控制冷却技术是TMCP工艺的重要组成部分,其对改善产品组织性能有着重要作用。近年,以射流冲击冷却为特征的超快冷技术以其换热效率高、冷却能力强、冷却均匀性好的特点受到国内外的广泛关注。研究射流冲击冷却换热特性对于改进超快速冷却技术乃至推动TMCP技术进步都具有重要意义。本文以国家自然科学基金青年科学基金项目“倾斜射流条件下的热轧板带钢高强度均匀化冷却换热机理和模型研究(51404058)”为背景,通过实验深入研究中厚板射流冲击冷却换热机理,喷嘴高度、流量及喷嘴倾斜角度等工艺参数对射流冲击冷却换热过程的影响规律。主要工作和研究结果如下:(1)基于现场实际超快冷设备形式,搭建实验室实验平台,开发反传热计算模型,研究圆形喷嘴单束流体射流冲击冷却换热机理,分析射流冲击冷却过程中换热机制及沸腾行为。(2)建立实验研究工艺参数对上喷嘴垂直射流冲击冷却换热的影响,并为超快冷现场工艺调试提供理论支撑。结果表明:射流冲击润湿区为各向同性的圆形,距离冲击点越远,热流密度峰值越小,达到热流密度峰值的时间越长;流量增大,热流密度峰值增大,润湿区扩展越快,冷却水的换热能力增强,促进钢板表面温度快速下降,当流量从1.5L/min增大到6L/min时,冲击点处的热流密度峰值从3.39MW/m2增大到3.66MW/m2,增加了 8%。距离冲击点40mm处的最大热流密度值从1.49MW/m2增大到3.03MW/m2,增加了 103%;喷嘴与被冲击钢板之间的距离增大,热流密度峰值减小,润湿区扩展速度趋缓,换热能力降低,钢板表面温度下降缓慢。(3)建立实验研究工艺参数对下喷嘴垂直射流冲击冷却换热的影响,对比分析上下喷嘴实验中射流冲击换热的异同点,可为超快冷现场水比调节提供理论支撑,有助于保证冷后板形良好。结果表明:流量及喷嘴高度对下喷嘴垂直射流冲击冷却换热的影响规律同上喷嘴一致;但是二者也存在一些差异,相同条件下,上表面冲击热流密度峰值较大,但达到热流密度峰值的时间较长,当流量为1.5L/min,喷嘴高度为200mm时,在冲击点处,下喷嘴实验中热流密度峰值为3.10MW/m2,上喷嘴为3.40MW/m2,为下喷嘴的1.1倍。(4)建立实验研究倾斜角度对上喷嘴倾斜射流冲击冷却换热的影响,并为超快冷设备喷嘴倾角设计提供理论依据。结果表明:射流冲击润湿区近似椭圆形,呈各向异性特征。射流冲击顺向热流密度最大,润湿时间最短、侧向次之、逆向最小;倾斜角度增加,沿射流冲击顺向相应位置处热流密度峰值增大,润湿区扩展加快,冷却水对钢板换热能力增强,沿射流冲击逆向及侧向换热能力呈降低趋势。