Prijenos topline vrućeg aluminijumskog premaza tokom skrućivanja

Vruće aluminiziranje premaza jedna je od najefikasnijih metoda površinske zaštite čelika i postepeno dobiva na popularnosti. Iako je brzina povlačenja jedan od najvažnijih parametara za kontrolu debljine prevlake aluminiziranih proizvoda, postoji nekoliko publikacija o matematičkom modeliranju brzine povlačenja tijekom procesa vrućeg potapanja. Kako bi se opisala korelacija između brzine povlačenja, debljine premaza i vremena očvršćavanja, u ovom radu se istražuje princip prijenosa mase i topline tijekom procesa aluminizacije. Matematički modeli su zasnovani na Navier-Stokesovoj jednačini i analizi prijenosa topline. Eksperimenti korištenjem samoprojektovane opreme izvode se radi validacije matematičkih modela. Konkretno, talina aluminijuma se prečišćava na 730 ℃. Cook-Norteman metoda se koristi za predtretman Q235 čeličnih ploča.

Temperatura aluminizacije vrućim potapanjem je postavljena na 690, a ℃ vrijeme potapanja je postavljeno na 3 min. Za podešavanje brzine vuče se koristi jednosmjerni motor sa bezstepenom varijacijom brzine. Promjena temperature premaza se bilježi infracrvenim termometrom, a debljina premaza se mjeri analizom slike. Rezultati potvrđivanja eksperimenta pokazuju da je debljina premaza proporcionalna kvadratnom korijenu brzine povlačenja za čeličnu ploču Q235 i da postoji linearna veza između debljine premaza i vremena stvrdnjavanja kada je brzina povlačenja manja od 0.11 m/s. Predviđanje predloženog modela dobro se uklapa u eksperimentalna opažanja debljine prevlake.

1 Uvod

Čelik za toplo potapanje ima veću otpornost na koroziju i poželjnija mehanička svojstva u poređenju sa čelikom za vruće pocinčavanje. Princip aluminizacije vrućim potapanjem je da se prethodno obrađene čelične ploče urone u rastopljene legure aluminija na određenoj temperaturi u odgovarajuće vrijeme. Atomi aluminijuma difunduju i reaguju sa atomima gvožđa kako bi formirali kompozitni premaz od jedinjenja Fe-Al i legure aluminijuma koji ima snažnu silu vezivanja sa matriksom kako bi zadovoljio zahtev za zaštitu i jačanje površine. Ukratko, čelični materijal za vruće potapanje je vrsta kompozitnog materijala sa sveobuhvatnim svojstvima i niske cijene. Trenutno se za aluminiziranje vrućim potapanjem najčešće koriste tehnike poput Sendzimir, neoksidirajuće redukcijske, neoksidirajuće i Cook-Norteman-ove, pomoću kojih se mogu ostvariti velike proizvodnje zbog visoke efikasnosti proizvodnje, stabilnog kvaliteta proizvoda i manje zagađenje. Među četiri tehnologije, Sendžimirovu, neoksidirajuću redukujuću i neoksidirajuću karakterišu složeni procesi, skupa oprema i visoka cijena. Danas se Cook-Norteman metoda široko koristi zbog prednosti fleksibilnih procesa, niske cijene i ekološke prihvatljivosti.

Za proces aluminizacije vrućim potapanjem, debljina premaza je važan kriterij za procjenu kvaliteta premaza i igra ključnu ulogu u određivanju svojstava premaza. Kako kontrolisati debljinu premaza tokom procesa vrućeg potapanja, stoga se smatra ključnim za garantovanje odličnog kvaliteta premaza. Kao što već znamo, postoji bliska korelacija između debljine premaza, brzine povlačenja i vremena očvršćavanja. Stoga, kako bi se kontrolirao proces vrućeg potapanja i poboljšala kvaliteta premaza, potrebno je izgraditi matematički model koji može opisati ovu korelaciju. U ovom radu matematički model debljine premaza i brzine povlačenja izveden je iz Navier-Stokesove jednadžbe. Analiziran je prijenos topline tijekom skrućivanja premaza i utvrđena je povezanost debljine premaza i vremena očvršćavanja. Eksperimenti vrućeg aluminiziranja čeličnih ploča Q235 po Cook-Norteman metodi izvode se na samoproizvedenoj opremi. Stvarna temperatura i debljina premaza se mjere u skladu s tim. Teorijska izvođenja su ilustrovana i potvrđena eksperimentima.

2 Matematički model

2.2 Prenos toplote tokom skrućivanja premaza Pošto je aluminijumski premaz veoma tanak, može se uzeti kao paraltekućina koja teče po ravnoj površini obloženih komada. Tada se može analizirati iz x smjera. Šematski dijagrami premaz-podloga su prikazani na slici 2, a raspodjela temperature prikazana je na slici 3.
Za potpune detalje, kontaktirajte nas.