CN107527545A - 镀铝锌水模型实验模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种镀铝锌水模型实验模拟装置，其特征在于，所述实验装置包括主锌锅模型、主锌锅支架、电动机机体，平衡辊，动力辊，稳定辊，沉没辊，固定辊子支架以及皮带，所述固定辊子支架固定在主锌锅支架上，所述平衡辊、动力辊、稳定辊、沉没辊均固定在固定辊子支架上，所述主锌锅模型位于主锌锅支架的上方。该技术方案结构紧凑、设计合理，利用圆形主锌锅水模型来模拟镀铝锌板生产过程，通过调整影响参数建立正交试验，得到最佳的生产参数，对实际生产有一定的指导作用。

Description

镀铝锌水模型实验模拟装置

技术领域

本发明涉及一种模拟装置，具体涉及一种镀铝锌水模型实验模拟装置及实验方法，属于热浸镀锌设备技术领域。

背景技术

多调查结果表明，近年来由于材料腐蚀导致全球每年会产生上千亿美元的经济损失，如果对金属材料采取适当的腐蚀防护措施，可使该项损失减少约30%。因此，采取良好的措施来解决金属材料的腐蚀问题有着重要的经济意义。为了增加钢铁产品的使用寿命，冶金工作者们开始从源头来阻止钢铁产品的氧化腐蚀，因而开始从产品的表面上进行研究寻找方法，发现通过对产品表面的加工可以达到防腐的效果。于是，热浸镀锌工艺得到了发展应用。热浸镀锌工艺经历100年的研究发展，目前已经成为了较为成熟的技术。热浸镀工艺是将待镀的金属材料在经过预处理后，被浸入到低熔点液态金属或合金中进行镀层，从而获得较好防护性的一种工艺方法。经热浸镀锌处理后的钢带具有良好的耐腐蚀性，延长了产品的使用寿命，且加工成本较低，因而受到了广泛的应用。但在实际的生产过程中发现会产生难以解决的锌渣问题，影响了热浸镀锌钢带的表面质量。热浸镀铝技术出现于1938年，它是应用最广泛的表面防腐蚀技术之一。热浸镀铝是指将经过表面处理的钢铁材料或制件浸入熔融的铝液中并保持一定时间，使铝渗入钢基体并覆盖钢铁表面，从而在钢铁表面获得热浸镀铝层的工艺方法。经热镀铝工艺处理后的钢带耐高温氧化，耐腐蚀，与镀锌钢带相比，耐腐蚀性和延展性更好，但工作温度高，耗能大。同时，铝的价格较锌高，综合以上原因，热浸镀铝技术应用范围比镀锌工艺小，难以用于生产批量钢结构件。镀铝锌锌锅的相关课题属于新型课题，目前还未见有关无芯镀铝锌圆锅的物理模拟研究成果公布。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种镀铝锌水模型实验模拟装置，该技术方案结构紧凑、设计合理，利用圆形主锌锅水模型来模拟镀铝锌板生产过程，通过调整影响参数建立正交试验，得到最佳的生产参数，对实际生产有一定的指导作用。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种镀铝锌水模型实验模拟装置，其特征在于，所述实验装置包括主锌锅模型、主锌锅支架、电动机机体，平衡辊，动力辊，稳定辊，沉没辊，固定辊子支架以及皮带，所述固定辊子支架固定在主锌锅支架上，所述平衡辊、动力辊、稳定辊、沉没辊均固定在固定辊子支架上，所述主锌锅模型位于主锌锅支架的上方，动力辊连接电动机，在水平高度固定平衡辊，稳定辊固定在模拟钢带皮带的内侧和外侧，沉没辊设置在主锌锅的内部，位于液面以下，皮带从左侧越过沉没辊，固定辊子支架，用于替代钢带模拟实验的皮带。该技术方案根据现场生产钢带拉动速度的影响，按照实际生产中钢带的实际尺寸成比例缩小，测试不同规格的钢带、不同钢带拉速下对主锌锅中流体的影响。

作为本发明的一种改进，所述主锌锅模型设置为有机玻璃圆形锅。模拟使用的有机玻璃主锌锅为圆形，固定在主锌锅支架上，主锌锅尺寸按照相似模型法成比例缩小。

一种镀铝锌水模型实验模拟装置的实验方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1）实验室采用电动机提供钢带拉动速度的速度，测定前先需要电动机稳定运行10～15分钟，通过调节变频器达到所需的速率，在运行一段时间之后，观测记录，直到达到所需速度为止。

2）进行流场与锌渣研究：研究钢带拉速和宽度的不同对主锌锅中流体运动的影响，同时研究钢带拉速和不同宽度钢带分别对底渣、悬浮渣和表面渣的影响，流场的研究采用颜色对比明显墨水作为示踪剂，观察并记录不同参数下流体的运动情况，在主锌锅运行稳定之后，从主锌锅左侧以60°角度加入示踪剂，观察记录示踪剂的运动状况；

3 ）ADV检测，采用多普勒声学测速仪（MADV）对点检测，通过测定主锌锅内特定区域进行流体速度的测定，画出速度图，分析主锌锅内流体状态。该方案采用示踪剂显示流体流动和锌渣运动状况；测定方法主要采用控制变量法观测，通过改变某一参数，其它参数不变的情况下，采用对比色较好的墨水做示踪剂，记录锌锅内流体的运动情况和混匀时间；以水模拟钢液，以聚丙乙烯塑料粒子模拟锌渣，测试不同工艺参数对锌渣运动速率和状态的影响；

采用多普勒声学测速仪（MADV）对主锌锅内流体流速进行定量测定，通过对点测定单点的平均速度，分析主锌锅内流体流动状况。在实验中分别比较在钢带宽度、钢带拉速条件下，示踪剂在主锌锅内的运动状况，同时比较聚丙乙烯塑料粒子在主锌锅中的分布和运动状况，通过多组正交实验得出最佳的钢带镀铝锌的生产工艺。

作为本发明的一种改进，所述步骤2）中锌渣研究采用聚丙乙烯塑料粒子模拟锌渣，分别观察表面渣和底渣运动与分布情况，利用氙光灯片光源在夜间观察悬浮渣的运动情况。

相对于现有技术，本发明具有如下优点，1）该技术方案整体设计巧妙、结构紧凑；2）该技术方案模拟使用的有机玻璃主锌锅为圆形，固定在主锌锅支架上，主锌锅尺寸按照相似模型法成比例缩小；3）该技术方案根据现场生产钢带拉动速度的影响，按照实际生产中钢带的实际尺寸成比例缩小，测试不同规格的钢带、不同钢带拉速下对主锌锅中流体的影响；4）该技术方案采用示踪剂显示流体流动和锌渣运动状况；测定方法主要采用控制变量法观测，通过改变某一参数，其它参数不变的情况下，采用对比色较好的墨水做示踪剂，记录锌锅内流体的运动情况和混匀时间；以水模拟钢液，以聚丙乙烯塑料粒子模拟锌渣，测试不同工艺参数对锌渣运动速率和状态的影响；5）该技术方案采用多普勒声学测速仪（MADV）对主锌锅内流体流速进行定量测定，通过对点测定单点的平均速度，分析主锌锅内流体流动状况。

附图说明

图1为转炉顶底复吹模型示意；

图2为图1侧视图；

图3为圆形有机玻璃主锌锅示意图。

图中：1、主锌锅模型，2、主锌锅支架，3、电动机机体，4、平衡辊，5、动力辊，6、稳定辊，7、沉没辊，8、固定辊子支架；9、皮带。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。

实施例 1 ：参见图1-图3，一种镀铝锌水模型实验模拟装置，所述实验装置包括主锌锅模型1、主锌锅支架2、电动机机体3，平衡辊4，动力辊5，稳定辊6，沉没辊7，固定辊子支架8以及皮带9，所述固定辊子支架8固定在主锌锅支架2上，所述平衡辊4、动力辊5、稳定辊6、沉没辊7均固定在固定辊子支架上，所述主锌锅模型1位于主锌锅支架的上方，动力辊连接电动机，在水平高度固定平衡辊，稳定辊固定在模拟钢带皮带的内侧和外侧，沉没辊设置在主锌锅的内部，位于液面以下，皮带从左侧越过沉没辊，固定辊子支架，用于替代钢带模拟实验的皮带。该技术方案根据现场生产钢带拉动速度的影响，按照实际生产中钢带的实际尺寸成比例缩小，测试不同规格的钢带、不同钢带拉速下对主锌锅中流体的影响；

实施例 2 ：参见图3，作为本发明的一种改进，所述主锌锅模型1设置为有机玻璃圆形锅。模拟使用的有机玻璃主锌锅为圆形，固定在主锌锅支架上，主锌锅尺寸按照相似模型法成比例缩小。

实施例 3 ：参见图3，一种镀铝锌水模型实验模拟装置的实验方法，所述方法包括以下步骤：

1）实验室采用电动机提供钢带拉动速度的速度，测定前先需要电动机稳定运行10～15分钟，通过调节变频器达到所需的速率，在运行一段时间之后，观测记录，直到达到所需速度为止。

2）进行流场与锌渣研究：研究钢带拉速和宽度的不同对主锌锅中流体运动的影响，同时研究钢带拉速和不同宽度钢带分别对底渣、悬浮渣和表面渣的影响，流场的研究采用颜色对比明显墨水作为示踪剂，观察并记录不同参数下流体的运动情况，操作见图1，在主锌锅运行稳定之后，从主锌锅左侧以60°角度加入示踪剂，观察记录示踪剂的运动状况；

3 ）ADV检测，采用多普勒声学测速仪（MADV）对点检测，通过测定主锌锅内特定区域进行流体速度的测定，画出速度图，分析主锌锅内流体状态。该方案采用示踪剂显示流体流动和锌渣运动状况；测定方法主要采用控制变量法观测，通过改变某一参数，其它参数不变的情况下，采用对比色较好的墨水做示踪剂，记录锌锅内流体的运动情况和混匀时间；以水模拟钢液，以聚丙乙烯塑料粒子模拟锌渣，测试不同工艺参数对锌渣运动速率和状态的影响；

采用多普勒声学测速仪（MADV）对主锌锅内流体流速进行定量测定，通过对点测定单点的平均速度，分析主锌锅内流体流动状况。在实验中分别比较在钢带宽度、钢带拉速条件下，示踪剂在主锌锅内的运动状况，同时比较聚丙乙烯塑料粒子在主锌锅中的分布和运动状况，通过多组正交实验得出最佳的钢带镀铝锌的生产工艺，所述步骤2）中锌渣研究采用聚丙乙烯塑料粒子模拟锌渣，分别观察表面渣和底渣运动与分布情况，利用氙光灯片光源在夜间观察悬浮渣的运动情况。

应用实施例 1 ：根据等比例缩小的方法，选取宽度为450mm的皮带模拟宽度为1300mm钢带，拉速分别为35m/min、47m/min、59m/min、71m/min、83m/min、94m/min。

1）电动机稳定运行10～15分钟后，通过调节变频器达到所需的速率。在运行一段时间之后，观测记录，直到达到所需速度为止。

2）流场的研究采用颜色对比明显墨水作为示踪剂，分别在所需的速度下从主锌锅左侧以60°角度加入示踪剂，观察记录示踪剂的运动状况。得到6组不同钢带拉速下的流场分布图。

锌渣研究采用聚丙乙烯塑料粒子模拟锌渣，聚丙乙烯塑料粒子密度与水相近，主锌锅运行稳定之后，观察与记录主锌锅底部锌渣的分布情况，分别观察在6个不同拉速下，底渣分布状况。

表面渣选取密度小于水的聚丙乙烯塑料粒子，主锌锅运行稳定之后，观察与记录主锌锅液面锌渣的分布情况，分别观察在6个不同拉速下，表面渣运动状况。

悬浮渣需要在夜间片关灯下观察，采用氙光灯，对主锌锅正面，两侧三个面进行观测，主锌锅运行稳定之后，观察与记录主锌锅内锌渣的分布情况，分别观察在6个不同拉速下，悬浮渣运动状况。

）ADV检测，采用多普勒声学测速仪（MADV）对点检测，利用声学多普勒测速仪（MADV）对锌锅内的四个特殊区域共计16进行速度检测，需要测定6个不同钢带拉速下的流速状况，从而研究锌锅内的速度场，为寻找最佳工艺参数提供依据。

应用实施例 2 ：本实施例的一种镀铝锌水模型实验模拟装置及模拟方法，其基本步骤同应用实施例1，不同之处在于：实验方案中的皮带宽度更换为360mm，对应实际生产中1050mm宽度的钢带。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (4)

1.一种镀铝锌水模型实验模拟装置，其特征在于，所述实验装置包括主锌锅模型、主锌锅支架、电动机机体，平衡辊，动力辊，稳定辊，沉没辊，固定辊子支架以及皮带，所述固定辊子支架固定在主锌锅支架上，所述平衡辊、动力辊、稳定辊、沉没辊均固定在固定辊子支架上，所述主锌锅模型位于主锌锅支架的上方。

2.根据权利要求1所述的镀铝锌水模型实验模拟装置，其特征在于，所述主锌锅模型设置为有机玻璃圆形锅。

3.一种镀铝锌水模型实验模拟装置的实验方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1）实验室采用电动机提供钢带拉动速度的速度，测定前先需要电动机稳定运行10～15分钟，通过调节变频器达到所需的速率，

2）进行流场与锌渣研究：研究钢带拉速和宽度的不同对主锌锅中流体运动的影响，同时研究钢带拉速和不同宽度钢带分别对底渣、悬浮渣和表面渣的影响，流场的研究采用颜色对比明显墨水作为示踪剂，观察并记录不同参数下流体的运动情况，在主锌锅运行稳定之后，从主锌锅左侧以60°角度加入示踪剂，观察记录示踪剂的运动状况；

3 ）ADV检测，采用多普勒声学测速仪（MADV）对点检测，通过测定主锌锅内特定区域进行流体速度的测定，画出速度图，分析主锌锅内流体状态。

4.根据权利要求3所述的镀铝锌水模型实验模拟装置的实验方法，其特征在于，所述步骤2）中锌渣研究采用聚丙乙烯塑料粒子模拟锌渣，分别观察表面渣和底渣运动与分布情况，利用氙光灯片光源在夜间观察悬浮渣的运动情况。