866 工程科学学报，第42卷，第7期 1.90 1.6 (a) 673K (b) 773K 1.65 -873K 1.2 953K 0.8 673K 0.4 773K Heating Soaking Cooling 873K 953K stage stage stage 0 20 40 60 80 8.190 -0.095 0 0.095 0.190 Time/h Bloom width/m 图6连铸坯氢质量分数变化.()中心氢质量分数变化：(b)氢质量分数沿宽度方向分布 Fig.6 Variation of hydrogen mass fraction in bloom:(a)center hydrogen mass fraction;(b)hydrogen mass fraction in the lateral direction 从1.59×106降低至1.0×10，脱氢效果显著.图6(b) 退火处理后连铸坯中心氢质量分数为1.36×10 为不同退火温度条件下连铸坯宽度方向氢质量分 脱氢率24.4%；当均热段时间增加至24h时，连铸 数的分布，可以看出连铸坯边部氢质量分数基本 坯中心氢质量分数降低至1.0×10，脱氢率为 相同，中心氢质量分数相对较高，且均热段温度越 44.4%:均热段时间为48h时，最终连铸坯中心氢 低，连铸坯中心氢质量分数越高 质量分数为0.66×106，脱氢率为63.3%：均热段时 2.3脱氢退火时间的影响 间延长至72h时，脱氢处理后连铸坯中心氢质量 在连铸坯脱氢过程中，除了退火温度外，退火 分数为0.43×106，脱氢率为76.1%.随着均热段时 时间也是影响脱氢效果的主要因素.本节将均热 间的延长，连铸坯中心氢质量分数显著降低，但中 段温度设定为953K,分析保温时间分别为6、24、 心脱氢率的增加幅度却在逐渐减小，这主要是由 48和72h时连铸坯的脱氢情况，其中不同退火时 于连铸坯中心脱氢速率下降造成的 间条件下连铸坯中心温度如图7(a)所示.图7(b) 图9(a)为不同退火时间条件下连铸坯横截面 为连铸坯中心脱氢速率的变化.可以看出，当加热 的氢质量分数分布，在连铸坯边缘处，钢中氢质量 至12.8h时，此时连铸坯中心脱氢速率逐渐增加， 分数相对较低.随距连铸坯边部距离的增加，氢质 中心氢质量分数开始降低.当脱氢处理时间达到 量分数明显增大.在连铸坯中心附近，氢质量分数 44.6h,连铸坯中心脱氢速率最快，能够达到 达到最大.不同退火保温时间条件下，连铸坯中心 0.0218×10h在实际脱氢退火处理过程中，为了 氢质量分数测量值和模拟值如图9(b)所示.随着 实现连铸坯充分脱氢处理，保温时间不应小于 退火均热时间的延长，连铸坯氢质量分数明显降 22.6h.当连铸坯进入冷却阶段后，中心温度逐渐 低，脱氢速率逐渐减缓，模拟值与实测值吻合相对 降低，脱氢效率开始明显下降 较好.均热时间为72h时，模拟连铸坯中心氢质量 图8为不同退火时间条件下连铸坯中心氢质 分数降至0.43×106，测量值为0.6×106 量分数和脱氢率的变化.当均热段时间为6h时， 在工业生产过程中，通过缓冷坑设备改造实 1000 0.024 (a) (b) Soaking time 6h 0018 24h 750 48h 72h 0.012 500 Soaking time -6h 0.006 24h 48h 250 72h 25 50 75 100 125 5 50 75 100 125 Time/h Time/h 图7不同保温时间条件下连铸坯脱氢.(a)连铸坯中心温度：(b)中心脱氢速率变化 Fig.7 Dehydrogenation of bloom with different soaking times:(a)center temperature variation:(b)center dehydrogenation rate variation从 1.59×10−6 降低至 1.0×10−6，脱氢效果显著. 图 6（b） 为不同退火温度条件下连铸坯宽度方向氢质量分 数的分布，可以看出连铸坯边部氢质量分数基本 相同，中心氢质量分数相对较高，且均热段温度越 低，连铸坯中心氢质量分数越高. 2.3    脱氢退火时间的影响 在连铸坯脱氢过程中，除了退火温度外，退火 时间也是影响脱氢效果的主要因素. 本节将均热 段温度设定为 953 K，分析保温时间分别为 6、24、 48 和 72 h 时连铸坯的脱氢情况，其中不同退火时 间条件下连铸坯中心温度如图 7（a）所示. 图 7（b） 为连铸坯中心脱氢速率的变化. 可以看出，当加热 至 12.8 h 时，此时连铸坯中心脱氢速率逐渐增加， 中心氢质量分数开始降低. 当脱氢处理时间达到 44.6  h， 连 铸 坯 中 心 脱 氢 速 率 最 快 ， 能 够 达 到 0.0218×10−6 h −1 . 在实际脱氢退火处理过程中，为了 实现连铸坯充分脱氢处理 ，保温时间不应小于 22.6 h. 当连铸坯进入冷却阶段后，中心温度逐渐 降低，脱氢效率开始明显下降. 图 8 为不同退火时间条件下连铸坯中心氢质 量分数和脱氢率的变化. 当均热段时间为 6 h 时， 退火处理后连铸坯中心氢质量分数为 1.36×10−6 ， 脱氢率 24.4%；当均热段时间增加至 24 h 时，连铸 坯 中 心 氢 质 量 分 数 降 低 至 1.0×10−6， 脱 氢 率 为 44.4%；均热段时间为 48 h 时，最终连铸坯中心氢 质量分数为 0.66×10−6，脱氢率为 63.3%；均热段时 间延长至 72 h 时，脱氢处理后连铸坯中心氢质量 分数为 0.43×10−6，脱氢率为 76.1%. 随着均热段时 间的延长，连铸坯中心氢质量分数显著降低，但中 心脱氢率的增加幅度却在逐渐减小，这主要是由 于连铸坯中心脱氢速率下降造成的. 图 9（a）为不同退火时间条件下连铸坯横截面 的氢质量分数分布，在连铸坯边缘处，钢中氢质量 分数相对较低. 随距连铸坯边部距离的增加，氢质 量分数明显增大. 在连铸坯中心附近，氢质量分数 达到最大. 不同退火保温时间条件下，连铸坯中心 氢质量分数测量值和模拟值如图 9（b）所示. 随着 退火均热时间的延长，连铸坯氢质量分数明显降 低，脱氢速率逐渐减缓，模拟值与实测值吻合相对 较好. 均热时间为 72 h 时，模拟连铸坯中心氢质量 分数降至 0.43×10−6，测量值为 0.6×10−6 . 在工业生产过程中，通过缓冷坑设备改造实 0 20 40 60 80 0.90 1.15 1.40 1.65 1.90 Center hydrogen mass fraction/10 −6 Time/h 673 K 773 K 873 K 953 K Heating stage Soaking stage Cooling stage −0.190 −0.095 0 0.095 0.190 0 0.4 0.8 1.2 1.6 (a) (b) Hydrogen mass fraction/10 −6 Bloom width/m 673 K 773 K 873 K 953 K 图 6    连铸坯氢质量分数变化. （a）中心氢质量分数变化；（b）氢质量分数沿宽度方向分布 Fig.6    Variation of hydrogen mass fraction in bloom: (a) center hydrogen mass fraction; (b) hydrogen mass fraction in the lateral direction (a) (b) 0 25 50 75 100 125 250 500 750 1000 Temperature/K Time/h Soaking time 6 h 24 h 48 h 72 h 0 25 50 75 100 125 0 0.006 0.012 0.018 0.024 Dehydrogenation rate/(10 −6 h −1 ) Time/h Soaking time 6 h 24 h 48 h 72 h 图 7    不同保温时间条件下连铸坯脱氢. （a）连铸坯中心温度；（b）中心脱氢速率变化 Fig.7    Dehydrogenation of bloom with different soaking times: (a) center temperature variation; (b) center dehydrogenation rate variation · 866 · 工程科学学报，第 42 卷，第 7 期