки отдельно от всей системы транспортировки. Нужно смотреть на работу мельницы в комплексе: от подачи сырья до выхода пульпы. Иначе получаем локальное решение, которое создает проблемы в смежных узлах.