以P91钢大型厚壁管为研究对象,基于Deform-3D平台建立厚壁管垂直热挤压过程的有限元仿真模型。选取坯料预热温度T0、挤压比λ、挤压速度v、凹模锥角β和摩擦因子μ为影响因素,以最大挤压力Fmax、成形管平均壁厚davg、模口等效应变均方差εsdv和模口金属流速均方差Vsdv为衡量指标,进行虚拟正交试验。通过实际工业生产,验证了有限元模拟结果的可靠性。研究结果表明:影响Fmax,davg,εsdv,Vsdv的因素主次顺序分别为:λ>T0>β>μ>v,λ>v>T0>μ>β,β>λ>v≈μ>T0和v>T0>μ>λ>β;获得尺寸为Ф720 mm×Ф520 mm×12000 mm的P91钢大型厚壁管热挤压成形工艺参数的取值范围为:T0=1150~1200℃,λ=5~7,v=20~60 mm·s-1,β=35°~45°,μ=0.05~0.2。经过实际工业生产验证可知,虚拟正交试验得到的工艺参数较为准确、可靠。