随着社会经济发展及生产力的提高,海洋船舶、航空航天、交通运输、能源和重大装备等领域对高品质钢板的需求量日益增大,尤其对大厚度规格及质量性能方面提出越来越高的要求。由于板坯在铸造工序中内部会产生疏松、缩孔和偏析等各种缺陷,对最终产品质量产生严重影响。消除内部缺陷是目前厚规格钢板生产中亟待解决的问题。但是厚板在常规热轧中存在压缩比不足和变形不均匀等问题,导致轧件内部缺陷无法消除。采用温控形变耦合工艺在轧制过程中对板坯进行快速冷却,形成心部温度高于表面的厚向温度梯度场,提高轧制变形渗透,解决内部变形不足问题,从而提升产品质量。本文依托于国家“十三五”重点研发计划项目“高强度、大规格、易焊接海洋工程用钢及应用”（2016YFB0300600）,基于温控形变耦合工艺对厚板轧制过程中塑性变形行为展开研究。主要研究工作如下:（1）针对传统平断面理论对温控形变耦合轧制过程中速度及应变分布求解的局限性,本文基于不均匀变形理论,引出应用于轧制变形区速度计算的斜断面、分段函数和抛物线三种断面假设,对传统平断面速度模型进行改进,建立与变形区实际速度变化更加吻合的轧制速度模型;并以改进速度模型为基础推导能够预测温控形变耦合工艺下轧件头部形状的金属流动模型。（2）以抛物线轧制速度模型为依据对传统轧制力模型进行改进。为解决生产现场采用常规轧制力模型计算差温轧制力存在较大误差问题,本文通过均匀分割厚向温度区间,采用权重因子方法建立基于温控形变耦合工艺的轧制力模型,实现对厚向温度梯度条件下轧制力较高精度的预测。（3）针对目前工业生产厚板由于内部变形不足导致缺陷无法消除等问题,本文对不同温度梯度条件下轧制过程进行热力耦合分析。对轧制工艺过程关键控制参数换热系数、压下率、钢板厚度和轧制道次进行研究,分析其对钢板塑性应变状态及纵向金属流动的影响规律,探究提高内部变形率的差温轧制条件,为实际应用中温控形变策略提供理论依据。（4）通过常规工艺与温控形变耦合工艺热轧实验对比,研究不同压下量对温控形变耦合工艺下钢板厚向变形率、横向宽展和头部金属流动的影响规律。实验结果表明相比常规轧制,温控形变耦合工艺有利于变形向轧件内部渗透,提高内部变形程度;实验结果验证仿真结果准确性,结合轧制数学模型对工艺生产控制具有指导性意义。