本发明公开了一种大孔径高场磁体Nb₃Sn密绕线圈热处理装置及方法，热处理装置包括：风机搅拌系统、工业马弗炉、均温辐射保护屏、氩气保护及检测系统和除碳系统。其热处理方法包括了四个阶段，分别为：热处理准备阶段、气体置换阶段、高温相变阶段和除碳阶段。本发明优点在于，采用氩气保护的方式对密绕线圈进行热处理，极大的降低了热处理装置的造价，突破了国外的技术封锁。均匀辐射保护屏的设计将超导线圈热处理温度均匀性提高至±3℃以内，同时作为除碳反应的腔体，简化了除碳工艺所需的装备。提出的Nb₃Sn密绕线圈热处理及绝缘除碳工艺方法，简化密绕线圈的制造程序。系统结构简单、可靠性高、运行维护成本低。