随着钢铁市场竞争的日趋剧烈和尺寸控制技术的逐渐成熟,金属性能指标越来越成为国际钢铁行业的竞争焦点。目前,全球粗钢产量已达到14亿吨,其中约30%需要通过热轧形成板材。而热轧后的钢板性能取决于奥氏体分解过程和析出所形成的金属微观结构,金属微观结构的演化过程主要由热量传递过程(即冷却速率、终冷温度以及钢板温度的均匀性等)所控制。因此,轧后控冷技术已经成为钢铁工业中最重要的流程之一。虽然上世纪80年代开始应用的轧后控冷技术,尤其是近10年来才大量应用的层流冷却技术,已经大大提高了生产效率、降低了能源消耗,但其冷却能力的适应性、钢板内外温度的均匀性以及卷曲温度的准确性都还未达到人们的预期,并在实际生产过程中经常出现钢板翘曲、应力不均等问题,尤其对于中厚钢板更为严重。改善轧后控冷技术的关键在于深入理解过程参数对冷却过程的影响,从而根据钢板材料和所要求的性能等,准确控制过程参数。本文针对轧后控冷中的层流冷却过程,对实验台进行改进,采用“通孔/沉孔/盖片”方式埋置镍镉-镍硅热电偶,结合NI的高速数据采集系统及Labview平台获得冷却过程中钢板内部距离冷却表面一定距离(如0.8mm)处的温度瞬变特性。针对多种关键影响因素,如钢板的移动速率、冷却水流量和管嘴数量进行了初步的实验测量。之后,为了获得钢板冷却表面的温度、表面传热系数和热流密度,建立了导热反问题模型以及三维非稳态有内热源的导热正问题模型,采用Fortran语言编制了相应的计算代码,并利用给定对流换热系数的正问题计算所得温度作为输入,反演得到的对流换热系数与前面给定的数值进行比较,结果表明本文所建理论模型和编制的计算程序具有一定的可信度。最后,对冲击瞬态沸腾换热的理论模型也进行了初步探讨。从而为分析所考察参数对冷却过程的影响提供了比较完整的技术路线和平台。进而,利用正问题程序结合反演的对流换热系数以及钢板表面的分区技术,获得钢板内部所有位置的温度瞬变特性。研究结果表明,层流冷却过程中,钢板表面不同冷却区域(如冲击区、平行流区以及交会区等)的温度瞬变特性差别很大;钢板移动速度的确对冷却性能具有一定的影响,并且表面冷却特性与钢板静止时具有较大不同。本文的计算路线和研究结果可以为实际生产中层流冷却过程控制提供参考依据。