无缝钢管是一种重要的经济断面钢材，是国民经济建设的重要原材料之一。连轧钢管是热轧无缝钢管工业生产流程中的关键工序，直接影响终态产品尺寸精度和后继加工。目前，三辊连轧管机组已是近10年来大型无缝钢管生产的主流机型。随着市场国际化和产品竞争的日益激烈，各国钢管生产企业都以不断提高产品质量，扩大产品规格、降低生产成本和开发新产品来提高自身的市场竞争力。因此，开展三辊连轧管轧制过程的基本理论及其仿真技术研究，掌握工件连轧成形规律，预报产品尺寸精度和性能，对进一步优化设备工艺参数、建立产品质量预控系统、实现节能降耗具有重要意义和实用价值。三辊连轧管轧制过程具有典型的三维非线性、热力耦合和参数时变的特点，是一个非常复杂的多道次孔型轧制过程。为了提高仿真速度，快速制定轧制工艺规程，本文首先对孔型轧制的金属流动特点和几何变形特性进行分析，建立了连轧热力耦合解析模型。通过对三辊连轧管轧制过程传热机理进行分析，采用有限差分法建立传热数学模型，该模型能处理轧制过程中复杂的变形场以及各种热力学边界条件，反映了钢管在连轧过程中的温度变化规律，并利用上限法求得三辊连轧管机组各架功率和力矩，仿真结果与现场实测数据吻合良好。为了深入研究金属变形机理，确定连轧工艺参数，文中根据三辊连轧管孔型及工艺特点，建立了三辊连轧管成形过程三维有限元模型，分析了宽展规律对产品尺寸精度和钢管横截面积的影响。通过对不同孔型、不同规格产品的系列仿真，研究了宽展规律的影响因素：延伸系数和空隙率对周长系数的影响、延伸系数和减径率对壁厚系数的影响以及张力对宽展规律的影响。利用多元线性回归分析法、BP神经网络以及GA-BP神经网络得到连轧宽展模型，对比某厂实际数据，吻合较好。模型实现了钢管尺寸精度的快速预报，为孔型设计和工艺设定提供了理论指导。针对无缝钢管在连轧过程中受轧辊孔型、轧辊转速及芯棒速度等多因素影响的特点，研究了三辊连轧管连轧过程中金属的流动规律、变形区前后滑分布的影响因素，建立了连轧变形区前后滑分析模型，为轧制工艺提供速度设定模型，还分析了芯棒限动速度和张力对连轧速度制度的影响。基于Visual Basic平台，引入CAE参数化技术，并结合MARC二次开发技术，建立了三辊连轧管轧制过程虚拟仿真系统，对连轧钢管的工艺设计、尺寸精度、温度分布、力能参数等进行深入分析。该系统能自动完成模型建立及相关数据传递，预测连轧管成形尺寸精度，分析应力场、应变场、温度场等分布状态与变化方式，能有效缩短新产品开发周期、提高孔型设计可靠性、降低轧机能耗和生产成本，具有很好的实际应用价值。