热辗扩是借助辗环机使环件产生连续局部塑性变形,从而使壁厚减小、直径变大、截面轮廓成形的一种塑性加工工艺。它在机械、能源、交通运输等工业领域有着广泛的应用,用于生产制造各种尺寸和截面形状的无缝环件。与环件其它生产方法相比,它具有生产效率高、产品范围广、材料利用率高、节约能源等技术经济优点。热辗扩工艺是一个受多因素影响的宏观变形和微观组织演变耦合的复杂成形过程。在成形过程中,除了使环件满足尺寸要求外,还要控制环件的晶粒度,实现晶粒的细化,提高环件的综合力学性能。目前在热辗扩宏微观研究上已经取得了很大进展,但多数研究都是基于矩形截面环坯进行的。然而,实际生产中获得的环坯多具有鼓形特征,而对于鼓形环坯在热辗扩中的宏微观变化研究甚少,尤其是涉及微观组织变化,因此亟需对此进行研究。本文以鼓形环坯热辗扩的宏微观变化为研究对象。首先分析了鼓形环坯的形成原因,针对鼓形环坯的几何特征,提出了鼓形环坯的简化思路。然后通过有限元模拟软件Simufact11.0建立了热辗扩有限元模型。基于该模型,对鼓形环坯在热辗扩中的宏微观变化进行了模拟分析。模拟揭示了鼓形环坯在热辗扩过程中的宏观成形规律,包括几何外形、温度、等效应变、成形载荷,以及微观组织演变规律,包括动态再结晶体积分数和晶粒尺寸。同时采用单因素变量法深入探讨了每转进给量、环坯初始温度、轧辊半径比、主辊转速四个工艺参数对环件微观组织的影响,并在此基础上进行正交试验,得出四因素对微观组织的影响效应大小:每转进给量>主辊转速>轧辊半径比>环坯初始温度。最后,结合宏微观模拟分析和正交试验结果对鼓形环坯热辗扩进行了实际生产验证。本文在有限元数值模拟仿真的基础上,结合环件热辗扩基础理论,模拟分析了鼓形环坯热辗扩的宏观成形规律和微观组织演变规律,并深入探讨了轧制工艺参数对微观组织的影响。研究结果为实际生产中精确控制热辗扩成形过程、制定合理的工艺参数、优化工艺方案提供了指导,对于提高环件产品质量有重要的意义。