由于热镀锌带钢具有优良的抗腐蚀性、焊接性、成型性等性能,被广泛地应用在汽车车身面板和高档家用电器面板上[1-2],热镀锌板表面质量是镀锌板厂家竞争的关键。带钢热镀锌过程中产生锌渣容易黏附在钢板上形成锌渣缺陷,这是影响镀锌板表面质量的最重要因素[3]。国内外学者对热镀锌锅中锌渣的形成及分布情况做了研究,Sukanta等采用FLUENT软件使用标准κ-ε模型对热镀锌锅内锌液的流动状态进行了模拟计算,给出了热镀锌锅对称面上的速度场矢量图[4];Kim 等使用 FLUENT 软件并采用标准κ-ε模型计算了带钢速度的改变对镀锌锅内锌液流场的影响[5];文献[6]给出了加入锌锭对锌液流场的影响;解本铭等利用 ANSYS 软件对热镀锌锅空间温度场进行了模拟[7];杜建华用FLUENT建立了锌锅模型,模拟了带钢速度变化对锌液流场和温度场的影响[8];袁银梅等应用 FLUENT 软件,采用κ-ε模型着重对气刀压力场进行数值模拟,数值模拟揭示了气流刮锌过程中带钢面上压力的分布趋势,与试验数据进行了比较,发现模拟结果与试验数据符合较好[9]。但是,目前的研究主要集中在流场和温度场的分布及变化上,缺乏锌锅中感应加热器功率及其位置对锌渣分布的影响的研究,为此,本文在前人研究基础上,基于FLUENT软件对热镀锌进行数值模拟,分析热镀锌锅中感应加热器功率及其位置对锌渣分布的影响,为合理设计锌锅中感应加热器的参数提供依据。

1 物理模型

根据某钢厂实际锌锅尺寸在FLUENT软件中创建热镀锌锌锅物理模型图的几何结构,如图1所示。锌锭简化为吸热面,按实际位置放置液面,感应加热器简化为加热面,按实际尺寸放置在热镀锌锅的两个侧面。带钢以与锌液面成60°角进入锌液,依次经过沉没辊、后稳定辊、前稳定辊,以垂直于液面的角度从锌液中出来。锌锅几何尺寸为5 300 mm×3 600 mm×3136 mm (长×宽×高),弧底半径为6 550 mm;前稳定辊尺寸参数为:φ350,长度2 100 mm;后稳定辊尺寸参数为:φ250,长度2 100 mm;前、后稳定辊中心线水平距离为300 mm;沉没辊尺寸为:φ795,长度2 100 mm。然后对热镀锌锅进行网格划分,对几何结构进行网格划分采用的是四面体单元,对于带钢及沉没辊和两个稳定辊之间的区域,为确保锌液的流场和温度场计算更加精确,将该区域的网格要划分的相对细小。

图1 热镀锌锅示意图 Fig.1 Schematic diagram of hot galvanizing pot

2 数学模型

锌锅内的锌液为不可压缩牛顿流体,同时考虑到锌锅会受到温度和浓度的影响,使用布辛涅斯克近似锌锅内锌液流动为湍流状态,因此,本文选用SST κ-ε模型。锌渣按其形态分为底渣和浮渣。计算锌渣量的理论依据是Fe-Zn-Al三相图,三者的成分及锌液温度共同决定了锌锅内物质的组成及含量。

主要通过关联系数、关联度两项指标实现。以住院次均费用为参考数列，各项费用为比较数列构建矩阵(X0，X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7，X8，X9，X10)。计算二者之间的绝对差，形成绝对差矩阵，然后计算关联系数和关联度[4]。

铝和铁的质量浓度由质量传输方程获得:

·(D+DT)cAl

(1)

式中:D是分子扩散系数;DT是湍流扩散系数;ρ是流体的密度;dAl是铝的颗粒直径;dFe是铁的颗粒直径;cAl是锌液中铝的质量浓度。

设置进入锌锅的带钢温度高于锌液温度,由图2和表1可以看出,底渣生成量和浮渣生成量随着加热器功率的增加几乎没有变化,底渣高度随着加热器功率增加而增加,但浮渣高度的变化却非常小。如此对比之下,可认为感应加热器功率对锌渣生成量和浮渣高度分布没有明显影响。

Analysis of Laterally Loaded Piles in Sand Considering Scour Hole Dimensions LIN Cheng,HAN Jie,Caroline BENNETT,Robert PARSONS(24)

当时,

(2)

式中:cFe是锌液中铁的质量浓度;T是锌液温度。

此时,锌液中过量的Fe以Fe2Al5的形式析出,形成锌渣。

铝和铁的初始质量浓度设为0.14%和0.027 7%。本文采用Ajersh等给出的铁和铝的极限溶解度和的公式,根据Al的质量浓度可以判断cAl与的关系:

当时,

(3)

其中:

(T-413.33)

(4)

(5)

设置感应加热器位置分别为液面下485 mm、液面下985 mm和液面下1 485 mm,底渣仿真时间为5天,浮渣仿真时间为12 h,观察在其他参数固定的情况下加热器位置的变化对锌锅锌渣分布的影响。图4为从FLUENT软件中得到的不同加热器位置对应的底渣分布图。表2为数值模拟得到的锌渣生成量及底渣高度值,底渣高度按底渣密度为3 000 kg/m3截取。

3 数值模拟结果及讨论

3.1 感应加热器功率对锌渣分布的影响

图3为感应加热器功率不同时的温度场和浮渣分布图。左加热器中心点位于锅壁(与弧底部分轴心线(X轴方向)垂直的侧壁)中心线距液面985 mm处;右加热器中心点高度(Y轴方向)亦在距液面985 mm处,沿Z轴负向偏离锅壁(与弧底部分轴心线(X轴方向)垂直的侧壁)中心线1 182 mm处。图中左加热器以及带钢附近温度较锌液温度偏高,而右加热器并不处于中心截面处,故右侧温度均匀。除此之外整个锌锅锌液温度场分布较为均匀。浮渣分布图中左边为浓度标尺,单位是kg/m3,图中浮在锌液表面浅蓝色部分就是浮渣,主要分布在带钢出入锌锅处。

图2 感应加热器不同功率底渣分布图 Fig.2 Distribution diagrams of bottom dross in different induction heater power

表1 感应加热器不同功率的数值模拟结果 Table 1 Simulation results in different induction heater power

加热器功率/kW底渣生成量/t底渣高度/m浮渣生成量/t503．200．3301．5923003．230．3381．6526003．420．3511．723

现代人生活水平越来越高,人们对于护理的要求也变得越来越严格。医院需要提升护理水平和质量才能够满足人们的需求,所以,加强护理管理,提升护理水平是医院非常重视的问题,对医疗单位的发展具有非常大的帮助[1]。分层次护理模式是优质的护理管理模式,临床中应该对该护理模式的价值进行深挖,此次就该护理模式的效果进行分析。

师:这种方法将点到直线的距离问题转化为解直角三角形问题.在斜边及角度已知的情况下，显然运用三角函数的知识可以轻松求解.

在数值模拟过程中,设置加热器功率分别为50、300和600 kW,底渣仿真时间为5天,浮渣仿真时间为12 h,观察在其他参数都固定的情况下加热器功率的变化对锌锅中锌渣分布的影响。图2为从FLUENT软件中得到的不同加热器功率对应的底渣分布图,表1为数值模拟得到的锌渣生成量及底渣高度值,底渣高度按底渣密度为3 000 kg/m3截取。

从图3可以看出,随着感应加热器的功率变化,浮渣在锌液表面的分布并没有出现较大变化,功率为300 kWh,锌渣在带钢进入锌锅的左侧漂浮较多,其他差异不大。所以感应加热器功率对浮渣分布并不能产生比较大的影响。

（2）数字货币达不到100%的安全。从目前的数字货币——比特币为例看，存在一定的攻击隐患，这样的安全威胁目前不适合货币金融体系。

3.2 感应加热器位置对锌渣分布的影响

此时,锌液中过量的Fe以Fe3Zn24Al的形式析出,形成锌渣。通过计算比较cFe与可得出锌液中过量的铁含量,根据过量的Fe含量,计算出锌锅中底渣和浮渣的生成量。

图3 感应加热器不同功率温度场及浮渣分布图 Fig.3 Distribution diagrams of floating dross and temperature field in different induction heater power

图4 感应加热器不同位置底渣分布图 Fig.4 Distribution diagrams of bottom dross in different induction heater position

表2 感应加热器不同位置的数值模拟结果 Table 2 Simulation results in different induction heater position

加热器位置/mm底渣生成量/t底渣高度/m浮渣生成量/t液面下4853．330．4321．596液面下9853．250．3381．611液面下14853．220．3251．606

由图4和表2可知,加热器位置距离锌液液面较近时,底渣高度会明显增高。但是加热器位置变化,锌渣的生成量几乎不会发生变化。

图5为感应加热器功率取300 kW、感应加热器位置不同时的锌液温度场及浮渣分布图。右加热器中心点高度(Y轴方向)在距液面985 mm处,沿Z轴负向偏离锅壁(与弧底部分轴心线(X轴方向)垂直的侧壁)中心线1 182 mm处。左边为温度标尺,单位是K。图中左加热器以及带钢附近温度较锌液温度偏高,而右加热器并不处于中心截面处,故右侧温度均匀。除此之外整个锌锅锌液温度场分布较为均匀。浮渣分布图中左边为质量浓度标尺,单位是kg/m3,图中浮在锌液表面浅蓝色部分就是浮渣,主要分布在带钢出入锌锅处。

从表2可以看出,感应加热器位置变化时对浮渣分布有影响。感应加热器的位置逐渐降低的过程中,浮渣在带钢进出入锌锅处的分布呈现递增的趋势。感应加热器距锌液面485 mm时带钢出入锌锅位置的浮渣比较少,其中有一部分浮渣漂浮在前稳定辊右侧比较远的位置,对带钢镀锌影响不大也较易打捞;感应加热器距锌液面985 mm时,带钢进出入锌锅处的浮渣明显增多;感应加热器距锌液面1 485 mm时,带钢进出入锌锅处呈现出大量浮渣堆积,而且在带钢入锌锅处的浮渣密度也比前两者高,极易影响带钢的表面质量。

图5 感应加热器不同位置下温度场及浮渣分布 Fig.5 Distribution diagrams of floating dross and temperature field in different induction heater position

4 结论

本文以某连续热镀锌锌锅为研究对象,利用FLUENT仿真软件对热镀锌过程进行数值模拟,比较了三种不同感应加热器功率和位置对锌锅中锌渣分布的影响,发现:

（2）砼配合比要求：耐久性：氯离子渗透28d电通量小于750库仑；强度：设计28d轴心抗压强度为35mpa；塌落度：175+40mm；水灰比：≤0.4；原材料性能：满足规范要求。

(1) 感应加热器功率和位置的变化对锌渣生成量均没有明显的影响。

(2) 随着感应加热器的功率变化,底渣和浮渣在锌液中的分布没有出现较大变化。

(3) 随着感应加热器位置的变化,底渣和浮渣在锌液中的分布变化较大。当加热器位置距离锌液液面较近时,底渣高度会明显增高;当加热器位置距离锌液液面较远时,带钢进出入锌锅处会堆积大量浮渣。因此,加热器的位置不宜过高和过低,应取适中位置。

“穷途别故人，京洛泣风尘。在世即应老，他乡又欲春。平生空志学，晚岁拙谋身。静话归休计，唯将海上亲。”[5]

参考文献

[1] 宋加.国内外镀锌板市场及技术发展概况[J].轧钢,1999(4):61-66.

[2] Silva Eduardo A,Goodwin Frank E.Challenges for zinc-based sheet steel coating production [J].Iron & Steel Technology,2004,1(10):56-69.

[3] 张理扬,左良,李俊,等.冷轧和镀锌汽车板的发展[J].特殊钢,2004,25(6):1-6.

[4] Sukanta K,Monojit D,Rajesh N.Use of flow barriers to eliminate vortex in the flow field generated in a continuous galvanizing bath [J].ISIJ International,2005,45(7):1059-1065.

[5] Kim Y H,Cho Y W,Ra H.Numerical analysis of fluid flow and heat transfer in molten zinc pot of continuous hot-dip galvanizing line [J].ISIJ International,2000,40(7):706-712.

[6] Ajersch F,Ilinca F,Hetu J-F.Simulation of flow in a continuous galvanizing bath PartⅠ:Thermal effects of ingot addition [J].Metallurgical and Materials Transaction B,2004,35(1):161-170.

[7] 解本铭,鞠红超.ANSYS在镀锌锅空间温度场分析中的应用[J].中国民航大学学报,2008,26(1):40-42.

[8] 杜建华.热浸镀锌锌锅锌液流动与传热的数值模拟[D].包头:内蒙古科技大学,2011.

[9] 袁银梅,李朝祥.带钢热镀锌数值模拟[J].安徽工程科技学院学报(自然科学版),2006,21(4):72-30.