近年来,随着对镁合金等难变形金属材料的研究越来越深入,人们发现很多塑性低或变形抗力大的难变形金属的成形过程适用于温轧。温轧机出现之前利用离线加热的方法实现温轧工艺时,不能保证轧件温度处于稳定状态,另外轧辊接触导热使温度急剧下降以至于轧件温度处于不可控状态,因此轧件及轧辊的在线加热显得尤为重要。本文针对这种需求,开发了具备轧件轧辊同时在线加热功能的实验装置,并对其控制系统进行了深入研究。本文的主要工作和创新点如下:（1）研究开发了用于难变形金属温轧的在线加热工艺设备,在高精度液压张力冷轧实验轧机的基础上,增加一套轧件在线加热装置,将左右两个夹钳和轧辊作为两个电极,分别采用两个变压器对这两个电极通电,对夹持在夹钳和轧辊之间的轧件进行在线加热,实现了轧件带张力在线动态加热温轧功能;另外增加一套以耐高温矿物油为介质的轧辊加热系统,实现了轧辊的在线加热。（2）采用电阻加热方式,研究轧件在线加热工艺设备。设计接触式温轧专用测温装置;以AZ31B镁合金材料为例利用COMSOL有限元软件针对电阻加热过程的温升相关参数进行模拟分析,研究发现:加热速率越大则轧件的温度均匀性越好;电流密度不变的情况下轧件厚度对薄板加热温度影响不大;轧件宽度对轧件加热温度没有影响;轧件长度对加热温度影响较大,随着轧件长度的增加轧件均热段有明显增长趋势。以上模拟结果为电阻加热过程控制提供了依据和方法。（3）研究了三种轧辊在线加热方法——导热油加热、感应加热和火焰加热。分析了不同加热方法的特点,导热油加热方法温度均匀性好,蓄能时间较长;感应加热方法加热速度快,但均匀性较差,轧辊损伤大,温度保持性差;火焰加热方法简单、温度不够均匀,不适用于镁合金等轻合金材料。经过实验验证,导热油加热方法比较适合用于实验轧机的轧辊加热。利用有限元软件针对导热油加热方法进行模拟分析,得到导热油入口油温和轧辊表面温度的关系式,为轧辊加热过程控制提供了依据。（4）轧件以AZ31B镁合金材料为例,利用Deform有限元软件分析了温轧过程工艺参数对轧件温度的影响规律。通过正交实验设计方法分析了五种工艺参数综合作用于轧件温度的规律,建立了轧件变形区出口温度模型。以86CrMoV7钢轧辊材质为例,分析了轧辊温度与各工艺参数的关系,建立了轧辊出口温度模型。为温轧过程轧件温度及轧辊温度的预测提供了计算方法。（5）结合上述轧件加热、轧辊加热及温轧过程变形区温度场有限元模拟结果,研究温轧工艺过程中温度综合控制方法。通过前馈控制器和反馈控制器相结合的方法实现轧件在线加热过程综合控制,将轧件加热过程分为轧前静态加热和轧制过程中动态加热两种方式,根据仿真模拟结果及温度控制特点分别给出了两种状态下轧件温度控制模型。通过Smith预估控制算法实现轧辊在线加热过程控制,控制油温升温保温过程进而达到使轧辊温度得到同步升温及保温。（6）将研究结果应用于宝钢研究院和重庆科学技术研究院直拉式温轧实验机,轧辊温度控制精度在±10K,轧件温度控制精度在±5K。在拥有高精度温度控制系统的温轧实验机上,完成了三组有代表性的温轧实验:镁合金表面质量与温度的关系实验、镁合金边裂与温度的关系实验及镁合金的温轧组织性能实验,实验结果表明在线加热及温度控制对镁合金成形质量有重要影响。本文研究开发的具有高精度温度控制技术的直拉式温轧实验机,为各种难变形金属材料的温轧工艺开发与研究提供了可靠的工艺设备及技术支撑。