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本文在国内外全氢罩式退火炉退火过程研究的基础上，结合生产实际，建立了钢卷退火过程温度场及应力场的轴对称各向异性二维数学模型。根据钢卷在罩式炉内退火过程的实际工况，确定了求解钢卷内部温度和应力的各类边界条件。利用ANSYS有限元软件对钢卷退火过程进行数值模拟，计算得到钢卷退火过程温度场和应力场的变化情况。
采用热电偶插片实验的方法，对钢卷退火过程内部温度进行了三次现场测试，得到典型退火过程钢卷冷、热点温度变化和内部温度分布情况，为传热数学模型的调试和验证以及工艺制度优化分析提供了可靠参数。
钢卷温度场是计算热应力的关键，本文着重讨论了传热边界条件和径向热导率的确定方法。根据炉内氢气分流比例数据和在线采集的循环风机参数，计算实际工况下钢卷表面的对流传热系数；采用内罩温度简化算法，计算以炉台温度为基准的辐射换热系数；实验和模拟结果表明，等效热导率在加热和冷却过程中差别较大，采用变化热导率计算结果与实验吻合较好。
在钢卷退火过程粘结机理分析的基础上，结合实际生产粘结缺陷的统计数据，采用所建立的数学模型，对实际生产中的粘结现象进行模拟计算。通过对比，分析了热应力与粘结现象的关系，讨论了通过改进工艺曲线降低粘结的方法。