近年来,随着我国经济建设的不断发展,对钢材的应用越来越广泛,其中轧钢技术是我国钢铁材料成型的主要方法之一。在钢铁行业中,冶炼钢的90%以上都是通过轧制工艺来生产所需的钢材,其被广泛应用于汽车、建筑、能源、交通、机械制造用构件等国民经济支柱产业。因而在日趋激烈的市场竞争下开拓市场,就需要开发新工艺来不断提升产品的质量和力学性能。目前,相比于传统的分析手段应用计算机模拟技术对轧制全过程的仿真,可实现对棒材产品的可制造性和产品质量的预报,可以节省大量的资源。因此,本课题基于此背景以棒线材20A钢为研究对象,针对某钢铁厂实际轧制生产中存在的棒材尺寸精度、力学性能及产品质量等问题进行了系统的研究,所做工作如下:(1)20A钢本构模型及动态再结晶模型的理论研究,通过对试样在不同变形条件下应用G1500-leeble热模拟试验机进行压缩实验得到材料的真应力-应变曲线,并分析变形条件对流动应力的影响规律,最终建立材料的高温本构模型及动态再结晶模型,为后续轧制过程的模拟及分析提供理论基础;(2)轧辊孔型的优化设计,根据实际工厂生产提供的理论数据,结合轧制孔型设计的相关理论合理设计热连轧椭圆-圆轧辊孔型参数;(3)Deform-3D软件自带材料数据库的二次开发及UG三维建模,将建立的材料理论模型及材料的热物性参数添加到数据库中,根据设计的轧辊孔型在UG软件平台下进行三维建模;(4)通过设计正交试验,优化轧制工艺参数,应用刚塑有限元仿真技术,分析了不同轧制工艺条件下坯料的成形过程,得到了热轧阶段应力场、等效应变场、温度场、金属流动情况及晶粒尺寸演变情况,从而获得了优化的工艺参数;(5)轧制物理实验验证,通过将优化后的工艺方案进行轧制实验,在得到的热轧20A钢棒材进行取样,做相关的性能检测和试验,包括:外形尺寸检测、硬度测试、端面形貌及微观组织的观察,并与有限元模拟及仿真进行比较。将数值模拟结果与实验结果比较得出如下结论:利用有限元数值模拟技术可准确地模拟和仿真棒材轧制全过程,优化轧制工艺参数和轧辊,并能有效地缩短工艺开发周期,降低生产成本,降低产品开发风险,为轧钢厂提高产品质量,科学的制定轧制工艺和模具设计提供了良好的基础。具有较高的科学价值和实用价值。