带钢经过热轧之后温度较高,其轧后冷却工艺水平与成品钢材的力学特性和组织状态有很大关联,超快冷作为一种新的冷却技术,可以完成对成品带钢的温度准确控制。本文从超快冷原理和设备结构设计两方面开展工作,给出了一套带钢超快冷生产工艺并建立了设备整体样机方案。本文对传热学和超快冷技术原理进行归纳,总结常见热传递模式;对常用超快冷工艺方案进行对比,给出适用于本文需要的超快冷工艺方案。然后利用CATIA软件建立超快冷系统三维模型,合理布置各部件位置。并使用ABAQUS软件对滚动轴及支撑座进行静力学分析,结果表明零件设计满足静强度要求。对滚动轴及轴承座部件进行模态分析,结果表明两部件在运行中不会发生共振现象。针对侧向挡板部件进行结构优化,经优化后部件在满足强度和刚度的前提下减少了零件重量,提高安装便捷性,节约了使用材料。本文对带钢冷却过程中水射流速度与带钢传热间关系进行分析,分析结果表明较高的射流速度有利于水在带钢表面流动,可以提高对带钢表面的降温效果。对在高温下滚动轴及轴承座进行热应力分析,结果表明其所受热应力均小于材料许用应力,变形较小满足使用要求。本文针对关键零件滚动轴和轴承座进行了静力学分析,经分析判断了设计零件强度和刚度满足系统使用要求。之后对两个零件进行模态分析,所得到固有频率均远离其相应工作频率,系统稳定性满足要求。最后对挡板部件使用拓扑优化技术简化设计结构,降低系统整体重量。对滚动轴及轴承座在热载荷下的强度和刚度状态进行校核,其结果满足其强度、刚度的使用要求。本文通过超快冷系统的应用后测试数据分析得出超快冷系统在未增加系统用水总量的情况下,通过开关喷水冷却组来控制热轧板带的温度,超快冷后的热轧板带温度下限值低于才用常规层流冷却后的温度下限值,带钢最终冷却温度达到了非常理想的要求;对于Q235B,投入超快冷后可以提高屈服40-50Mpa,提高抗拉强度约30Mpa,性能指标均能满足Q235B及Q345B产品标准要求,但强度指标只能达到Q345B标准要求下限。