冷轧带钢电解清洗过程中电流效率的二维模拟研究-材料物理与化学专业论文.docxVIP

摘 摘 要 ． ．．．． ．． ．．．．．．． ．．I √^LJI；STRACT ．． ．．．．．．．．． ． III 第一章绪论 。1 卜 1．1冷轧带钢的清洗方法 ．1 ．『· 1．2冷轧带钢电解清洗的研究现状 2 1．2．1电解清洗机理 ．．2 1．2．2影响电解清洗效果的各个因素 ．．3 1．2．3电解清洗设备 ．5 1．3电流效率的概念 6 1．4电场数值模拟方法及研究现状 ．7 1．4．1有限差分法 ．7 1．4．2有限单元法 ．9 1．5本课题的主要研究内容及目的 ．．10 第二章模型的建立 2．1电解清洗二维物理模型的建立 ．．13 2．1．1材料电化学性能及相关物理参数的简化 13 2．1．2边界条件及初始条件的确定 15 2．2电解清洗数学模型的建立 ．．16 2．3本章小结 ．．1 8 第三章电解清洗二维模型的有限差分法求解 。 3．1单元格的划分 19 3．2二维电场有限差分基本方程的建立 20 3．2．1边界条件以外任意节点的电位方程 20 3．2．2边界上节点的电位方程 21 3．3导辊所在边界的处理方法及差分方程的推导 ．．23 3．4节点外任意一点的电位方程 ．．26 两南大学硕十学位论文3．5有限差分方程组的求解方法 两南大学硕十学位论文 3．5有限差分方程组的求解方法 28 3．6本章小结 29 第四章电解清洗二维模型的实验验证 31 4．1相关参数的实验研究 31 4．1．1极化曲线的实验测定 31 4．1．2氢氧化钠溶液电导率的测量 ．35 一 4．2模拟结果的实验验证与分析 37 ．．37 ．．37 ．．j ．．43 ．．45 ．．45 ． ． ． ． ． ． ． ． ．．．46 ．． ．． ． ． ． ． 46 ．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．47 ． ． ． ． ． ． ．．48 ． ． ． ． ． ．． ．48 ． ． ．． ． ．．．49 ．． ．． ． ． ． ． ． ．．49 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．!；O ．． !；3 ．．!；!； ．．57 摘要摘 摘要 摘 要 冷轧带钢电解清洗是一个多参数综合作用的工艺过程，目前，实际生产过程 中仍主要依靠试验和经验来获得相应的工艺参数。冷轧带钢电解清洗过程中电流 效率的计算机数值模拟，对研究冷轧带钢电解清洗过程，合理制定电解清洗工艺 参数有着重要意义。 本文根据冷轧带钢电解清沈的实际过程，结合电化学和电磁学的相关理论， 首先建立了不带任何附件的最简单的电解清洗二维模型，并在此基础上建立了比 较复杂的电解清洗二维模型。根据有限差分法的基本原理，推导出各模型对应的 有限差分方程，在针对模型的求解过程中分别考虑了电极是否极化以及气泡产生 是否影响电流效率等多种情况。通过实验手段测量了冷轧带钢电解清洗过程中电 流效率与电流密度、极板间距、极板长度、绝缘板长度、电解液浓度及温度等参 数的关系，并对比实验数据和模拟计算结果，从多种模型中确定出和实验结果吻 合最好的最佳电解清洗二维模型。同时，分析了模拟结果与实验结果存在误差的 原因。 根据确定的最佳电解清洗模型模拟研究了电解清洗过程中电流效率与电流密 度、极板间距、极板长度、绝缘板长度、电解槽尺寸、电解液浓度及温度等参数 的关系。 关键词：冷轧带钢电解清洗电场数值模拟有限差分法 同南大学硕十半价论艾 . a 、， ‘ II AbstractAbstract Abstract Abstract The process of cold．rolled steel strip electrolytic cleaning is affected by many factors．At present,the parameters of electrolytic cleaning ar e chosen mainly by experiment and through experience．Numerical simulation in current efficiency of electrolytic cleaning process is significant for study mechanism and optimizing ^ parameters of electrolytic cleaning． In this paper,the process of electrolytic cleaning is studied，and a simple t、)l，o．dismensional model of el