管道运输工程的发展对管线钢的强度、冲击韧性、可靠性等一系列指标提出了更高的要求。降低终冷温度、提高冷却速度是一种有效的改善产品组织和性能的控冷方法。而高冷速情况下,板带温度不均匀性造成的板形问题严重的影响了钢板质量。因此,对层流冷却过程温度场变化规律及温度均匀性的研究具有十分重要的意义。本文针对某钢厂的层流冷却系统,分析了带钢的冷却机理,对带钢传热过程的基本方式进行了研究,基于传热学理论建立了层流冷却过程带钢温度场模型。用有限差分法实现了温度场的数值模拟。针对X80管线钢进行了相变潜热实验,用差示扫描量热法测量了X80在不同冷却速度下的DSC曲线。根据实验数据得出相变温度范围内任意温度与相变开始温度之差与相变潜热的关系符合S曲线规律,并利用数据回归得到了S曲线方程中的相关系数。结合40Cr等实验数据推广得出其他钢种的相变潜热分布也符合S曲线规律。用实验数据对回归结果进行验证,证明该方法计算简单,且结果与实验数据吻合良好。对X80及以上级别的管线钢,冷却过程不但要求其终冷温度的准确性,更对冷却过程中的中间温度、冷却速度提出了更高的要求。本文通过数值模拟分析了相变潜热、钢板厚度、冷却水密度、水温、终轧温度等因素对钢板中间温度、冷却速度、终冷温度的影响规律,为管线钢终冷温度及冷却速度的控制提供了理论参考。针对低终冷温度、高冷却速度冷却过程出现的钢板温度不均匀问题,分析了影响钢板温度均匀性的原因,提出改变冷却方式、变粒度控制、水量中凸设计等控制策略,推导了上下水量比公式,回归得到边部遮蔽量与钢板宽度、厚度、水流密度的关系式,钢板温度均匀性得到了良好的控制。