以低碳钢为研究对象,通过工业实验与实验室金相、力学性能实验及用ANSYS软件模拟等实验相结合对低碳低合金细晶钢的生产工艺进行研究及开发。针对20MnSi和Q235等钢通过控轧控冷工艺质量升级研究进行的。在充分阐述晶粒细化的材料科学理论、分析比较现有控制轧制、控制冷却经验和实践的基础上、在现有生产工艺条件下,通过模拟设计了控制冷却工艺。将HRB335级别的20MnSi钢,经过常规的轧制、使其达到屈服强度大于450MPa、延伸率大于27%的四级钢筋水平。在工业生产条件下,轧件终轧温度950~1050℃时,通过控制轧件冷床自回火温度,反馈控制冷却强度,将钢筋的性能控制在一定的范围之内。试验数据说明,Φ10~20mm的钢筋将冷床自回火温度控制在620~650℃,铁素体晶粒细化到8μm以下,使性能控制在上述范围。该工艺在不增加轧制负荷前提下,细化铁素体晶粒和珠光体集团,实现了普通钢材质量升级目的。经过理论计算,修正、建立了针对品种钢棒材热连轧过程后的温度场模型的仿真分析,应用ANSYS10.0有限元分析软件进行温度场的模拟,且通过VB编程对相变动力学和热力学进行计算,为定量描述整个轧制过程微观组织演变及预测最终力学性能奠定了基础。采用晶粒细化手段获取高强度高韧性的低碳钢,使钢的铁素体晶粒细化到5~10μm以下的细晶粒钢,且生产出的细晶粒钢的组织为铁素体+珠光体,铁素体晶粒尺寸为不超过10μm。