随着我国大飞机项目的开展和海水淡化、滨海电站的大力发展,钛带材的需求量大幅度增加。然而国内钛带工业化生产目前还处于空白,为满足市场对钛带材的需求,宝钢建立了国内最大的纯钛带生产基地。此项工程的实施,将使我国钛带产品质量和产量得到大幅度提升。对于大型钛带卷的真空退火,国内尚无这方面的经验,尽快研究与开发出纯钛带卷真空退火工艺技术是非常迫切的任务。为了确定最佳退火工艺参数、优化工艺制度以提高生产效率、改善产品质量,必须对纯钛带卷在真空炉内退火的温度分布情况有较为准确的把握。本文通过热传导反问题的求解,确定了钛卷径向等效导热系数。在对钛卷传热过程进行分析的基础上,通过霍特尔拉线法确定真空炉内并排放置的两个钛卷外表面之间的辐射角系数,建立了温度场模型。利用ANSYS进行仿真计算,并通过炉内钛卷温度实测值对计算结果进行了实验验证。最后,由计算结果分析了钛卷尺寸参数和退火工艺参数对退火加热时间的影响。该研究不仅为钛卷真空退火工艺的制定提供理论依据,而且对缩短退火周期、节约能源也有着十分重要的现实意义。主要工作如下:(1)以多层冷轧钛板叠加试样块模拟钛卷,在高温可控气氛试验炉内测量其加热过程的温度变化,通过热传导反问题的求解,得到钛板层间导热系数为3.5 W /( m℃),并将之等效为钛卷径向导热系数。(2)通过对钛卷在真空炉内退火各阶段的传热分析,在忽略相邻钛卷间辐射影响的前提下,建立了钛卷二维温度场模型,并确定了边界条件中的关键参数,利用ANSYS对钛卷温度场进行二维仿真计算。结果表明:二维仿真计算结果能够模拟两钛卷外侧的温度分布情况,对于两钛卷相邻的内侧温度分布,模拟结果与实测结果误差较大。(3)在二维仿真计算的基础上,考虑相邻钛卷之间的辐射影响,采用霍特尔拉线法确定两钛卷之间的辐射角系数,建立三维温度场模型。利用ANSYS对钛卷三维温度场进行计算,其计算结果与实测结果实现了较好吻合。模拟结果表明:退火25.7h,冷点达到退火工艺要求的最低温度670℃。(4)从钛卷尺寸参数和退火工艺参数两大方面,对影响钛卷退火加热时间的因素进行了分析。结果表明:在现有的钛卷外径范围内,随着钛卷外径增大,加热时间延长,但当外径增加到一定尺寸后,它对加热时间的影响会越来越小;径向等效导热系数相对较小时,增加其值更有利于缩短加热时间;钛卷高度变化对于退火加热时间的影响比径向等效导热系数和钛卷外径变化对加热时间影响显著,退火加热时间与钛卷高度几乎呈线性关系;循环气体流量变化对钛卷温度场的影响相对很小。