【摘 要】
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连续退火冷却工艺是先进高强钢生产过程的关键环节,为保证成品带钢的质量,现代连续退火工艺对退火冷却技术提出了极高的要求。目前主流的连续退火冷却技术在带钢表面质量、冷却速率、生产规格方面均存在一定不足。连续退火冷却工艺缺乏技术创新的问题也导致了这些技术缺陷始终没有得到有效的解决。本文以戊烷（化学式为C5H12）作为冷却介质,开发了 C5H12气雾喷射退火冷却工艺。退火冷却工艺主要利用气雾喷嘴,结合高压
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连续退火冷却工艺是先进高强钢生产过程的关键环节,为保证成品带钢的质量,现代连续退火工艺对退火冷却技术提出了极高的要求。目前主流的连续退火冷却技术在带钢表面质量、冷却速率、生产规格方面均存在一定不足。连续退火冷却工艺缺乏技术创新的问题也导致了这些技术缺陷始终没有得到有效的解决。本文以戊烷（化学式为C5H12）作为冷却介质,开发了 C5H12气雾喷射退火冷却工艺。退火冷却工艺主要利用气雾喷嘴,结合高压氮气将C5H12以细小液滴的形式喷射至带钢表面对带钢进行冷却,工艺具有冷却速率高、带钢表面光洁平整无氧化、工质需求量少的优势。针对该项新型连续退火工艺,本文通过数值模拟对退火过程中带钢冷却速率随不同参数的变化规律进行了研究;搭建了 C5H12气雾喷射冷却工艺实验平台,对数值模拟结果进行了实验验证;分析研究了 C5H12气雾喷射冷却过程的换热机理;通过气水雾化实验和C5H12压力喷射实验,对比分析了C5H12气雾喷射冷却工艺具备的优势。本文的研究得到的主要结论如下:（1）通过软件模拟得到了不同厚度带钢在不同参数下的冷却速率,带钢冷却速率随戊烷压力的增加而升高;增加氮气压力可以有效的提高0.5 mm带钢冷却速率;氮气压力的变化对1.0 mm、1.5 mm和2.0 mm带钢的冷却速率无明显影响。（2）搭建了 C5H12气雾喷射冷却实验平台并进行了 C5H12气雾喷射实验,实验得到了不同参数下的带钢冷却速率。实验与模拟的结果对比显示:0.5mm带钢模拟结果存在一定误差,1.0 mm、1.5 mm和2.0 mm带钢模拟结果精确可靠。模拟结果为建立C5H12气雾喷射冷却控制模型提供了坚实的基础。（3）通过C5H12气雾喷射冷却的带钢,在表面温度为130℃时达到热流密度极小值Leidenfrost点;在表面温度为100℃时达到热流密度和换热系数的极大值CHF点;当带钢表面温度高于Leidenfrost点时,换热方式为膜态沸腾;当表面温度低于Leidenfrost点时,换热方式为核态沸腾和过渡态沸腾。（4）采用C5H12气雾喷射冷却工艺,带钢的冷却速率低于气水喷雾冷却,但显著高于高速氢气冷却,冷却速率符合先进高强钢的生产要求,且成品带钢表面光洁平整,无氧化铁皮附着,表面质量好;相较于C5H12压力喷射工艺,C5H12气雾喷射工艺对冷却介质的需求量减少约四分之三,具有工质需求量少的优势。
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