Transferencia de calor do revestimento de aluminio por inmersión en quente durante a solidificación

O revestimento de aluminización por inmersión en quente é un dos métodos máis eficaces de protección da superficie dos aceiros e gradualmente está gañando popularidade. Aínda que a velocidade de tracción é un dos parámetros máis importantes para controlar o espesor do revestimento dos produtos de aluminización, non obstante, hai poucas publicacións sobre o modelado matemático da velocidade de tracción durante o proceso de inmersión en quente. Co fin de describir a correlación entre a velocidade de tracción, o espesor do revestimento e o tempo de solidificación, investigase neste traballo o principio da transferencia de masa e calor durante o proceso de aluminización. Os modelos matemáticos baséanse na ecuación de Navier-Stokes e na análise da transferencia de calor. Realízanse experimentos utilizando os equipos de deseño propio para validar os modelos matemáticos. En concreto, o fundido de aluminio purifícase a 730 ℃. O método Cook-Norteman úsase para o pretratamento de chapas de aceiro Q235.

A temperatura de aluminización por inmersión en quente fíxase en 690 °C e o tempo de inmersión en 3 min. Utilízase un motor de corrente continua con variación continua de velocidade para axustar a velocidade de tracción. O cambio de temperatura do revestimento rexístrase mediante un termómetro infravermello e o espesor do revestimento mídese mediante a análise de imaxes. Os resultados do experimento validado indican que o espesor do revestimento é proporcional á raíz cadrada da velocidade de tracción da placa de aceiro Q235 e que existe unha relación lineal entre o espesor do revestimento e o tempo de solidificación cando a velocidade de tracción é inferior a 0.11 m/s. A predición do modelo proposto encaixa ben coas observacións experimentais do espesor do revestimento.

1 Introdución

O aceiro de aluminización por inmersión en quente ten unha maior resistencia á corrosión e propiedades mecánicas máis desexables en comparación co aceiro galvanizado por inmersión en quente. O principio da aluminización por inmersión en quente é que as placas de aceiro pretratadas se mergullan nas aliaxes de aluminio fundido a unha determinada temperatura durante un tempo axeitado. Os átomos de aluminio difunden e reaccionan cos átomos de ferro para formar un revestimento composto de composto Fe-Al e aliaxe de aluminio que ten unha forte forza de unión coa matriz para satisfacer o requisito de protexer e reforzar a superficie. En resumo, o material de aceiro por inmersión en quente é un tipo de material composto con propiedades amplas e de baixo custo. Actualmente, técnicas como Sendzimir, Non-oxidizing reducing, Non-oxidizing e Cook-Norteman adoitan empregarse para a aluminización por inmersión en quente, a través do cal se poden realizar producións a gran escala debido á súa alta eficiencia de produción, a calidade estable dos produtos e menos. contaminación. Entre as catro tecnoloxías, Sendzimir, Redución non oxidante e Non oxidante caracterízanse por procesos complexos, equipos caros e custo elevado. Hoxe en día, o método Cook-Norteman utilízase moito polas vantaxes de procesos flexibles, baixo custo e respectuoso co medio ambiente.

Para o proceso de aluminización por inmersión en quente, o grosor do revestimento é un criterio importante para avaliar a calidade do revestimento e desempeña un papel fundamental na determinación das propiedades do revestimento. Como controlar o grosor do revestimento durante o proceso de inmersión en quente considérase, polo tanto, crucial para garantir unha excelente calidade de revestimento. Como xa sabemos, existe unha estreita correlación entre o espesor do revestimento, a velocidade de tracción e o tempo de solidificación. Polo tanto, para controlar o proceso de inmersión en quente e mellorar a calidade do revestimento, é necesario construír un modelo matemático que poida describir esta correlación. Neste artigo, o modelo matemático do espesor do revestimento e da velocidade de tracción derívase da ecuación de Navier-Stokes. Analízase a transferencia de calor durante a solidificación do revestimento e establécese a relación entre o espesor do revestimento e o tempo de solidificación. Os experimentos de placas de aceiro Q235 de aluminización en quente baseadas no método Cook-Norteman realízanse cun equipo de fabricación propia. A temperatura real e o grosor do revestimento mídense en consecuencia. As derivacións teóricas están ilustradas e confirmadas polos experimentos.

2 Modelo matemático

2.2 Transferencia de calor durante a solidificación do revestimento Dado que o revestimento de aluminio é moi delgado, pódese tomar como parallel fluído que flúe sobre a superficie plana das pezas chapadas. Despois pódese analizar dende a dirección x. Os diagramas esquemáticos do revestimento-substrato preséntanse na figura 2 e a distribución da temperatura móstrase na figura 3.
Para obter detalles completos, póñase en contacto connosco.