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热轧板带材作为重要的钢铁产品，广泛应用于众多领域。近年来，随着新产品的出现，特别是用户对产品板形质量和强度的要求越来越高，原有的辊形技术已不能满足实际需求，导致板形控制性能下降、轧辊损耗增加等问题。合理的轧制过程模型对辊形优化至关重要，本文在分析现场工作辊温度场、热变形以及磨损检测的基础上，建立了比较完备的考虑工作辊动态热变形和磨损的多因素三维轧制过程模型，克服了二维模型对问题简化过多的弊病，完成了某热轧机的辊形优化，主要研究成果如下: (1)建立了热轧机三维轧制过程的接触问题有限元模型。接触问题具有高度的非线性，特别对于辊系接触这类超大型多体接触问题，求解相当费时，为提高计算效率，本文提出了二维和三维单元多级细化方法，建立了单元细化尺度和有限元求解精度的关系，确定了满足精度要求所需的最小单元密度。该多级细化方法通过自编程序嵌入到商用有限元软件系统中，大大缩短了模型准备时间，计算实例验证了这种多级细化法的合理性和高效率，同时对拓展商用软件的前处理功能有实用意义。基于所建立的模型，开展了辊系接触区应力场分布、辊间接触状态和带钢板形等相关计算。 (2)在现场工作辊温度、热辊形检测分析的基础上，建立了工作辊的热、结构变形和应力的耦合三维有限元模型。计算值与现场实测值吻合较好表明了模型的正确性，利用该模型开展了工作辊三维温度场、热变形和热应力的计算。 (3)在分析现场工作辊磨损检测的基础上，结合某热轧机轧辊的磨损特点，建立了工作辊磨损预报模型，较好地反映了猫耳状磨损和中部非线性磨损特征以及带钢跑偏情况，实现了热轧工作辊动态磨损的有效预测。 (4)建立了比较完备的考虑工作辊动态热变形和磨损的多因素三维轧制过程模型。该模型融合工作辊动态热变形、磨损模型和三维接触模型，实现了三维轧制过程模型的集成化。基于此模型，可实现工作辊任意热变形和磨损状态下轧制过程的模拟。 (5)以提高应力均化程度、降低有害接触和良好的辊形保持性为优化目标，开展了支承辊辊形优化研究。给出了支承辊辊形曲线基本方程，在考虑工作辊动态热变形和磨损的条件下，明确了幂指数、倒角高度和倒角长度对优化目标的影响规律，通过全量计算得到了倒角参数的可行组合表，并以实例验证了优化效果。 (6)以保证负载辊缝的非负性、板形调节域的完全覆盖性和良好的辊形适应性为优化目标，开展了工作辊辊形优化研究。给出了工作辊初始辊形曲线的基本形式，深入研究了动态热变形和磨损对工作辊辊形的影响规律，在保证板形质量的前提下，确定了合理的辊形参数，通过实际应用验证了优化辊形的合理性。