由于环件轧制具有成本低、效率高等优点，近些年广泛用于各类无缝环件的生产，尤其是大型环件。但对于直径大于5m的轧环机及工艺研究较少。宽展是大型环件径向轧制中常见的形状缺陷之一，其不仅影响环件尺寸，还会增加后续加工余量和材料消耗，提高生产成本。因此，研究宽展形成规律及影响因素，为工艺参数制定及毛坯尺寸确定提供依据，为其它形状缺陷的形成机制及防止对策提供参考，从而提高环件轧制质量，具有重要的工程意义。本文根据某厂大型径向轧环机设备参数及工艺参数，在MSC.Marc平台上建立环件轧制三维热-力耦合模型，通过计算结果，分析了宽展、应力、应变及温度的变化规律，其中重点研究宽展变形。通过更改模型参数并进行大量运算，研究了轧制速度、进给速度、轴向宽度、不同壁厚、轧辊尺寸对宽展的影响。利用模拟所得数据，对宽展公式中的系数进行回归分析，从而得到环件轧制宽展系数计算公式。在板带轧制宽展模型的基础上，引入宽展占压下系数kβ，并结合环件轧制特点，建立适合环件的宽展预测模型，该模型可以预测任意轧制圈数后，环件锻件的平均宽度和内外径尺寸。将根据宽展模型及宽展公式计算的外圆直径、宽展值与理想数据进行对比，结果符合实际生产规律，数据吻合较好。在考虑宽展的前提下，进行了环件锻件和毛坯尺寸及公差设计，由于环件尺寸较大，相应标准中未涉及，因此，余量和公差数值作为参考，具体根据实际生产而定。除宽展引起的“鱼尾”缺陷外，本文还研究了蝶形、锥度、椭圆、壁厚不均缺陷的形成机制和防止对策，为生产提供参考。