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在轧制生产过程中，尽管大规格棒材进行了多道次变形，但其内部组织依然非常疏松，难以达到通过轧制改善内部组织致密性的目的。为此，本文通过引入刚塑性可压缩材料变形理论，以相对密度大小表示轧件心部疏密程度，建立起大规格棒材心部疏松缺陷三维轧制有限元模型，分析了不同张力对轧件心部密度、轧制力、宽展的影响。研究结果表明，负张力轧制能有效改善大规格棒材心部疏松缺陷，但负张力也会增大轧制力、轧制力矩以及宽展，因此采用负张力轧制改善大规格棒材内部组织致密性时需要综合轧机能力和孔型充满度等因素确定负张力大小。