Värmeöverföring av varmdoppande aluminiumbeläggning under stelning

Varmaluminiserande beläggning är en av de mest effektiva metoderna för ytskydd för stål och blir gradvis allt populärare. Även om draghastigheten är en av de viktigaste parametrarna för att kontrollera beläggningstjockleken på aluminiseringsprodukter, finns det dock få publikationer om matematisk modellering av draghastighet under varmdoppningsprocessen. För att beskriva sambandet mellan draghastighet, beläggningstjocklek och stelningstid undersöks principen för massa och värmeöverföring under aluminiseringsprocessen i denna artikel. De matematiska modellerna är baserade på Navier-Stokes ekvation och värmeöverföringsanalys. Experiment med den egendesignade utrustningen genomförs för att validera de matematiska modellerna. Närmare bestämt renas aluminiumsmältan vid 730 ℃. Cook-Norteman-metoden används för förbehandling av Q235 stålplåtar.

Temperaturen för varmdoppningsaluminisering är inställd på 690 och ℃ doppningstiden är inställd på 3 min. En likströmsmotor med steglös hastighetsvariation används för att justera draghastigheten. Temperaturförändringen av beläggningen registreras med en infraröd termometer, och beläggningens tjocklek mäts med hjälp av bildanalys. Validera experimentresultaten indikerar att beläggningstjockleken är proportionell mot kvadratroten av draghastigheten för Q235 stålplåt, och att det finns ett linjärt samband mellan beläggningstjocklek och stelningstid när draghastigheten är lägre än 0.11 m/s. Förutsägelsen av den föreslagna modellen stämmer väl överens med de experimentella observationerna av beläggningens tjocklek.

1 Inledning

Varmförzinkningsstål har högre korrosionsbeständighet och mer önskvärda mekaniska egenskaper jämfört med varmförzinkningsstål. Principen för varmdoppningsaluminisering är att de förbehandlade stålplåtarna doppas i de smälta aluminiumlegeringarna vid en viss temperatur under en lämplig tid. Aluminiumatomer diffunderar och reagerar med järnatomer för att bilda en sammansatt beläggning av Fe-Al-förening och aluminiumlegering som har stark bindningskraft med matrisen för att tillfredsställa kravet på att skydda och stärka ytan. Kort sagt, varmdoppande stålmaterial är ett slags kompositmaterial med omfattande egenskaper och till låg kostnad. För närvarande används sådana tekniker som Sendzimir, Non-oxidizing reducing, Non-oxidizing och Cook-Norteman vanligtvis för varmdoppning av aluminium, genom vilka storskaliga produktioner kan realiseras på grund av deras höga produktionseffektivitet, stabila kvalitet på produkter och mindre förorening. Bland de fyra teknologierna kännetecknas Sendzimir, Non-oxidizing reducing och Non-oxidizing av komplexa processer, dyr utrustning och höga kostnader. Nuförtiden blir Cook-Norteman-metoden allmänt använd på grund av fördelarna med flexibla processer, låg kostnad och miljövänlig.

För varmdoppningsaluminiseringsprocessen är beläggningens tjocklek ett viktigt kriterium för att utvärdera beläggningskvaliteten och spelar en nyckelroll för att bestämma beläggningens egenskaper. Hur man kontrollerar beläggningens tjocklek under varmdoppningsprocessen anses därför vara avgörande för att garantera en utmärkt beläggningskvalitet. Som vi redan vet finns det en nära kopplingskorrelation mellan beläggningens tjocklek, draghastighet och stelningstid. För att kontrollera varmdoppningsprocessen och förbättra beläggningskvaliteten är det därför nödvändigt att bygga upp en matematisk modell som kan beskriva denna korrelation. I denna artikel härleds den matematiska modellen för beläggningstjocklek och draghastighet från Navier-Stokes ekvation. Värmeöverföringen under beläggningens stelning analyseras och förhållandet mellan beläggningens tjocklek och stelningstid fastställs. Experimenten med varmdoppningsaluminerande Q235 stålplåtar baserade på Cook-Norteman-metoden utförs med en egentillverkad utrustning. Den verkliga temperaturen och tjockleksbeläggningen mäts därefter. De teoretiska härledningarna illustreras och bekräftas av experimenten.

2 Matematisk modell

2.2 Värmeöverföring under stelning av beläggning Eftersom aluminiumbeläggningen är mycket tunn kan den tas som parallel vätska flyter på den plana ytan av pläterade bitar. Sedan kan det analyseras från x-riktningen. De schematiska diagrammen över beläggningssubstrat visas i fig. 2 och temperaturfördelningen visas i fig. 3.
För fullständig information, vänligen kontakta oss.