大型筒节主要包括大型核电筒节、大型加氢反应器筒节和煤液化反应器筒节，是重型压力容器、发电设备的关键基础部件，广泛应用于核电、石化和煤液化等国民经济重大领域。随着环境问题日益严峻，我国的能源结构开始向清洁能源方向转移，国内对核电筒节的需求量日益增大。另外，随着工业的快速发展，石化、煤液化领域对大型筒节的需求也日趋迫切。与传统的大型筒节自由锻工艺相比，大型筒节轧制具有生产效率高、节能节材、生产成本低等优点。本文基于静力学理论，推导出大型筒节轧制咬入条件和锻透条件，分析工艺参数对咬入条件和锻透条件的影响。基于有限元模拟实验，研究锻透过程塑性区的分布规律。咬入条件和锻透条件的满足保证了轧制过程的顺利进行。基于主应力法，建立大型筒节轧制力学模型。该方法考虑了主应力和剪应力不均匀分布以及温度的影响，屈服准则也考虑了剪应力。建立后滑区、搓轧区和前滑区的单位压力平衡微分方程，与边界条件和屈服条件联立，可快速得到轧制力和力矩、中性点位置，并分析不同工艺参数对筒节轧制力能参数的影响。大型筒节轧制过程中经常出现的问题是：（1）宽展变形难以控制，端面出现鱼尾；（2）产生椭圆、不规则圆，筒节圆度达不到要求。针对以上出现的问题，本文分别从控制筒节端面平整度和圆度两个方面进行研究，以期得到较好的成形质量。针对大型筒节轧制具有异步轧制的特点及毛坯尺寸大，提出一种新型条层法可以快速模拟大型筒节轧制三维塑性变形。该方法考虑了变形区不均匀应力与变形。将变形区沿宽度方向分成若干条元，径向厚度分层。横向位移函数采用多项式表示，减少优化参数，提高计算速度。根据塑性力学流动理论，推导出筒节轧制三维应力与变形数学模型。根据最小能量原理，采用遗传算法优化求解。得到变形区三维应力与应变场、速度场和端面宽展分布等，分析工艺参数对宽展的影响。通过优化轧制工艺参数，提高端面平整度。圆度是评价筒节周向尺寸精度的一个重要指标。采用理论建模和有限元模拟方法，研究通过导向辊和工艺参数(进给速度和轧辊转速)对筒节圆度进行控制。得到控制导向辊运动轨迹和固定导向力两种方式下筒节圆度误差变化规律，以及进给速度和轧辊转速对筒节圆度误差的影响。最后，进行大型筒节轧制工业实验研究，并对已建立的理论模型的正确性进行验证。这些理论和实验研究、数值模拟研究，可为大型筒节轧制设备和工艺的设计和优化，提供理论基础和技术支撑。