大型无缝环件广泛应用于火车、船舶、航空航天等工业领域。国家航天重大科技工程——运载火箭所需的关键结构件便是大型铝合金环形件,随着国家航天事业的发展,对高性能大型铝合金环形件提出迫切需求。在环件轧制中,微观组织预报对预测力学性能具有积极意义。由于动态再结晶会影响环件轧制后的晶粒尺寸,这就需要研究大型环件在径轴向热环轧间隙时间内的动态再结晶行为,所以亟需建立动态再结晶动力学模型并确定适合动态再结晶的变形条件。径轴向热环轧存在两个不同孔型的变形区,使得在此区域内的变形行为十分复杂,复杂的形变不仅对轧制的稳定性造成影响,还会带来混晶、椭圆度、堆叠等成形质量问题。对于大型环件,合理的环坯设计有利于获得优良组织性能和高精度形状几何,优化轧制曲线设计对提高成形质量、组织均匀性、控制温升具有显著作用,其设计的特殊性是环件热环轧迫切需要解决的重要问题。本文以2219铝合金材料为研究对象,通过分析材料的应力应变曲线,建立了特征参数模型,根据修正的Avrami方程建立了2219铝合金的动态再结晶动力学模型,并建立了以变形温度、应变速率表示的再结晶晶粒尺寸模型。通过对动态再结晶程度及尺寸的分析,得到了适合材料加工的工艺窗口。本文通过对环坯的设计,确定了不同环坯模式下轧制比λ和径轴向变形量分配比tanα的范围,给出了环坯设计的依据。同时,对轧制曲线提出“轧高段”的设计,确定了轧制曲线方程,为提高成形质量提供了有力依据。本文基于ABAQUS有限元软件,以协调径轴向实时进给量的方式将设计的轧制曲线应用到有限元仿真模型中。通过对温度场、应力场、应变场、椭圆度、壁厚均匀性和宽展的分析,揭示了不同预轧高轧制曲线对环件宏观成形质量的影响规律。除此,通过与RAM8000型数控辗环机轧制环件数据的对比分析,验证了环坯及轧制曲线设计的正确性,为优化大型铝合金环件热辗扩成形工艺提供了理论依据。