随着我国制造行业的快速发展,钢铁企业对钢材表面状态的要求迅速提高,用户对产品表面质量问题“零容忍”的态度,正倒逼钢铁企业把产品表面质量作为衡量产品品质的一项至关重要指标。高表面质量带钢产品的生产是以氧化铁皮厚度与结构精准控制技术为基础的,其目标是基于氧化铁皮厚度与结构预测模型实现氧化铁皮厚度与结构演变过程的动态跟踪,最终实现氧化铁皮厚度与结构的精准控制。基于此,本文对带钢热轧过程中氧化铁皮厚度演变模型、带钢卷取后冷却过程中温度场和氧化铁皮结构转变模型进行了研究,并开发了氧化铁皮厚度与结构预测软件,在高表面质量热轧低碳钢生产中进行了应用。本文的研究内容如下:（1）为了实现热轧带钢氧化铁皮厚度预测,建立了复杂变温条件下氧化动力学模型,结合轧制过程中实际工况特点,在变温氧化动力学模型中引入除鳞效率、氧化铁皮致密度变化系数等参数,建立了适用于轧制过程的氧化铁皮厚度预测模型。模型预测结果表明,在加热和冷却阶段,氧化铁皮厚度不断增加,而在除鳞与轧制过程中氧化铁皮厚度会降低。氧化铁皮厚度预测结果与实测结果之间吻合度较高。（2）为了实现热轧带钢氧化铁皮结构预测,首先采用有限差分法建立了带钢卷取后冷却过程中的温度场模型。模型预测结果表明,冷却过程中钢卷各表面不同位置温度实测值与预测值较为接近。在宽度方向上温度最高点在钢卷中部,最低点在钢卷边部。半径方向上温度最高点向钢卷内径壁表面方向移动,最低点在外径壁表面。钢卷横截面的温度梯度先增加后减小,且同一时刻钢卷横截面边角处温度最低。（3）针对氧化铁皮结构预测无数值模型的问题,基于等温转变实验结果与JMAK方程建立了 FeO等温条件下共析转变动力学模型,并结合Scheil可加性法则建立了 FeO连续冷却以及卷取后冷却条件下共析转变动力学模型。模型预测结果表明,在连续冷却条件下,随着冷却速率的增加,FeO层内共析组织的体积分数不断减少,共析相变孕育期逐渐变短。在卷取后冷却过程中,氧化铁皮中共析组织体积分数随卷取温度的升高而不断增加,且钢卷冷却至室温后边部共析组织体积分数少于心部。（4）开发了轧制热轧全流程氧化铁皮厚度与结构预测软件,工业生产氧化铁皮实测数据表明软件具有很高的预测精度。针对热轧低碳钢氧化铁皮控制不合理的问题,结合软件预测结果,提出了“高温快轧”的工艺优化策略。工业试制结果表明,工艺优化后氧化铁皮厚度降低,氧化铁皮中共析组织体积分数增加。