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冷轧辊是直接参与轧制的带钢冷轧机的重要部件,其性能直接影响冷轧板带材质量,特别是高级冷轧板的表面质量以及轧机轧制生产效率。MC5冷轧辊是铬钼钢,属于白点敏感性材质,易形成白点,而白点缺陷一旦出现,只能报废,不允许使用。为了提高生产效率、产品合格率、并在之后的淬火工艺中使得材质能够发挥其最佳性能,冷轧辊必须进行去氢退火处理,将氢含量降低至2ppm,从源头上降低白点形成的可能性。因此,本文本文旨在借助数值模拟的方法对氢在退火过程中的扩散行为进行定量的数值分析,以指导和优化去氢退火工艺,对减少白点报废率具有重要的意义。
本文从特定条件下扩散解析解着手,得到了各位置在不同时间下的氢浓度的函数表达式。将其值与本文调用MATLAB函数pdepe()程序数值模拟值进行比较,从而证明了数值模拟的可行性。并讨论了两种边界条件下,各参数对模拟结果的影响。
通过电化学渗氢的实验方法测量了室温下氢在MC5钢和纯铁的扩散系数分别为7.45E-07cm2/s、4.67E-07cm2/s, DMC5/Da=0.627。运用类比的方法,可知MC5的扩散系数表达式为Dα=0.627*10-635/Tk-2.657, Dγ=0.627*10-2175/k-1.958,并结合相变点和TTT曲线可知,就可知具体温度下扩散系数。
本研究采用的热物性参数:λ=1.07-0.00107*T+3.24E-7*T2α=0.26-3.32E-4*T+1.23E-7*T2,空冷换热系数:H=2.2*(Tw-Tc)0.25+4.6*10-8(Tw2+Tc2)(Tw+TC)。
本文通过熔融气相充氢实验对成品态的MC5试样进行充氢,然后在670℃、700℃、750℃、800℃、850℃、950℃进行去氢退火实验,测量试样中的氢含量然后与模拟结果进行比较,得到以下结果:该模型正确,解法有效。
本文在对实际生产工艺中的去氢退火工艺模拟发现,在本研究的下,采用无循环加热有利于氢的扩散。