Пренос на топлина на алуминизиращо покритие с горещо потапяне по време на втвърдяване

Покритието с горещо алуминизиране е един от най-ефективните методи за повърхностна защита на стомани и постепенно набира популярност. Въпреки че скоростта на издърпване е един от най-важните параметри за контролиране на дебелината на покритието на алуминизиращите продукти, обаче, има малко публикации за математическото моделиране на скоростта на издърпване по време на процеса на горещо потапяне. За да се опише връзката между скоростта на издърпване, дебелината на покритието и времето за втвърдяване, в тази статия се изследва принципът на пренос на маса и топлина по време на процеса на алуминизиране. Математическите модели се основават на уравнението на Навие-Стокс и анализ на топлообмена. Провеждат се експерименти с помощта на собствено проектирано оборудване за валидиране на математическите модели. По-конкретно, алуминиевата стопилка се пречиства при 730 ℃. Методът Cook-Norteman се използва за предварителна обработка на стоманени плочи Q235.

Температурата на алуминиране с горещо потапяне е настроена на 690 и ℃ времето за потапяне е настроено на 3 минути. За регулиране на скоростта на теглене се използва двигател с постоянен ток с безстепенно изменение на скоростта. Температурната промяна на покритието се записва от инфрачервен термометър, а дебелината на покритието се измерва чрез анализ на изображението. Резултатите от валидирания експеримент показват, че дебелината на покритието е пропорционална на квадратния корен от скоростта на изтегляне за стоманената плоча Q235 и че има линейна зависимост между дебелината на покритието и времето на втвърдяване, когато скоростта на изтегляне е по-ниска от 0.11 m/s. Прогнозата на предложения модел се вписва добре с експерименталните наблюдения на дебелината на покритието.

1 Въведение

Горещо алуминизираната стомана има по-висока устойчивост на корозия и по-желани механични свойства в сравнение със стоманата за горещо поцинковане. Принципът на алуминиране с горещо потапяне е, че предварително обработените стоманени плочи се потапят в разтопените алуминиеви сплави при определена температура за подходящо време. Алуминиевите атоми дифундират и реагират с атомите на желязото, за да образуват композитно покритие от Fe-Al съединение и алуминиева сплав, което има силна сила на свързване с матрицата, за да удовлетвори изискването за защита и укрепване на повърхността. Накратко, стоманен материал за горещо потапяне е вид композитен материал с всеобхватни свойства и ниска цена. Понастоящем за алуминиране с горещо потапяне обикновено се използват техники като Sendzimir, Non-oxidizing Reduction, Non-oxidizing и Cook-Norteman, чрез които могат да се реализират мащабни производства поради тяхната висока ефективност на производство, стабилно качество на продуктите и по-малко. замърсяване. Сред четирите технологии, Sendzimir, Неокисляваща редуцираща и Неокисляваща се характеризират със сложни процеси, скъпо оборудване и висока цена. В днешно време методът на Кук-Нортман става широко използван поради предимствата на гъвкавите процеси, ниската цена и щадящи околната среда.

За процеса на алуминиране с горещо потапяне дебелината на покритието е важен критерий за оценка на качеството на покритието и играе ключова роля при определянето на свойствата на покритието. Поради това как да се контролира дебелината на покритието по време на процеса на горещо потапяне се счита за решаващ за гарантиране на отлично качество на покритието. Както вече знаем, има тясна връзка между дебелината на покритието, скоростта на изтегляне и времето за втвърдяване. Следователно, за да се контролира процеса на горещо потапяне и да се подобри качеството на покритието, е необходимо да се изгради математически модел, който може да опише тази корелация. В тази статия математическият модел на дебелината на покритието и скоростта на изтегляне се извлича от уравнението на Навие-Стокс. Анализира се топлопреминаването по време на втвърдяването на покритието и се установява връзката между дебелината на покритието и времето за втвърдяване. Експериментите с горещо алуминиране на стоманени плочи Q235 по метода на Кук-Нортеман се провеждат със самостоятелно изработено оборудване. Реалната температура и дебелината на покритието се измерват съответно. Теоретичните изводи са илюстрирани и потвърдени от експериментите.

2 Математически модел

2.2 Пренос на топлина по време на втвърдяването на покритието Тъй като алуминиевото покритие е много тънко, то може да се приеме като parallel течност, която тече по плоската повърхност на покритите парчета. След това може да се анализира от посока x. Схематичните диаграми на покритие-субстрат са представени на фиг. 2, а разпределението на температурата е показано на фиг. 3.
За пълни подробности, моля, свържете се с нас.