姜东滨等：连铸坯脱氢退火数值模拟 867 1.9 90 Soaking time (a) -6h (b) 24h 48h 70 72h e 25 10 50 75 100 125 20 40 60 80 Time/h Soaking time/h 图8连铸坯中心氢质量分数变化.(a)中心氢质量分数：(b)中心脱氢率 Fig.8 Variation of center hydrogen mass fraction:(a)center hydrogen mass fraction(b)center dehydrogenation efficiency (a) 0.14 0.14 24h 0.07 0.07 2.0 (b) 0 0 ■1.3 Caluated value 1.30 Measured value -0.07 0.07 1.20 1.5 -0.14 -0.14 19 0 0.19 19 0 019 0.90 Bloom width/m Bloom width/m 0.0 1.0 0.14 48五 0.14 2五 0.07 0.07 0.60 0.50 0 0 0 0.5 -0.07 -0.07 0.30 0.20 -0.1 0.0 0 0.19 0 09-0.169 0 0.19 Soaking time 2 72 Bloom width/m Bloom width/m 图9不同保温时间条件下连铸坯脱氢.()横截面氢质量分数：(b)中心氢质量分数变化 Fig.9 Dehydrogenation of bloom with different soaking times:(a)distribution of hydrogen mass fraction;(b)center hydrogen mass fraction variation 现控温能力.将退火温度设定为953K,退火均热 型，模拟退火过程中连铸坯温度场、氢含量场变化 时间为2h,开展连铸坯脱氢退火试验，试验结果 特征，分析退火时间和退火温度对连铸坯氢质量 如图10新所示.在脱氢退火前，连铸坯中氢质量分 分数的影响，通过工业试验验证模型准确性，主要 数为1.75×106，氢质量分数相对较高.经脱氢退火 得到以下结论： 工艺后，连铸坯中氢质量分数能够稳定降低至0.6× (1)在脱氢退火处理过程中，连铸坯角部和边 106,脱氢效果非常明显，满足钢轨钢质量要求 部氢质量分数快速降低，连铸坯中心氢质量分数 2.0 在加热段后期开始降低 (2)随着均热段温度的升高，氢原子扩散速率 1.5 加快，连铸坯中心脱氢起始点明显提前，最大脱氢 速率显著增加，有效地促进了连铸坯的脱氢处理. (3)随着均热段时间的增加，连铸坯中心氢质量 分数显著降低，然而脱氢率的增加幅度逐渐减缓. 0.5 (4)通过大方坯脱氢退火工业试验，脱氢前连 铸坯中氢质量分数为1.75×106，脱氢退火处理后， 0 Before annealing After annealing 连铸坯中氢质量分数降低至0.6×106，脱氢效果非 Bloom dehydrogenation test 常明显，满足钢轨钢质量需求 图10脱氢试验结果 Fig.10 Results of dehydrogenation test 参考文献 3结论 [1]Liu QL,Zhou QJ,Venezuela J,et al.A review of the influence of hydrogen on the mechanical properties of DP,TRIP,and TWIP 根据钢轨钢连铸坯脱氢退火工艺建立数学模 advanced high-strength steels for auto construction.Corros Rev,现控温能力. 将退火温度设定为 953 K，退火均热 时间为 72 h，开展连铸坯脱氢退火试验，试验结果 如图 10 所示. 在脱氢退火前，连铸坯中氢质量分 数为 1.75×10−6，氢质量分数相对较高. 经脱氢退火 工艺后，连铸坯中氢质量分数能够稳定降低至 0.6× 10−6，脱氢效果非常明显，满足钢轨钢质量要求. 3    结论 根据钢轨钢连铸坯脱氢退火工艺建立数学模 型，模拟退火过程中连铸坯温度场、氢含量场变化 特征，分析退火时间和退火温度对连铸坯氢质量 分数的影响，通过工业试验验证模型准确性，主要 得到以下结论： （1）在脱氢退火处理过程中，连铸坯角部和边 部氢质量分数快速降低，连铸坯中心氢质量分数 在加热段后期开始降低. （2）随着均热段温度的升高，氢原子扩散速率 加快，连铸坯中心脱氢起始点明显提前，最大脱氢 速率显著增加，有效地促进了连铸坯的脱氢处理. （3）随着均热段时间的增加，连铸坯中心氢质量 分数显著降低，然而脱氢率的增加幅度逐渐减缓. （4）通过大方坯脱氢退火工业试验，脱氢前连 铸坯中氢质量分数为 1.75×10−6，脱氢退火处理后， 连铸坯中氢质量分数降低至 0.6×10−6，脱氢效果非 常明显，满足钢轨钢质量需求. 参    考    文    献 Liu Q L, Zhou Q J, Venezuela J, et al. A review of the influence of hydrogen  on  the  mechanical  properties  of  DP,  TRIP,  and  TWIP advanced  high-strength  steels  for  auto  construction. Corros Rev, [1] 0 25 50 75 100 125 0.4 0.9 1.4 1.9 Center hydrogen mass fraction/10 −6 Time/h Soaking time 6 h 24 h 48 h 72 h 0 20 40 60 80 10 30 50 70 90 (a) (b) Dehydrogenation efficiency/ % Soaking time/h 图 8    连铸坯中心氢质量分数变化. （a）中心氢质量分数；（b）中心脱氢率 Fig.8    Variation of center hydrogen mass fraction: (a) center hydrogen mass fraction (b) center dehydrogenation efficiency 6 h 24 h 48 h 72 h Bloom thickness/m Hydrogen mass fraction/10−6 0 24 48 72 0 0.5 1.0 1.5 2.0 (b) (a) Hydrogen mass fraction/10 −6 Soaking time/h Caluated value Measured value Bloom width/m 0.14 −0.14 −0.07 0.07 0 −0.19 0 0.19 Bloom thickness/m Bloom width/m 0.14 −0.14 −0.07 0.07 0 −0.19 0 0.19 Bloom thickness/m Bloom width/m 0.14 −0.14 −0.07 0.07 0 −0.19 0 0.19 Bloom thickness/m Bloom width/m 0.14 −0.14 −0.07 0.07 0 −0.19 0 0.19 1.35 1.30 1.20 1.10 1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 图 9    不同保温时间条件下连铸坯脱氢. （a）横截面氢质量分数；（b）中心氢质量分数变化 Fig.9    Dehydrogenation of bloom with different soaking times: (a) distribution of hydrogen mass fraction; (b) center hydrogen mass fraction variation 0 0.5 1.0 1.5 2.0 Hydrogen mass fraction/10 −6 Bloom dehydrogenation test Before annealing After annealing 图 10    脱氢试验结果 Fig.10    Results of dehydrogenation test 姜东滨等： 连铸坯脱氢退火数值模拟 · 867 ·