Transferencia de calor del revestimiento de aluminización por inmersión en caliente durante la solidificación

El revestimiento de aluminización por inmersión en caliente es uno de los métodos más eficaces de protección de superficies para aceros y está ganando popularidad gradualmente. Aunque la velocidad de tracción es uno de los parámetros más importantes para controlar el espesor del revestimiento de los productos de aluminización, existen pocas publicaciones sobre el modelado matemático de la velocidad de tracción durante el proceso de inmersión en caliente. Para describir la correlación entre la velocidad de tracción, el espesor del recubrimiento y el tiempo de solidificación, en este artículo se investiga el principio de transferencia de masa y calor durante el proceso de aluminización. Los modelos matemáticos se basan en la ecuación de Navier-Stokes y el análisis de transferencia de calor. Se llevan a cabo experimentos con equipos de diseño propio para validar los modelos matemáticos. Específicamente, la masa fundida de aluminio se purifica a 730 ℃. El método Cook-Norteman se utiliza para el pretratamiento de placas de acero Q235.

La temperatura de aluminización por inmersión en caliente se establece en 690 y ℃ el tiempo de inmersión se establece en 3 min. Se utiliza un motor de corriente continua con variación de velocidad continua para ajustar la velocidad de tracción. El cambio de temperatura del revestimiento se registra mediante un termómetro infrarrojo y el espesor del revestimiento se mide mediante análisis de imágenes. Los resultados del experimento validado indican que el espesor del revestimiento es proporcional a la raíz cuadrada de la velocidad de tracción de la placa de acero Q235, y que existe una relación lineal entre el espesor del revestimiento y el tiempo de solidificación cuando la velocidad de tracción es inferior a 0.11 m / s. La predicción del modelo propuesto encaja bien con las observaciones experimentales del espesor del revestimiento.

1 Introducción

El acero de aluminización en caliente tiene una mayor resistencia a la corrosión y propiedades mecánicas más deseables en comparación con el acero de galvanización en caliente. El principio de la aluminización por inmersión en caliente es que las placas de acero pretratadas se sumergen en las aleaciones de aluminio fundido a una determinada temperatura durante un tiempo adecuado. Los átomos de aluminio se difunden y reaccionan con los átomos de hierro para formar una capa compuesta de compuesto Fe-Al y aleación de aluminio que tiene una fuerte fuerza de unión con la matriz para satisfacer el requisito de proteger y fortalecer la superficie. En resumen, el material de acero por inmersión en caliente es un tipo de material compuesto con propiedades integrales y de bajo costo. Actualmente, para la aluminización en caliente se suelen emplear técnicas como Sendzimir, No oxidante reductor, No oxidante y Cook-Norteman, a través de las cuales se pueden realizar producciones a gran escala debido a su alta eficiencia de producción, calidad estable de productos y menos polución. Entre las cuatro tecnologías, Sendzimir, Reductora No oxidante y No oxidante se caracterizan por procesos complejos, equipos costosos y alto costo. Hoy en día, el método Cook-Norteman se vuelve ampliamente utilizado debido a las ventajas de los procesos flexibles, de bajo costo y amigables con el medio ambiente.

Para el proceso de aluminizado por inmersión en caliente, el espesor del revestimiento es un criterio importante para evaluar la calidad del revestimiento y juega un papel clave en la determinación de las propiedades del revestimiento. Por tanto, la forma de controlar el espesor del revestimiento durante el proceso de inmersión en caliente se considera crucial para garantizar una excelente calidad de revestimiento. Como ya sabemos, existe una estrecha correlación de acoplamiento entre el espesor del revestimiento, la velocidad de extracción y el tiempo de solidificación. Por lo tanto, para controlar el proceso de inmersión en caliente y mejorar la calidad del recubrimiento, es necesario construir un modelo matemático que pueda describir esta correlación. En este artículo, el modelo matemático del espesor del recubrimiento y la velocidad de tracción se deriva de la ecuación de Navier-Stokes. Se analiza la transferencia de calor durante la solidificación del revestimiento y se establece la relación entre el espesor del revestimiento y el tiempo de solidificación. Los experimentos de aluminización en caliente de planchas de acero Q235 basados ​​en el método Cook-Norteman se llevan a cabo con un equipo de fabricación propia. La temperatura real y el espesor del revestimiento se miden en consecuencia. Las derivaciones teóricas están ilustradas y confirmadas por los experimentos.

2 Modelo matemático

2.2 Transferencia de calor durante la solidificación del revestimiento Dado que el revestimiento de aluminio es muy delgado, puede tomarse como paralfluido fluido que fluye sobre la superficie plana de las piezas chapadas. Entonces se puede analizar desde la dirección x. Los diagramas esquemáticos de revestimiento-sustrato se presentan en la Fig. 2 y la distribución de temperatura se muestra en la Fig. 3.
Para obtener detalles completos, contáctenos.