Varmeoverførsel af varmdip-aluminiserende belægning under størkning

Varmaluminerende belægning er en af ​​de mest effektive metoder til overfladebeskyttelse af stål og er gradvist ved at vinde popularitet. Selvom trækhastigheden er en af ​​de vigtigste parametre til at kontrollere belægningstykkelsen af ​​aluminiseringsprodukter, er der dog få publikationer om den matematiske modellering af trækhastigheden under varmdip-processen. For at beskrive sammenhængen mellem trækhastighed, belægningstykkelse og størkningstid undersøges princippet om masse- og varmeoverførsel under aluminiseringsprocessen i denne artikel. De matematiske modeller er baseret på Navier-Stokes ligning og varmeoverførselsanalyse. Eksperimenter med det selvdesignede udstyr udføres for at validere de matematiske modeller. Specifikt renses aluminiumssmelten ved 730 ℃. Cook-Norteman metoden anvendes til forbehandling af Q235 stålplader.

Temperaturen for varmdip-aluminisering er indstillet til 690 og ℃ dyppetiden er indstillet til 3 min. En jævnstrømsmotor med trinløs hastighedsvariation bruges til at justere trækhastigheden. Temperaturændringen af ​​belægningen registreres af et infrarødt termometer, og belægningstykkelsen måles ved hjælp af billedanalyse. De validerede forsøgsresultater indikerer, at belægningstykkelsen er proportional med kvadratroden af ​​trækhastigheden for Q235 stålpladen, og at der er en lineær sammenhæng mellem belægningstykkelse og størkningstid, når trækhastigheden er lavere end 0.11 m/s. Forudsigelsen af ​​den foreslåede model passer godt med de eksperimentelle observationer af belægningstykkelsen.

1 Indledning

Varmgalvaniseringsstål har en højere korrosionsbestandighed og mere ønskværdige mekaniske egenskaber sammenlignet med varmgalvaniseringsstål. Princippet for varmdip-aluminisering er, at de forbehandlede stålplader dyppes i de smeltede aluminiumslegeringer ved en bestemt temperatur i et passende tidsrum. Aluminiumsatomer diffunderer og reagerer med jernatomer for at danne en sammensat belægning af Fe-Al-forbindelse og aluminiumslegering, der har en stærk bindingskraft med matrixen for at tilfredsstille kravet om at beskytte og styrke overfladen. Kort sagt er varmdip stålmateriale en slags kompositmateriale med omfattende egenskaber og lave omkostninger. I øjeblikket anvendes teknikker som Sendzimir, Ikke-oxiderende reducerende, Ikke-oxiderende og Cook-Norteman sædvanligvis til varmdip-aluminisering, hvorigennem storskalaproduktioner kan realiseres på grund af deres høje produktionseffektivitet, stabile produktkvalitet og mindre forurening. Blandt de fire teknologier er Sendzimir, Non-oxidizing reducing og Non-oxidizing karakteriseret ved komplekse processer, dyrt udstyr og høje omkostninger. I dag bliver Cook-Norteman-metoden meget brugt på grund af fordelene ved fleksible processer, lave omkostninger og miljøvenlige.

For varmdip-aluminiseringsprocessen er belægningstykkelsen et vigtigt kriterium for at evaluere belægningskvaliteten og spiller en nøglerolle i bestemmelsen af ​​belægningens egenskaber. Hvordan man kontrollerer belægningstykkelsen under varmdip-processen anses derfor for at være afgørende for at garantere en fremragende belægningskvalitet. Som vi allerede ved, er der en tæt koblingskorrelation mellem belægningstykkelse, trækhastighed og størkningstid. For at kontrollere hotdip-processen og forbedre belægningskvaliteten er det derfor nødvendigt at opbygge en matematisk model, der kan beskrive denne sammenhæng. I dette papir er den matematiske model for belægningstykkelse og trækhastighed afledt af Navier-Stokes-ligningen. Varmeoverførslen under belægningens størkning analyseres, og forholdet mellem belægningstykkelse og størkningstid etableres. Forsøgene med varmealuminisering af Q235 stålplader baseret på Cook-Norteman metoden udføres med et selvfremstillet udstyr. Den reelle temperatur og tykkelsesbelægning måles i overensstemmelse hermed. De teoretiske udledninger er illustreret og bekræftet af eksperimenterne.

2 Matematisk model

2.2 Varmeoverførsel under størkning af belægning Da aluminiumbelægningen er meget tynd, kan den tages som parallel væske strømmer på den flade overflade af belagte stykker. Derefter kan det analyseres fra x-retning. De skematiske diagrammer af belægningssubstrat er vist i fig. 2, og temperaturfordelingen er vist i fig. 3.
For fuldstændige detaljer, kontakt os venligst.