为了提高热轧带钢粗轧机组宽度控制精度和提高成材率,广泛开展了粗轧机组金属变形规律的研究。本文以宝钢2050粗轧机组的现场条件为背景,对HV(H：平轧,V：立轧)调宽轧制过程进行了有限元仿真分析和优化研究。所取得的新进展如下：1)用大型刚塑性有限元软件建立立轧/平轧的三维热应力耦合轧制模型,并将其应用到宝钢2050粗轧机组仿真研究中。选取宝钢轧制带钢的现场实际参数进行模拟计算,得出的粗轧出口宽度值与实测值吻合良好,充分验证了模型的有效性。为了解决宝钢2050粗轧机组宽度难以控制的问题,对现场各种轧制工艺的宽展进行了仿真计算,并给出了自然宽展、纯狗骨宽展和综合宽展的分布规律。2)用刚塑性三维热应力耦合有限元模型,对宝钢2050热轧带钢粗轧机组轧制过程进行了全过程模拟。模拟所得的带钢尾部形状与现场图片吻合良好,有效地验证了计算模型。通过有限元仿真计算,研究带钢尾部鱼尾形状形成机理,得到了粗轧各道次轧后带钢尾部鱼尾切损的分布规律。提出了立轧/平轧负张力控制轧制带钢尾部的方法,通过计算表明该方法能够有效减少带钢尾部鱼尾切损量。3)建立立轧/水平轧制过程缩微有限元模型,分析了不同板宽、宽度压下量时带钢头尾部的失宽规律,并以此取反作为立辊短行程控制曲线进行加载计算模拟。通过轧制后的头尾形状反复修正短行程曲线,最后得出了较好的短行程控制曲线。随后建立了短行程的多项式过程控制模型,实际生产证明可以在一定程度上进一步减少切损。4)采用粒子群算法对粗轧宽展模型中的狗骨宽展系数进行优化,解决了传统方法难以解决的问题,结果表明优化后的模型控制效果明显优于原来模型,体现了粒子群算法在优化领域的优越性。5)通过分析影响精轧自然宽展的主要因素,运用递推最小二乘法建立了精轧自然宽展的综合预报模型,仿真结果和实际生产数据分析均表明其预报精度优于老模型。上述研究工作揭示了HV轧制过程的变形规律,提出了减少带钢头尾切损的若干工艺方法,得到了较好的短行程控制多项式曲线,也表明了粒子群算法在优化领域的良好效果,建立了精轧自然宽展综合预报新模型。经过宝钢2050热轧现场应用的检验,证明了本文研究方法和结果是富有成效的。