Truyền nhiệt của lớp phủ nhôm nhúng nóng trong quá trình đông đặc

Phủ nhôm nhúng nóng là một trong những phương pháp bảo vệ bề mặt thép hiệu quả nhất và đang dần phổ biến. Mặc dù tốc độ kéo là một trong những thông số quan trọng nhất để kiểm soát độ dày lớp phủ của các sản phẩm nhôm hóa, tuy nhiên, có rất ít công bố về mô hình toán học của tốc độ kéo trong quá trình nhúng nóng. Để mô tả mối tương quan giữa tốc độ kéo, độ dày lớp phủ và thời gian đông đặc, nguyên tắc của khối lượng và sự truyền nhiệt trong quá trình nhôm hóa được nghiên cứu trong bài báo này. Các mô hình toán học dựa trên phương trình Navier-Stokes và phân tích truyền nhiệt. Các thí nghiệm sử dụng thiết bị tự thiết kế được thực hiện để xác nhận các mô hình toán học. Cụ thể, nhôm nóng chảy được tinh chế ở 730 ℃. Phương pháp Cook-Norteman được sử dụng để tiền xử lý tấm thép Q235.

Nhiệt độ của quá trình nhôm hóa nhúng nóng được đặt thành 690 và ℃ thời gian nhúng được đặt thành 3 phút. Động cơ một chiều biến thiên tốc độ vô cấp dùng để điều chỉnh tốc độ kéo. Sự thay đổi nhiệt độ của lớp phủ được ghi lại bằng nhiệt kế hồng ngoại và độ dày lớp phủ được đo bằng cách sử dụng phân tích hình ảnh. Kết quả thí nghiệm xác thực chỉ ra rằng độ dày lớp phủ tỷ lệ với căn bậc hai của tốc độ kéo đối với tấm thép Q235 và có mối quan hệ tuyến tính giữa độ dày lớp phủ và thời gian đông đặc khi tốc độ kéo thấp hơn 0.11 m / s. Dự đoán của mô hình được đề xuất rất phù hợp với các quan sát thực nghiệm về độ dày lớp phủ.

1 Giới thiệu

Thép phèn nhôm nhúng nóng có khả năng chống ăn mòn cao hơn và các tính chất cơ học mong muốn hơn so với thép mạ kẽm nhúng nóng. Nguyên lý của quá trình nhôm hóa nhúng nóng là các tấm thép đã được xử lý trước được nhúng vào hợp kim nhôm nóng chảy ở một nhiệt độ nhất định trong một thời gian thích hợp. Nguyên tử nhôm khuếch tán và phản ứng với nguyên tử sắt tạo thành lớp phủ tổng hợp của hợp chất Fe-Al và hợp kim nhôm có lực liên kết bền với chất nền đáp ứng yêu cầu bảo vệ và tăng cường bề mặt. Tóm lại, vật liệu thép nhúng nóng là một loại vật liệu composite có tính chất toàn diện và giá thành rẻ. Hiện nay, các kỹ thuật như Sendzimir, khử không oxy hóa, không oxy hóa và Cook-Norteman thường được sử dụng cho quá trình nhôm hóa nhúng nóng, qua đó có thể thực hiện sản xuất quy mô lớn do hiệu quả sản xuất cao, chất lượng sản phẩm ổn định và ít hơn sự ô nhiễm. Trong số bốn công nghệ, Sendzimir, Không oxy hóa khử và Không oxy hóa có đặc điểm là quy trình phức tạp, thiết bị đắt tiền và giá thành cao. Ngày nay, phương pháp Cook-Norteman được sử dụng rộng rãi nhờ những ưu điểm của quy trình linh hoạt, chi phí thấp và thân thiện với môi trường.

Đối với quy trình phèn nhôm nhúng nóng, độ dày lớp phủ là tiêu chí quan trọng để đánh giá chất lượng lớp phủ và đóng vai trò quyết định tính chất của lớp phủ. Do đó, làm thế nào để kiểm soát độ dày lớp phủ trong quá trình nhúng nóng được coi là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng lớp phủ tuyệt vời. Như chúng ta đã biết, có mối tương quan chặt chẽ giữa độ dày lớp phủ, tốc độ kéo và thời gian đông đặc. Vì vậy, để kiểm soát quá trình nhúng nóng và nâng cao chất lượng lớp phủ, cần phải xây dựng mô hình toán học có thể mô tả mối tương quan này. Trong bài báo này, mô hình toán học của độ dày lớp phủ và tốc độ kéo được rút ra từ phương trình Navier-Stokes. Sự truyền nhiệt trong quá trình đông cứng lớp phủ được phân tích, và mối quan hệ của độ dày lớp phủ và thời gian đông đặc được thiết lập. Thí nghiệm nhúng nhôm phèn nóng tấm Q235 theo phương pháp Cook-Norteman được thực hiện bằng thiết bị tự chế. Nhiệt độ thực và độ dày lớp phủ được đo tương ứng. Các dẫn xuất lý thuyết được minh họa và xác nhận bằng các thí nghiệm.

2 Mô hình Toán học

2.2 Truyền nhiệt trong quá trình đông đặc của lớp phủ Vì lớp phủ nhôm rất mỏng, nó có thể được coi là paralchất lỏng lel chảy trên bề mặt phẳng của miếng mạ. Sau đó, nó có thể được phân tích từ hướng x. Các giản đồ của lớp phủ-chất nền được trình bày trong Hình 2 và sự phân bố nhiệt độ được trình bày trong Hình 3.
Để biết chi tiết đầy đủ, vui lòng liên hệ với chúng tôi.