本文以利用控轧控冷工艺提高钢材强韧性为研究目标，以莱钢螺纹钢生产线为依托，系统研究了Φ16规格螺纹钢的轧制工艺。通过理论研究和实验分析，制定出一套合理可控的控轧控冷工艺制度。　　首先，从理论上详细阐述了控轧控冷的原理，为保证工艺制度的稳定性和可靠性，就工艺过程中所涉及的轧制变形量、微合金元素、开终轧温度、冷却速度、自回火温度等因素对组织性能产生的影响进行了理论分析。　　其次，在试验部分，针对现场的实际情况，对控轧控冷的工艺参数进行实验性研究分析。制定了可操作的控制轧制和控制冷却工艺，并对试验过程中收集的工艺数据进行归整、分析，总结出终轧温度、冷却速度、自回火温度等与提升钢材综合力学性能相关的合理工艺参数，分析、验证不同冷却速度条件对微观组织的影响。然后根据实验总结的工艺控制参数对莱钢棒材厂现行的控轧控冷工艺方案进行优化。　　对比控轧控冷工艺优化前后轧制试样的力学性能测试结果，无论是抗拉强度、屈服强度还是试样的晶粒度，工艺优化改进后均有明显提高，屈服强度提高11.2％，抗拉强度提高8.1%，晶粒直径更小，实现了由二级钢坯（20MnSi）轧制四级钢筋（HRB500）的目标。