钢铁行业作为我国国民经济的重要组成部分,经过数十年的发展,已经成为我国经济实力和工业文明的重要标志之一,热轧带钢生产占据钢材生产产量的30%,是钢材生产的重要来源。热轧带钢发展主要依靠控制轧制和控制冷却技术(thermomechanical control process,缩写为TMCP),控轧控冷技术可以提高产品的质量、产量和组织性能,被誉为“近百年热轧钢材生产革命性技术”。其中控制冷却技术是钢种在达到奥氏体相变温度区间时控制冷却工艺制度,使得相变组织细化、合理相变,得到强度、韧性等组织性能更好的产品。控制冷却技术发展正由传统的层流冷却至新型快速冷却过渡,近年来,控制冷却技术关于加密冷却装置的研究已经取得了一定的成效,开发研究了很多新型装置。本文在调研现有装置的基础上,依据中小型企业的需求,设计了一种启停响应时间短、冷却速率可调范围大和冷却能力较高的加密新型快冷装置,对其进行结构参数的模拟研究,并搭建冷却条件测试平台,对其换热性能和冷却能力进行测试和评估。本课题主要从新型快冷装置结构设计、新型快冷装置流场仿真及结构优化、新型快冷装置冷却条件测试平台搭建及测试和新型快冷装置冷却能力分析四个方面进行。首先,根据新型快冷装置冷却形式、响应特点和均匀性要求,由出口至入口初步设计了新型快冷装置具体结构形式,并通过流场分析和启停响应计算,对装置初步设想进行预期分析。然后,利用有限元软件FLUENT对新型快冷装置进行重要参数的有限元仿真分析,分别对出口排布方式、内集管、阻尼孔面积、侧边距离、入口变径和入口长度等进行了影响规律分析,并根据分析结论对结构参数进行了优化。其次,自主搭建冷却条件测试平台,用以对新型快冷装置冷却换热温降进行测试,由测试得出的换热温降曲线反求对流换热系数,选取并分析了钢板材料、水流压力、钢板厚度和钢板初始温度对换热系数的影响,并构建了综合各种因素的对流换热系数模型。最后,利用冷却条件测试平台对层流装置和层流加密装置进行换热性能测试,并对比新型快冷装置的冷却温降和冷却换热量进行冷速分析,模拟仿真了不同装置的设备冷却单元冷却温降并进行对比,分析新型快冷装置的冷却能力。