钛合金比强度高、耐腐蚀性强、无磁、机械性能好,是一种优质轻型结构材料、新型功能材料和重要生物工程材料。当前钛合金板带材市场需求较大,约占钛加工材的1/3。但钛板轧制温度窗口窄,导热性能差,开轧温度过高或轧制变形过大均会导致轧件中心区域温度急剧升高,使板坯温度分布不均,厚度方向出现组织差异,进而导致塑性变差,轧制变形不均、边裂等问题;轧制温度低,轧件加工硬化严重,导致轧制力过大,增加钛合金板轧制难度,故钛板轧制生产过程中板坯温度控制极为关键。本文围绕典型TC4钛合金热轧生产工艺,从控温轧制角度出发,结合某厂钛合金板材现场生产工艺,对TC4钛合金板材多道次轧制开展实验研究及有限元仿真分析,为制定钛合金板带热轧工艺规程提供了理论依据。利用Gleeble-3800热模拟试验机测定TC4钛合金材料高温流变应力,分析温度和变形速率对流变应力的影响规律,并利用热加工图研究TC4钛合金的热加工范围。通过热轧实验研究了横纵轧道次压下率分配对TC4钛合金板各向异性的影响,发现当横纵轧道次压下率分配为1:1时,材料各向异性基本消除。开展TC4钛合金板换热实验与轧制实验,测定试样指定位置多点温度变化,并建立实验工况有限元仿真模型,通过反传热计算及正向模拟验证确定TC4钛合金板与空气间的综合换热系数、与轧辊间接触换热系数。建立TC4钛合金板带热轧有限元模型并利用工业现场数据验证了有限元模型可靠性,进而对不同轧制工艺参数及多参数耦合轧制工况进行了仿真分析。结果表明影响热轧板坯温度分布的主要因素为轧制速度与道次压下率。结合某厂TC4钛合金典型轧制生产规程建立三维全流程轧制仿真模型,对各道次钛合金板轧后温度分布、板坯宽展变形规律与宽向温度均匀性进行了研究。结果表明板宽边部50mm范围内,轧件温降明显,与轧件内部最大温差超过50℃,温度分布不均是导致轧件边部变形不均及开裂的主要原因。轧件较厚时,沿厚度方向边部宽展变形呈近似“双鼓”形,随着轧制道次的进行,后呈“凸”形,且宽展量随板厚减小而减小。在有限元模拟基础上确定了热轧TC4钛合金轧制温度窗口,给出了钛合金板带轧制工艺制度指导性原则,并结合现场实际轧制工艺开发了钛合金热轧工艺规程软件。通过控制轧制工艺参数,实现对钛合金板坯温度的全流程调控。