大規(guī)格6061鋁管穿水冷卻設(shè)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(tài),提高6061鋁管屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度,從而節(jié)約資源,降低成本,改善產(chǎn)品性能和外觀質(zhì)量。而在6061鋁管穿水冷卻過程中,其斷面溫度場是一個(gè)非常重要的物理參數(shù)。6061鋁管復(fù)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(qū)域溫度梯度的存在將形成殘余應(yīng)力而導(dǎo)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(duì)6061鋁管穿水冷卻過程中溫度場進(jìn)行了數(shù)值模擬,并對(duì)降溫過程進(jìn)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(guī)律,為開發(fā)6061鋁管穿水冷卻裝置和冷卻技術(shù)提供理論基礎(chǔ)。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(jì)算溫度場時(shí),在空間域上,一般假設(shè)在一個(gè)單元內(nèi),節(jié)點(diǎn)間的溫度呈線性或雙線性分布,根據(jù)變分公式推導(dǎo)節(jié)點(diǎn)溫度的一階常系數(shù)線性微分方程組;再在時(shí)間域上,用有限元法將其化為節(jié)點(diǎn)溫度線性代數(shù)方程組的遞推公式;然后,將各單元矩陣疊加起來,形成節(jié)點(diǎn)溫度線性代數(shù)方程組。大規(guī)格6061鋁管主要用于鐵塔制造和建筑結(jié)構(gòu)。我國高強(qiáng)度低合金6061鋁管常用強(qiáng)度級(jí)別為Q345、級(jí),受技術(shù)條件限制,目前國內(nèi)以生產(chǎn)6061為主

大部分級(jí)6061鋁管仍需進(jìn)口。隨著我國電力及通信行業(yè)的發(fā)展,不斷新建和更換輸變電鐵塔,大規(guī)格6061鋁管需求量增加;建筑行業(yè)鋼結(jié)構(gòu)組件的發(fā)展也要求提高6061鋁管強(qiáng)度、減輕總體用鋼重量,因而對(duì)大規(guī)格高強(qiáng)度6061鋁管也有較大的需求量。唐鋼是我國中型材生產(chǎn)基地之一。通過不斷研制開發(fā),6061鋁管的生產(chǎn)規(guī)格已由過去的14#以下,發(fā)展成能生產(chǎn)國內(nèi)各種6061鋁管系列及部分國外規(guī)格系列。大規(guī)格6061鋁管(16#以上)是唐鋼近年開發(fā)的6061鋁管品種,其中低合金6061鋁管強(qiáng)度級(jí)別為Q345級(jí),公司用16Mn鋼種供軋,但16Mn鋼種在軋制大規(guī)格低合金6061鋁管時(shí),鋼材力學(xué)性能不能全部達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求,因此唐鋼內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定兩個(gè)牌號(hào)T16Mn、N16Mn供應(yīng)軋制高強(qiáng)度大規(guī)格6061鋁管,由于內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)碳含量等化學(xué)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(guī)格6061鋁管,造成大規(guī)格低合金6061鋁管成本增高。

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