Varmeoverføring av varmdip-aluminiserende belegg under størkning

Varmealuminerende belegg er en av de mest effektive metodene for overflatebeskyttelse for stål og blir gradvis stadig mer populær. Selv om trekkhastigheten er en av de viktigste parametrene for å kontrollere beleggtykkelsen til aluminiseringsprodukter, er det imidlertid få publikasjoner om matematisk modellering av trekkhastigheten under varmedyppingsprosessen. For å beskrive sammenhengen mellom trekkhastighet, beleggtykkelse og størkningstid, er prinsippet om masse og varmeoverføring under aluminiseringsprosessen undersøkt i denne artikkelen. De matematiske modellene er basert på Navier-Stokes likning og varmeoverføringsanalyse. Eksperimenter med det egendesignede utstyret utføres for å validere de matematiske modellene. Nærmere bestemt renses aluminiumssmelten ved 730 ℃. Cook-Norteman-metoden brukes til forbehandling av Q235 stålplater.

Temperaturen på varmdippaluminisering er satt til 690 og ℃ dyppetiden er satt til 3 min. En likestrømsmotor med trinnløs hastighetsvariasjon brukes for å justere trekkhastigheten. Temperaturendringen på belegget registreres med et infrarødt termometer, og beleggtykkelsen måles ved bruk av bildeanalyse. Valideringseksperimentresultatene indikerer at beleggtykkelsen er proporsjonal med kvadratroten av trekkhastigheten for Q235 stålplaten, og at det er en lineær sammenheng mellom beleggtykkelse og størkningstid når trekkhastigheten er lavere enn 0.11 m/s. Forutsigelsen av den foreslåtte modellen passer godt med de eksperimentelle observasjonene av beleggtykkelsen.

1 Innledning

Varmalumineringsstål har høyere korrosjonsbestandighet og mer ønskelige mekaniske egenskaper sammenlignet med varmgalvaniseringsstål. Prinsippet for varmdip-aluminisering er at de forbehandlede stålplatene dyppes i de smeltede aluminiumslegeringene ved en viss temperatur i en passende tid. Aluminiumsatomer diffunderer og reagerer med jernatomer for å danne et komposittbelegg av Fe-Al-forbindelse og aluminiumslegering som har sterk bindekraft med matrisen for å tilfredsstille kravet om å beskytte og styrke overflaten. Kort sagt, varmt stålmateriale er et slags komposittmateriale med omfattende egenskaper og lav pris. For tiden brukes slike teknikker som Sendzimir, Non-oxidizing reducing, Non-oxidizing og Cook-Norteman vanligvis for varmdip-aluminisering, der storskala produksjoner kan realiseres på grunn av deres høye produksjonseffektivitet, stabile produktkvalitet og mindre. forurensing. Blant de fire teknologiene er Sendzimir, Non-oxidizing reducing og Non-oxidizing preget av komplekse prosesser, dyrt utstyr og høye kostnader. I dag blir Cook-Norteman-metoden mye brukt på grunn av fordelene med fleksible prosesser, lave kostnader og miljøvennlige.

For varmdypningsaluminiseringsprosessen er beleggtykkelsen et viktig kriterium for å evaluere beleggkvaliteten og spiller en nøkkelrolle i å bestemme beleggets egenskaper. Hvordan man kontrollerer beleggtykkelsen under varmedyppingsprosessen anses derfor som avgjørende for å garantere en utmerket beleggkvalitet. Som vi allerede vet, er det en nær koblingskorrelasjon mellom beleggtykkelse, trekkhastighet og størkningstid. Derfor er det nødvendig å bygge opp en matematisk modell som kan beskrive denne korrelasjonen for å kontrollere varmdippprosessen og forbedre beleggkvaliteten. I denne artikkelen er den matematiske modellen for beleggtykkelse og trekkhastighet utledet fra Navier-Stokes-ligningen. Varmeoverføringen under beleggstørkningen analyseres, og forholdet mellom beleggtykkelse og størkningstid etableres. Forsøkene med varmealuminisering av Q235 stålplater basert på Cook-Norteman-metoden er utført med et selvlaget utstyr. Den virkelige temperatur- og tykkelsesbelegget måles deretter. De teoretiske utledningene er illustrert og bekreftet av forsøkene.

2 Matematisk modell

2.2 Varmeoverføring under størkning av belegg Siden aluminiumsbelegget er veldig tynt, kan det tas som parallel væske som strømmer på den flate overflaten av belagte stykker. Deretter kan det analyseres fra x-retning. De skjematiske diagrammene av belegg-substrat er presentert i fig. 2 og temperaturfordelingen er vist i fig. 3.
For fullstendige detaljer, vennligst kontakt oss.