控(kong)制(zhi)冷卻(que)的(de)核心在(zai)于通過冷卻(que)路(lu)徑的(de)控(kong)制(zhi)實現(xian)(xian)對奧氏(shi)體相(xiang)(xiang)變(bian)組織和(he)(he)材料性能的(de)調控(kong)，因(yin)(yin)此(ci)冷卻(que)路(lu)徑的(de)可控(kong)范圍是(shi)控(kong)制(zhi)冷卻(que)具備改(gai)善(shan)組織性能潛力大小(xiao)的(de)決定因(yin)(yin)素。顯(xian)然，如(ru)何獲(huo)得高(gao)冷卻(que)強(qiang)度以(yi)(yi)及如(ru)何在(zai)高(gao)速率(lv)冷卻(que)條件下保持均勻化冷卻(que)，以(yi)(yi)實現(xian)(xian)全表面(mian)溫(wen)降和(he)(he)相(xiang)(xiang)變(bian)的(de)協同(tong)控(kong)制(zhi)是(shi)控(kong)制(zhi)冷卻(que)開發的(de)關(guan)鍵。以(yi)(yi)傳(chuan)統層流冷卻(que)機制(zhi)為核心的(de)表面(mian)換熱(re)(re)(re)(re)形式以(yi)(yi)膜(mo)態沸(fei)(fei)騰和(he)(he)過渡沸(fei)(fei)騰換熱(re)(re)(re)(re)為主，持續冷卻(que)能力較弱，同(tong)時基(ji)體內部(bu)熱(re)(re)(re)(re)量不能有效、均勻傳(chuan)遞至表面(mian)，導致因(yin)(yin)相(xiang)(xiang)變(bian)差異而(er)產生組織分布不均的(de)現(xian)(xian)象。為此(ci)，如(ru)何控(kong)制(zhi)表面(mian)高(gao)效有序換熱(re)(re)(re)(re)與內部(bu)導熱(re)(re)(re)(re)之間的(de)平衡關(guan)系，是(shi)兼備滿足冷卻(que)強(qiang)度和(he)(he)冷卻(que)均勻性的(de)必(bi)要條件。

  射流沖擊冷卻是一種有效的強化傳熱冷卻方法，近年來東北大學在熱軋板帶鋼領域對其開展了深入應用研究，開發出了以超快速冷卻為核心的新一代熱軋板帶鋼TMCP技術。基于射流沖擊的強制對流作為換熱效率最高的傳熱方式，是保證高速率均勻化冷卻的關鍵。為此，將該冷卻換熱方式引入到熱軋不銹鋼管中，通過流速、壓力、流量連續可調的冷卻水持續擊破不(bu)銹(xiu)鋼管表面氣膜，在壁面實現大面積高熱通量換熱。在冷卻過程中既可以保持較高冷卻強度，實現極限控制冷卻條件的直接淬火工藝，又具備較高冷卻均勻性，可滿足控制冷卻工藝和組織性能在線調控的需求。然而，由于無縫鋼管具有特殊的環形斷面特征，冷卻介質在射流沖擊條件下于基體表面的流體流動行為、表面熱／流耦合換熱模型等相關的核心冷卻均勻化控制機制問題是完全不同于板帶鋼的平面表面特征的。

  在(zai)研發過(guo)程(cheng)中發現，與鋼(gang)板(ban)在(zai)平(ping)面(mian)(mian)(mian)方(fang)向上下(xia)對(dui)稱(cheng)(cheng)控(kong)制溫(wen)度(du)場(chang)(chang)從而保持熱應力(li)對(dui)稱(cheng)(cheng)特征不同，在(zai)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)管(guan)的(de)(de)圓(yuan)(yuan)形外表(biao)面(mian)(mian)(mian)下(xia)，均(jun)勻對(dui)稱(cheng)(cheng)分布的(de)(de)冷卻(que)介質(zhi)無法實(shi)現不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)管(guan)圓(yuan)(yuan)周方(fang)向的(de)(de)冷卻(que)均(jun)勻性(xing)，這表(biao)明必須(xu)通(tong)過(guo)適當(dang)的(de)(de)非對(dui)稱(cheng)(cheng)流場(chang)(chang)控(kong)制實(shi)現均(jun)勻的(de)(de)換熱過(guo)程(cheng)。與之(zhi)密切相關的(de)(de)流體流變行(xing)(xing)為，特別是(shi)在(zai)該流場(chang)(chang)與溫(wen)度(du)場(chang)(chang)耦合作用下(xia)的(de)(de)微(wei)觀換熱機制是(shi)關鍵。東北大學(xue)在(zai)前期的(de)(de)板(ban)帶鋼(gang)控(kong)制冷卻(que)研究(jiu)中，基于有限元(yuan)模擬與實(shi)驗研究(jiu)相結合的(de)(de)方(fang)式獲得(de)了針對(dui)板(ban)平(ping)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)流體流變特性(xing)，進(jin)而將一(yi)(yi)定壓力(li)和速度(du)的(de)(de)冷卻(que)水流，以一(yi)(yi)定角度(du)在(zai)高溫(wen)鋼(gang)板(ban)表(biao)面(mian)(mian)(mian)進(jin)行(xing)(xing)沖(chong)擊(ji)(ji)(ji)流動，形成(cheng)沖(chong)擊(ji)(ji)(ji)射流，通(tong)過(guo)射流沖(chong)擊(ji)(ji)(ji)換熱和核態沸騰換熱機制實(shi)現了高強度(du)均(jun)勻化(hua)冷卻(que)。這一(yi)(yi)思想為解決不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)管(guan)控(kong)制冷卻(que)問題提(ti)供了研究(jiu)路線和方(fang)法，同時也為進(jin)一(yi)(yi)步提(ti)高和優化(hua)熱軋管(guan)材均(jun)勻化(hua)冷卻(que)技術提(ti)供了理論(lun)基礎。