控制冷却的核心在于通过冷却路径的控制实现对奥氏体相变组织和材料性能的调控，因此冷却路径的可控范围是控制冷却具备改善组织性能潜力大小的决定因素。显然，如何获得高冷却强度以及如何在高速率冷却条件下保持均匀化冷却，以实现全表面温降和相变的协同控制是控制冷却开发的关键。以传统层流冷却机制为核心的表面换热形式以膜态沸腾和过渡沸腾换热为主，持续冷却能力较弱，同时基体内部热量不能有效、均匀传递至表面，导致因相变差异而产生组织分布不均的现象。为此，如何控制表面高效有序换热与内部导热之间的平衡关系，是兼备满足冷却强度和冷却均匀性的必要条件。
射流冲击冷却是一种有效的强化传热冷却方法，近年来东北大学在热轧板带钢领域对其开展了深入应用研究，开发出了以超快速冷却为核心的新一代热轧板带钢TMCP技术。基于射流冲击的强制对流作为换热效率最高的传热方式，是保证高速率均匀化冷却的关键。为此，将该冷却换热方式引入到热轧不锈钢管中，通过流速、压力、流量连续可调的冷却水持续击破不锈钢管表面气膜，在壁面实现大面积高热通量换热。在冷却过程中既可以保持较高冷却强度，实现极限控制冷却条件的直接淬火工艺，又具备较高冷却均匀性，可满足控制冷却工艺和组织性能在线调控的需求。然而，由于无缝钢管具有特殊的环形断面特征，冷却介质在射流冲击条件下于基体表面的流体流动行为、表面热／流耦合换热模型等相关的核心冷却均匀化控制机制问题是完全不同于板带钢的平面表面特征的。
在研发过程中发现，与钢板在平面方向上下对称控制温度场从而保持热应力对称特征不同，在不锈钢管的圆形外表面下，均匀对称分布的冷却介质无法实现不锈钢管圆周方向的冷却均匀性，这表明必须通过适当的非对称流场控制实现均匀的换热过程。与之密切相关的流体流变行为，特别是在该流场与温度场耦合作用下的微观换热机制是关键。东北大学在前期的板带钢控制冷却研究中，基于有限元模拟与实验研究相结合的方式获得了针对板平面的流体流变特性，进而将一定压力和速度的冷却水流，以一定角度在高温钢板表面进行冲击流动，形成冲击射流，通过射流冲击换热和核态沸腾换热机制实现了高强度均匀化冷却。这一思想为解决不锈钢管控制冷却问题提供了研究路线和方法，同时也为进一步提高和优化热轧管材均匀化冷却技术提供了理论基础。
