本文以国内某钢企技术中心热轧实验项目为背景，对热轧实验轧机多功能冷却装置进行研究与开发，建立了具有多种冷却模式的冷却控制系统，并对系统数学模型中的重要参数进行了回归和调优。同时，本文依托特定钢种的试制，将所开发的多功能冷却实验系统进行了成功应用。　　首先，对多功能冷却装置本体进行研究。在测量和标定该冷却装置各种冷却模式下的流量和开口度值关系曲线的基础上，确定出设备的喷水特性和水流密度合理使用范围，为冷却系统模型提供基础流量数据。对于该多功能冷却设备，超快速冷却装置最大流量为700m3/h，层流冷却装置的最大流量为360m3/h，汽雾冷却装置的最大流量为190m3/h。　　其次，通过控冷实验测试多功能冷却装置在各种冷却模式（超快冷、层流以及汽雾）下的冷却能力，获得了不同产品规格、不同水流密度条件下的实际冷却速率范围，为该多功能冷却系统提供了基本冷却能力参数。对于厚度为10mm的钢板，超快速冷却装置的大温降冷却速率为109.5℃/s，层流冷却装置的大温降冷却速率为80.6℃/s，汽雾冷却装置的大温降冷却速率为61.2℃/s。　　第三，在深入理解控制冷却理论及熟练掌握编程语言的基础上，开发了多功能冷却装置的控制系统模型。并利用不同规格产品实测的冷却速率、开冷温度及终冷温度等工艺参数，反复修正模型中的换热系数。基于离线控制模型和换热系数模型以及冷却装置的冷却能力参数等，建立多功能冷却装置的在线控制模型，开发出典型管线钢等产品的控制冷却规程。　　最后，应用多功能冷却装置及所开发的控制系统，进行X80管线钢在线实验。在不同的冷却模式下，系统提供了合理的控制冷却规程，实验产品获得良好的工艺性能。　　研究表明，热轧实验轧机多功能冷却装置能够实现冷却速率大范围内连续可调，实现了以射流冲击冷却为冷却方式的超快速冷却、以层流冷却为冷却方式的常规加速冷却及以汽雾为冷却方式的缓慢冷却，特别是超快速冷却对新品种研发将起到重要作用。在此基础上，各种冷却模式的复合使用为实验产品的试制提供了更为丰富的实验手段。