Warmteoverdracht van Hot Dip Aluminizing Coating tijdens stollen

Thermische aluminiumcoating is een van de meest effectieve methoden voor oppervlaktebescherming voor staal en wint geleidelijk aan populariteit. Hoewel de treksnelheid een van de belangrijkste parameters is om de laagdikte van aluminerende producten te regelen, zijn er echter weinig publicaties over de wiskundige modellering van de treksnelheid tijdens het hete dompelproces. Om de correlatie tussen de treksnelheid, laagdikte en stollingstijd te beschrijven, wordt in dit artikel het principe van massa- en warmteoverdracht tijdens het aluminiseringsproces onderzocht. De wiskundige modellen zijn gebaseerd op de Navier-Stokes-vergelijking en warmteoverdrachtsanalyse. Om de wiskundige modellen te valideren, worden experimenten uitgevoerd met de zelf ontworpen apparatuur. In het bijzonder wordt aluminiumsmelt gezuiverd bij 730 . De Cook-Norteman-methode wordt gebruikt voor de voorbehandeling van Q235-staalplaten.

De temperatuur van hot dip-aluminisering is ingesteld op 690 en ℃ de dompeltijd is ingesteld op 3 min. Een gelijkstroommotor met traploze snelheidsvariatie wordt gebruikt om de treksnelheid aan te passen. De temperatuurverandering van de coating wordt geregistreerd door een infraroodthermometer en de laagdikte wordt gemeten met behulp van beeldanalyse. De resultaten van het valideringsexperiment geven aan dat de laagdikte evenredig is met de vierkantswortel van de treksnelheid voor de Q235-staalplaat, en dat er een lineair verband is tussen de laagdikte en de stollingstijd wanneer de treksnelheid lager is dan 0.11 m/s. De voorspelling van het voorgestelde model past goed bij de experimentele waarnemingen van de laagdikte.

1 Inleiding

Thermisch verzinkt staal heeft een hogere corrosieweerstand en meer gewenste mechanische eigenschappen in vergelijking met thermisch verzinkt staal. Het principe van thermisch aluminiseren is dat de voorbehandelde staalplaten bij een bepaalde temperatuur gedurende een geschikte tijd in de gesmolten aluminiumlegeringen worden gedompeld. Aluminiumatomen diffunderen en reageren met ijzeratomen om een ​​composietcoating van Fe-Al-verbinding en aluminiumlegering te vormen die een sterke bindingskracht heeft met de matrix om te voldoen aan de eis van bescherming en versterking van het oppervlak. Kortom, thermisch verzinkt staal is een soort composietmateriaal met uitgebreide eigenschappen en tegen lage kosten. Momenteel worden technieken als Sendzimir, Niet-oxiderend reducerend, Niet-oxiderend en Cook-Norteman meestal gebruikt voor hete onderdompeling van aluminium, waardoor grootschalige producties kunnen worden gerealiseerd vanwege hun hoge productie-efficiëntie, stabiele kwaliteit van producten en minder vervuiling. Van de vier technologieën worden Sendzimir, Niet-oxiderend reducerend en Niet-oxiderend gekenmerkt door complexe processen, dure apparatuur en hoge kosten. Tegenwoordig wordt de Cook-Norteman-methode veel gebruikt vanwege de voordelen van flexibele processen, lage kosten en milieuvriendelijk.

Voor het thermisch aluminiseren is de laagdikte een belangrijk criterium om de kwaliteit van de coating te beoordelen en speelt deze een sleutelrol bij het bepalen van de eigenschappen van de coating. Het beheersen van de laagdikte tijdens het dompelproces wordt daarom als cruciaal beschouwd om een ​​uitstekende coatingkwaliteit te garanderen. Zoals we al weten, is er een nauwe koppelingscorrelatie tussen de laagdikte, treksnelheid en stollingstijd. Om het dompelproces te beheersen en de coatingkwaliteit te verbeteren, is het daarom noodzakelijk om een ​​wiskundig model op te bouwen dat deze correlatie kan beschrijven. In dit artikel wordt het wiskundige model van laagdikte en treksnelheid afgeleid van de Navier-Stokes-vergelijking. De warmteoverdracht tijdens het stollen van de coating wordt geanalyseerd en de relatie tussen laagdikte en stollingstijd wordt vastgesteld. De experimenten met het onderdompelen van Q235-staalplaten op basis van de Cook-Norteman-methode worden uitgevoerd met een zelfgemaakte apparatuur. De werkelijke temperatuur en laagdikte worden dienovereenkomstig gemeten. De theoretische afleidingen worden geïllustreerd en bevestigd door de experimenten.

2 Wiskundig model

2.2 Warmteoverdracht tijdens het stollen van de coating Omdat de aluminiumcoating erg dun is, kan deze als parallel vloeistof die op het vlakke oppervlak van geplateerde stukken stroomt. Dan kan het worden geanalyseerd vanuit de x-richting. De schematische diagrammen van coating-substraat worden weergegeven in Fig. 2 en de temperatuurverdeling wordt getoond in Fig. 3.
Neem voor volledige details contact met ons op.