本文以攀枝花新钢钒股份公司1450mm热轧板厂三期改造和四川川威950mm热连轧中宽带层流冷却项目为背景，以带钢层流冷却策略为研究对象，从带钢温度控制、冷却速度控制和力学性能均匀性控制出发，建立了现场使用的层流冷却策略。自投产以来，层流冷却系统运行稳定、可靠，卷取温度控制精度高；具有多种冷却形式，能够按照给定的冷却速度进行控制；能够对带钢头部和尾部进行U型冷却控制，改善钢卷整体力学性能的均匀性。本文的主要研究内容如下： (1)为层流冷却系统建立了一种新的速度补偿策略。在实际的冷却控制过程中，控制模型不但可以根据精轧出口实测的带钢分段终轧温度、速度、厚度进行修正设定计算，还能够对已处于冷却区的带钢段考虑速度波动对冷却的影响，进行精细速度补偿。在线控制过程中，既涉及到每一带钢分段(样本)水阀组态计算，又需要对单个样本进行多次再设定，每一时刻层冷区水阀的实时组态是多个样本组态的编集结果。这种速度补偿策略丰富了层流冷却过程的前馈控制，减轻了反馈负荷，解决了精轧机组带有加减速的热带轧制过程，提高卷取温度控制精度的一个关键问题。 (2)开发了冷却路径控制技术并在现场得到应用，不仅可对卷取温度进行单目标控制，还可以对卷取温度、中间目标温度和根据CCT曲线制定的冷却速度进行多目标控制，丰富了层流冷却控制模式。新的卷取温度控制模型不但可以进行前段主冷(集管沿着轧制线方向依次开启)、后段主冷(集管逆着轧制线方向依次开启)、以集管组为单位的稀疏冷却控制，还可以按照给定的中间目标温度和冷却速度进行冷却路径控制，为钢种开发、冷却工艺优化提供了强有力的技术手段。 (3)分析了终轧温度、精轧出口速度、带钢厚度、秒流量和集管开启顺序等因素对带钢冷却速率的影响，通过对单根层流冷却集管冷却能力的计算，得到了各个钢种规格的带钢在冷却区的最大冷却速度，同时也获得集管开启顺序与冷却区冷却速度之间的关系，为进行冷却速度控制和冷却路径控制提供了基础数据和参数。 (4)基于虚拟仪表的思想和软测量技术开发了虚拟测温仪，利用实测辅助变量和在线学习纠偏相结合的方法提高温度的软测量精度。这种虚拟测温仪能够对层流冷却区域中特定位置的带钢温度实施在线软测量。既可以对输出辊道上没有中间测温仪的轧后冷却提供中间温度控制的软测量信息，也可以为带有中间测温仪的层流冷却控制系统进行异常数据的辅助处理。 (5)通过分析热轧钢卷整体性能不均的原因，明确了对于深冲钢、管线钢等质量要求严格的钢种实施带钢全长卷取温度均匀性控制并不是最佳的办法。通过分析带钢卷取过程和卸卷冷却过程温度场，制定了使整卷带钢力学性能均匀的U型冷却工艺，即对带钢头部和尾部的一定长度在实际卷取过程中要求卷取温度高于带钢中部。 (6)成功地完成了攀钢热轧板厂层流冷却三期改造和川威新建的中宽带钢厂轧后冷却项目，建立了具有我国自主知识产权的成套带钢控制冷却系统的模型和软件，实现了带钢层流冷却过程的自动温度控制、冷却速度控制、冷却路径控制和带钢全长力学性能均匀性控制。自投入在线应用以来，程序控制稳定，设备运行良好，产品的各项性能指标均达到或超过规定的指标，具有较高的控制精度，为现场创造了明显的经济效益。