钢铁工业的节能减排是解决我国能源消耗和环境污染问题的重要组成部分。棒线材直接轧制工艺中,通过取消连轧线前的加热炉,使连铸小方坯直接进入连轧线进行轧制,从而实现节能减排的目标。但在棒线材直接轧制工艺的实际应用过程中,还存在连铸坯入轧温度低、头尾温差大的问题,影响该工艺的有效实施。本文以国内某钢厂的直接轧制生产线为研究对象,建立了连铸-运坯-粗轧阶段的有限元模型,分析了各种工艺参数对连铸坯温度场的影响。同时,实验研究了直接轧制工艺时中轧精轧阶段轧件的热变形行为。主要研究工作和结论如下:（1）建立了连铸-运坯阶段的有限元模型,利用该模型对铸坯温度场进行了模拟分析。为了保证有限元模型的准确性,将生产现场实际测温数据与温度场模拟结果进行了对比。（2）对连铸-运坯阶段进行了有限元模拟,分析了浇铸温度和拉坯速度对铸坯入轧温度和头尾温差的影响。随着浇铸温度和拉坯速度的提高,铸坯入轧温度提高、头尾温差降低,同时结晶器出口凝固坯壳厚度减小。为保证最小凝固坯壳厚度,当前工艺条件下最大允许浇铸温度为1560℃、最大允许拉坯速度为2.6m/min。（3）对粗轧阶段进行了有限元模拟,分析了铸坯入轧时间的影响。分析表明延长入轧时间,可以减小头尾温差。（4）对在粗轧机组出口设置冷却装置进行了研究,分析了冷却水流密度和冷却装置长度的影响。分析表明粗轧机组出口采用冷却水流密度头弱尾强策略,可以保证轧件在中轧阶段时横截面平均温度沿长度方向均匀一致,且加长冷却装置有利于保证这种温度均匀一致性。（5）对直接轧制工艺下中轧精轧阶段的热变形行为进行了实验研究,获得了热变形参数对材料组织性能的影响。结果表明,变形温度降低、变形速率增加、变形量增加时,晶粒细化且组织均匀,铁素体含量增加,珠光体含量相对减小,变形抗力增加,显微硬度提高。本文的研究工作和主要结论,对解决直接轧制工艺中铸坯入轧温度低、头尾温差大的问题提供了基本思路和基础数据,可促进此工艺在钢铁企业中的进一步推广应用,进而推进钢铁企业的节能减排工作。