熱浸鍍鋁塗層凝固過程中的傳熱

熱浸鍍鋁塗層是鋼材表面保護最有效的方法之一，並逐漸普及。 雖然提拉速度是控制鍍鋁產品鍍層厚度的最重要參數之一，但是關於熱浸過程中提拉速度的數學模型的出版物很少。 為了描述拉拔速度、鍍層厚度和凝固時間之間的關係，本文研究了鍍鋁過程中的傳質和傳熱原理。 數學模型基於 Navier-Stokes 方程和傳熱分析。 使用自行設計的設備進行實驗以驗證數學模型。 具體而言，鋁熔體在 730 ℃下進行提純。 Cook-Norteman方法用於Q235鋼板的預處理。

熱浸鍍鋁溫度設定為690℃，浸鍍時間設定為3分鐘。 採用直流電機無級變速調節牽引速度。 通過紅外測溫儀記錄塗層的溫度變化，並通過圖像分析測量塗層厚度。 驗證實驗結果表明，對於Q235鋼板，塗層厚度與拉拔速度的平方根成正比，當拉拔速度小於0.11 m/s時，塗層厚度與凝固時間呈線性關係。 所提出模型的預測與塗層厚度的實驗觀察結果非常吻合。

1簡介

與熱浸鍍鋅鋼相比，熱浸鍍鋁鋼具有更高的耐腐蝕性和更理想的機械性能。 熱浸鍍鋁的原理是將預處理後的鋼板浸入一定溫度的熔融鋁合金中適當時間。 鋁原子與鐵原子發生擴散反應，形成與基體結合力強的Fe-Al化合物與鋁合金的複合塗層，滿足保護和強化表面的要求。 總之，熱浸鋼材料是一種綜合性能好、成本低的複合材料。 目前熱浸鍍鋁多采用森吉米爾、非氧化還原、非氧化、Cook-Norteman等工藝，生產效率高、產品質量穩定、用量少，可實現規模化生產。污染。 這四種技術中，森吉米爾、非氧化還原和非氧化工藝的特點是工藝複雜、設備昂貴、成本高。 如今，Cook-Norteman 方法因其工藝靈活、成本低、環境友好等優點而得到廣泛應用。

對於熱浸鍍鋁工藝，塗層厚度是評價塗層質量的重要標準，對決定塗層性能起著關鍵作用。 因此，如何在熱浸過程中控制塗層厚度對於保證出色的塗層質量至關重要。 眾所周知，塗層厚度、拉速和固化時間之間存在密切的耦合關係。 因此，為了控制熱浸過程和提高塗層質量，有必要建立一個能夠描述這種相關性的數學模型。 本文從Navier-Stokes方程推導出塗層厚度和拉速的數學模型。 分析了塗層凝固過程中的傳熱，建立了塗層厚度與凝固時間的關係。 在自製設備上進行了基於Cook-Norteman法的Q235鋼板熱浸鍍鋁實驗。 相應地測量實際溫度和塗層厚度。 理論推導通過實驗得到說明和證實。

2 數學模型

2.2 鍍層凝固過程中的傳熱 由於鋁鍍層很薄，可以認為是paral讓流體在鍍件的平面上流動。 然後可以從x方向分析。 塗層-基材示意圖如圖 2 所示，溫度分佈如圖 3 所示。
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