连轧是轧制生产中最重要的轧制手段,而衡量连轧工艺的主要指标是成品钢管的尺寸精度和机械性能。钢管在各机架孔型中产生复杂的三维金属塑性变形,其变形量大,在钢管产生塑性变形的同时,各机架间还存在较大的张力作用。由于连轧过程中轧件的变形较复杂,且连轧理论尚有诸多不完善的地方,这就造成钢管的质量缺陷。缺陷的根本是轧制变形区金属流动规律,所以其研究一直是关注的热点。本课题以山西省冶金设备设计理论与技术重点实验室50实验型连轧机为依托,对三辊连轧的关键技术进行了研究。首先利用孔型几何关系和经验法相结合对三辊连轧机的孔型进行设计,并对三辊连轧塑性变形理论相关公式进行推导。然后通过有限元分析软件ANSYS/LS‐DYNA建立了三辊三机架连轧过程以及三辊单机架轧制过程的有限元模型,并采用显式动力学有限元算法对轧制过程进行了模拟分析,分析了三辊三机架连轧过程中的应力应变的变化规律、金属流动规律、轧制力在轧制过程中的变化以及限动芯棒轴向摩擦力在轧制过程中的变化。另外,分析了三辊单机架在轧制过程中前张力、后张力对轧制力与芯棒轴向摩擦力以及金属延伸率的影响,还有不同的芯棒速度和轧辊圆周速度之比值对轧制力与芯棒轴向摩擦力以及金属延伸率的影响。最后,对单机架轧制过程进行了现场测试,发现有限元模拟结果与实测值差距很小,证实了有限元模拟结果的正确性。采用计算机仿真和实验相结合的方法来研究管材连轧过程,可以缩短连轧机的开发周期,降低生产成本。同时,本文采用的研究方法为连轧理论的进一步发展提供了新的研究手段。