高精度矫直辊辊型设计及工艺参数控制是二辊矫直机的核心技术。为了满足高精度棒材矫直要求，在辊型设计过程中依据矫直辊磨损状态、弹塑性理论、塑性变形硬化系数求解模型及中性层偏移理论，提出"凹三凸二"分段辊型的矫直辊组合形式及辊型设计方法。
在此基础上，根据棒材与矫直辊的局部线接触状态，建立棒材二辊矫直倾角及辊缝估算模型，进而探讨二辊矫直工艺参数(倾角、辊缝、矫直速度和导板间距)的变化规律和控制策略，并给出具体设计实例和有限元模拟分析。从矫直力、塑性变形深度、直线度及残余应力等角度，证明该辊型设计方法和工艺控制策略的有效性，且现场试验矫后的棒材直线度小于1 mm/m，满足棒材高精度矫直标准。