H型钢终轧后,翼缘和腹板温差较大,断面组织不均匀；生产高强度H型钢时,通过微合金化提高产品强度,不仅吨成本提高,而且产品力学性能不稳定。H型钢可以通过超快速冷却来提高产品组织性能。超快冷技术已经在带钢的热轧生产中得到了应用,而由于H型钢断面形状的复杂性,其在线控冷很容易出现冷却不均匀的现象,将影响轧件的断面形状和性能均匀性,产品易产生内并外扩变形及腹板浪、裂纹等缺陷。本文对H型钢超快速冷却控制系统建立起数学模型,温度场进行了模拟,变形和应力作了分析,以及对组织性能影响进行了系统研究。本文的主要研究内容如下：(1)对H型钢超快速冷却设备作了简要介绍。通过基础自动化中信号传递和液压缸的协同工作,使超快冷系统能适应不同规格H型钢的冷却要求。根据钢种开发及生产工艺要求,针对超快速冷却过程,建立了空冷和水冷温降模型。通过模块化设计,实现了过程温度的控制；通过模型自学习,使超快速冷却工艺逐步合理。从运行情况来看,腹板和翼缘温度差值可以降至30℃,协同工作的两个液压缸中磁尺数值大致吻合,从而使超快速冷却系统具有良好的可控性以及高精度和低故障率。(2)利用有限元法,建立起H型钢超快速冷却分析模型,对超快冷和空冷温度场进行了分析,超快冷4.5s后,翼缘端部温度最低,R角温度最高,表面平均温度从850℃降低至460℃,平均温降速度达到100℃/s,与实际实验过程相吻合。空冷30s后,R角和腹板表面平均温度分别是700℃和540℃。(3)利用有限体积法对H型钢超快速冷却进行了耦合模拟,H型钢首先在冷却水射流冲击的流固耦合界面上降温,随着时间的推移,流固耦合边界对应的区域热量逐渐向外传导,最后被冷却水吸收,H型钢超快速冷却表面平均温降速度达到100℃/s,与实际实验过程相吻合。(4)内并外扩原因是H型钢上下槽的冷却速度不均,造成的残余应力过大。通过改善超快冷设备结构布置方式和过程控制模式可以解决内并外扩问题。利用有限元法对H型钢超快速冷却过程中的内并外扩现象进行了模拟和实验,结果均表明：当水的对流换热系数是相同的情况下,上下腹板表面冷却不均匀是内并外扩主要原因,而上下R角冷却不均是次要原因。利用热成像仪对H型钢轧后空冷进行了温度测试,H型钢残余应力是在空冷初期温度不均造成的。利用X射线应力分析仪对H型钢两种冷却方式下残余应力进行了测试,H型钢经过超快冷后应力数值平均降低30MPa。(5)利用光学显微镜、电子探针和透射电镜对Q235、Q345和BS55C H型钢的组织性能进行了研究,结果表明：Q235和Q345 H型钢不同位置的组织为铁素体一珠光体组织,R角的晶粒尺寸比腹板和翼缘更为粗大,腹板、翼缘和R角的屈服强度和抗拉强度差值在30MPa以内,延伸率差别不大。BS55C含有少量贝氏体,腹板析出对强度贡献最大,但整体性能较为均匀。