层流冷却控制系统是热轧过程控制系统的重要组成部分,其核心作用是通过控制层流冷却喷水阀门开启模式、开启状态或者流量,将轧后带钢从某一终轧温度冷却到预定的卷取目标温度。因为卷取温度对带钢的机械性能影响很大,因此为生产合格的带钢产品,必须将其卷取温度控制在一定的温度公差范围内。但是由于热轧层流冷却是一个时变、非线性、大滞后的复杂过程,其精确控制具有相当大的难度,一些问题还待进一步研究。本文首先介绍了层流冷却控制的基本原理、应用比较广泛的传统换热模型以及目前流行的差分温度换热模型,然后结合宝钢某新建热轧产线的设计及开发实践,比较详尽地阐述了层流冷却过程控制系统的设计与实现的方法。本文主要工作如下：1)在冷却控制策略上,采用了钢种及厚度层别、温度层别细化组合的模式,可以根据来料PDI信息及精轧计算数据确定不同的冷却方式、喷水模式、起始阀门及遗传系数等关键策略数据,实现精细化冷却策略；2)在预设定及动态控制环节,为解决传统温度模型不能反映带钢厚度方向温度分布的问题,全面采用了基于差分方程的温度模型；3)在冷却水计算方面,设计并实现了基于感度的水量快速迭代计算方法,解决了带钢快速运动过程中复杂温度分布计算与不超过100ms的允许计算周期之间的矛盾；4)在反馈控制中,鉴于层流冷却大滞后的特点,采用了史密斯预估+模糊PI的方法,既避免了常规史密斯预估对系统精确建模的要求,也避免了常规PI控制容易超调的问题。生产实践表明,宝钢自主开发的热轧层流冷却过程控制系统具有良好的稳定性和较高的控制精度,卷取温度±20℃控制精度一直稳定在98.5%以上,满足了宝钢热轧大生产的要求,对同类热轧产线的改造及建设也具有积极的借鉴意义。