控制冷却是热轧钢材生产过程中控制与改善钢材质量的重要途径,由于层流冷却系统具有处理产品范围宽,冷却均匀性好等许多优点成为现代热连轧厂采用最多的轧后冷却方式。本文以国内某厂的层流冷却系统项目改造为背景,对轧后冷却的过程控制系统进行了深入研究。对冷却过程中的换热机理,数学模型(主要包括轧件温降计算模型、反馈计算数学模型、自学习模型)进行理论性的研究。对轧后冷却系统模型总体功能及控制策略进行详细介绍,以及深入分析层流冷却各功能模块的控制功能。分析和研究轧制速度对轧后冷却过程的影响,并设计升速轧制条件下轧后冷却的前馈控制算法；针对相变潜热对带钢冷却过程的影响以及采用常规反馈控制时系统存在的滞后特性,对相关模型进行优化改进以提高模型的控制精度。主要研究内容与成果如下：(1)对轧后冷却过程的换热机理进行深入分析和研究。在传热学基础理论的基础上分析了国内某热轧厂的轧件温降计算模型、反馈计算数学模型和自学习数学模型。(2)详细介绍层流冷却控制系统功能及控制策略,对预设定计算、修正设定计算、反馈控制和自学习等功能模块进行了研究,描述和分析了每个控制模块的算法流程和实现过程。(3)研究热连轧过程中轧制速度制度及其对轧后冷却过程的影响,介绍了带钢样本的跟踪方法并设计了高精度的轧后冷却前馈控制算法。(4)针对相变潜热对轧后冷却过程的影响以及常规反馈控制算法存在的滞后特性,对相关模型进行了改进和优化,优化后的卷取温度控制精度进一步提高。