Розроблено математичну модель процесу прискореного охолодження та термічного зміцнення арматурного прокату. Шляхом обробки експериментальних даних винайдено значення коефіцієнта конвективної тепловіддачі, що мають місце у процесі водяного охолодження гарячого арматурного прокату в прямоточних охолоджувальних камерах. Виконано гідродинамічний розрахунок установки прискореного охолодження арматурного прокату з метою визначення профілю швидкості потоку охолоджувальної води та величини гідравлічного опору в кільцевому каналі з рухливою внутрішньою поверхнею. На відміну від відомого аналітичного розв'язку, профіль швидкості визначений по всій довжині установки, включаючи ділянку гідродинамічної стабілізації. Уперше шляхом спільного розв'язку диференціальних рівнянь конвективного теплообміну без використання емпіричної залежності Nu = f(Re, Pr) розраховано температурні поля арматурного прокату й охолоджувальної води за умов їх спільного руху в прямоточній охолоджувальній камері.

Досліджено, розроблено й апробовано математичні моделі і алгоритми керування технологічними процесами нагріву і гідравлічної очистки поверхні слябів перед прокаткою на товстолистових станах з метою підвищення ефективності роботи прокатних станів за рахунок використання удосконалених систем автоматизованого керування технологічними процесами. На підставі вивчення процесів утворення окалини на поверхні слябів різних марок сталі сформовано стратегію керування новими установками гідроочистки металу, покритого окалиною, параметри якої оцінено в реальному масштабі часу нагріву в робочому просторі печі. На базі імітаційного моделювання з використанням нової математичної моделі замкненої системи керування процесом нагріву розроблено енергоощадні траєкторії оптимальної зміни температури слябів під час нагріву з урахуванням виникнення непередбачених зупинок технологічної лінії. Досліджено процес утворення місцевого охолоджування сляба під час переміщення глісажними трубами. Для реалізації розроблених стратегій і алгоритмів керування запропоновано структури автоматизованих систем керування комплексом ділянка нагрівальних печей - установка гідроочистки, які містять два інтелектуальних рівні: програмно-логічне ситуаційне керування механізмами і оптимальне керування параметрами теплового режиму. Проведено промислове випробування запропонованих моделей і алгоритмів керування, обгрунтовано доцільність їх подальшого використання.