对于国内外中小型轧制企业,购置新型设备需要的大量资金投入,对于中小型企业是不小的阻碍,为了突破同一设备生产产品种类的局限性,实现更多样化产品的生产,研究新的轧辊孔型设计方法及配辊方式具有重要意义。本文基于某企业现有横列式三辊轧机机架保持不变的要求,根据该机架的辊间距极限确定了轧辊的极限尺寸。针对利用常规孔型设计方法难以在该套生产设备实现16号工字钢轧制的问题,采用了全新的共轭孔型设计方法,设计出一套能在现有设备上完成16号工字钢轧制的孔型系统,并通过数学方法计算出该套孔型系统轧制温度、轧制力和轧制力矩等力能参数,进行了轧辊强度及电动机载荷的校核,从理论上验证了在原有机架上的轧辊使用该套孔型的可行性。并且利用Workbench软件对轧辊相关参数进行了数值模拟,分析轧辊的变形与应力情况,结果表明轧辊对轧件精度的影响和轧辊的强度都满足要求。最后,进行现场试轧,没有发生断辊、崩辊环等情况,结果表明该套孔型能保证轧辊轧制16号工字钢的正常使用,并针对个别样件存在尺寸精度的问题进行了分析,并提出改进措施。为了确保利用该套孔型轧制出的产品的质量,本文采用有限元分析软件MSC.Marc建立了三维热结构刚塑性有限元模型,并对该套孔型系统的轧制过程进行了有限元模拟仿真。分析了工字钢轧制过程中轧件在孔型内变形情况、延伸率整体变化趋势、温度变化规律、轧制力模拟数值与理论计算值的比较、等效应力变化分布规律和轧件弯曲扭转变形情况,针对模拟轧制过程中的上述有关问题,进一步优化了孔型尺寸参数,从而提高了设备生产和使用效率。