用温水而不是冷水冷却红热钢材可提高钢材质量

博士生卡米拉·戈麦斯(Camila Gomez)在实验室里模仿了塔塔钢铁(Tata Steel)高炉的冷却过程，发现最好用更温暖的水降温。在平轧成所需厚度的板坯后进行红热冷却是一项相当精细的操作。博士生卡米拉·戈麦斯(Camila Gomez)在她的实验室里模仿了塔塔钢铁(Tata Steel)高炉的冷却过程，并了解到使用更温暖的水可以更好。

在IJmuiden的塔塔钢铁公司的高炉里，温度在1200摄氏度左右的厚钢板坯从大约20厘米厚的板坯到只有几厘米厚的板坯，分不同阶段进行平轧。在几秒钟内，这些厚板必须冷却到可以卷成一个巨大的厕纸卷的程度。

卡米拉·戈麦斯(Camila Gomez)解释说，为了冷却钢材，厚板会在水流很高的情况下通过。落在钢材上的水开始沸腾，并迅速从材料中吸收热量。板坯冷却的准确速度和均匀程度将决定材料的最终特性，因此这是一个相当微妙的过程。

在轧制过程中，钢板的长度从20米增长到200多米，这也是为什么它们的移动速度增加了十倍。最后，钢材以每小时近80公里的速度通过水柱；由于冷却过程是以极高的速度进行的，因此很难在工厂进行研究。

尽管如此，为了更好地调整工业流程以适应新型钢的生产，准确地了解钢表面附近的冷却水发生了什么是很重要的。因此，出生于阿根廷并在10岁时移民到西班牙的戈麦斯，在NWO、塔塔钢铁和TU/e的合作下被要求进行一项测试，以详细分析冷却水与热钢接触后如何开始沸腾。

戈麦斯说，到目前为止，只有一些实验是用静止的、移动缓慢的装置进行的。我们现在已经在双子座的实验室里建立了一套装置，可以让我们在水柱下以每小时近30公里的速度移动一块滚烫的钢材，同时我们可以用高速摄像机在接近地表的地方进行记录。为此，她使用了一种所谓的内窥镜，相当于用来对身体进行内部医疗检查的内窥镜，她把它放在了水柱里。

她发现，冷却水可以与温度不低于900度的钢材接触。这是一个谜，因为你会认为水会迅速升温到300摄氏度，之后就会以爆炸性的方式蒸发。我们现在已经看到，蒸汽泡的形成确实发生在局部，但这些气泡随后会内爆，因为冷水落在它们上面。这一过程每秒发生多达4万次--只有当你以高帧速率记录并逐个研究这些图像时，你才能检测到这一过程。

就她而言，这一发现是她博士项目最伟大的科学成果。然而，最重要的是，还有另一项可能具有严重实际意义的发现。当表面由于持续的局部蒸汽爆炸而没有均匀冷却时，就会导致缺陷和钢材质量下降。因此，你想要尽可能均匀地冷却钢材。我们的测量表明，变暖可以让你在钢材上方形成一个稳定的水蒸汽层。诚然，这会放慢进程，但它确实会产生更好的结果。

当戈麦斯将水温从25度提高到60度时，她能够在她的测试装置中将钢材进一步冷却50度，而不会进入不稳定的区域。她说，这些知识对钢铁制造商来说可能很有价值，因为温度可以很容易地调整，而不必改变整条生产线。引用：用温水冷却烧红的钢(2020年11月9日)，从https://phys.org/news/2020-11-cooling-red-hot-steel.html检索到。

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