大規格6061鋁管穿水冷卻設施

穿水冷卻又稱為軋后余熱處理,該工藝的目的是為了改善6061鋁管組織狀態,提高6061鋁管屈服強度和抗拉強度,從而節約資源,降低成本,改善產品性能和外觀質量。而在6061鋁管穿水冷卻過程中,其斷面溫度場是一個非常重要的物理參數。6061鋁管復雜斷面形狀加大了冷卻均勻性控制的難度,而冷卻的不均必然形成不均勻的溫度場,不同區域溫度梯度的存在將形成殘余應力而導致的不均勻變形。

筆者在6061鋁管控冷上采用穿水冷卻的方式,通過ANSYS有限元分析軟件對6061鋁管穿水冷卻過程中溫度場進行了數值模擬,并對降溫過程進行深入研究,以了解6061鋁管冷卻過程中溫度場分布及變化規律,為開發6061鋁管穿水冷卻裝置和冷卻技術提供理論基礎。1求解溫度場的基本公式1.16061鋁管傳熱過程有限元求解基本方程用有限單元法計算溫度場時,在空間域上,一般假設在一個單元內,節點間的溫度呈線性或雙線性分布,根據變分公式推導節點溫度的一階常系數線性微分方程組;再在時間域上,用有限元法將其化為節點溫度線性代數方程組的遞推公式;然后,將各單元矩陣疊加起來,形成節點溫度線性代數方程組。大規格6061鋁管主要用于鐵塔制造和建筑結構。我國高強度低合金6061鋁管常用強度級別為Q345、級,受技術條件限制,目前國內以生產6061為主

大部分級6061鋁管仍需進口。隨著我國電力及通信行業的發展,不斷新建和更換輸變電鐵塔,大規格6061鋁管需求量增加;建筑行業鋼結構組件的發展也要求提高6061鋁管強度、減輕總體用鋼重量,因而對大規格高強度6061鋁管也有較大的需求量。唐鋼是我國中型材生產基地之一。通過不斷研制開發,6061鋁管的生產規格已由過去的14#以下,發展成能生產國內各種6061鋁管系列及部分國外規格系列。大規格6061鋁管(16#以上)是唐鋼近年開發的6061鋁管品種,其中低合金6061鋁管強度級別為Q345級,公司用16Mn鋼種供軋,但16Mn鋼種在軋制大規格低合金6061鋁管時,鋼材力學性能不能全部達到標準要求,因此唐鋼內控標準規定兩個牌號T16Mn、N16Mn供應軋制高強度大規格6061鋁管,由于內控標準碳含量等化學成分范圍較窄,供軋率只有30%,尤其是18#、20#6061鋁管連鑄坯不能改軋中小規格6061鋁管,造成大規格低合金6061鋁管成本增高。

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