本文以1000MW、1400MW级核电转子为研究对象,模拟研究其喷淬冷却过程的温度、组织和应力分布,确定了最佳换热系数,制定了转子喷淬工艺。在模拟研究喷淬距离、喷淬驻点等影响换热系数的因素基础上,成功研发了国内首台套核电转子水风(雾)复合喷淬设备。利用该喷淬设备对1000MW核电转子实施了喷冷过程的工艺验证,并提出了设备的下一步设计优化措施。采用温度-相变-应力应变耦合的数值模拟进行了核电转子复合喷淬过程的工艺模拟,得到了冷却速度、组织、应力分布规律。模拟结果表明核电转子不同直径部位需采用不同的喷淬工艺或喷淬方式;转子的同一部位可采用复合喷冷方式。核电转子喷淬冷却后在近表层约50mm-80mm的范围内可得到马氏体及少量贝氏体组织,转子内部其它部位以贝氏体组织为主。转子残余应力最大值出现在端面轴径台阶突变处,提出采用更加细分区域控制冷速,降低了塑性变形的风险的解决措施。当转子表面喷水换热系数到一定数值时,核电转子心部冷速、组织转变产物改善受换热系数增大影响很小,确定了最佳的换热系数,制定了1000MW和1400MW转子喷淬冷却的工艺。开展了转子喷冷时换热系数的影响因素研究,得到了喷嘴直径D、喷淬距离H、喷射介质温度T与换热系数的关系曲线,确定了较佳的喷孔直径尺寸和喷淬距离数据。研究结果表明转子表面驻点外区域换热系数急剧减小,为保证转子的轴向冷却均匀,冷却过程中转子边冷却边旋转。进行了由喷水系统、喷雾系统和喷风系统组成的复合喷淬系统结构研究,解决了水风雾复合冷却时的冷却量模拟计算、水风雾实时控制、多喷管同心变直径结构、350t旋转吊具结构、优化支撑钢结构减重等关键技术难点。研发了国内首台套核电转子复合喷淬设备,并进行了喷淬系统的实际测试。利用研发复合喷淬设备,使用制定的核电转子工艺,进行了1000MW核电转子的生产,进行了工艺和设备验证。转子取样检测结果表明转子取样部位力学性能均符合要求,且波动范围很小;组织、晶粒度、夹杂物分析符合相关要求。通过工艺和设备验证表明,本文制定的核电转子喷淬工艺能够正确的指导核电热处理,研发的复合喷淬设备完全能够满足核电转子的热处理生产。本文提出对复合喷淬设备下一步的优化措施,为将来的1400MW核电转子设备研发奠定了技术基础。