优化工艺是提高微合金化钢强度的方式之一。本文从加热工艺和轧后冷却模式两个方面进行研究，探索二者对高强度钛、铌微合金化钢的组织和性能的影响规律。首先，在实验室进行加热温度和时间对微合金元素回溶影响实验，观察试样的显微组织和析出粒子情况，综合实验研究和理论分析。结果表明：（1）本实验钢种的奥氏体粗化温度为1250℃，在30min之后延长保温时间，奥氏体晶粒大小基本保持不变。加热前，微合金化元素以（Ti，Nb）（C，N）复合第二相粒子的形式存在于基体中，当加热温度为1200℃时，仅有少部分已析出的第二相粒子回溶，当温度升至1250℃，绝大多数微合金化元素重新溶解于基体中（。2）综合各影响因素，实验钢最适宜的加热回溶温度为1250℃，最适宜的保温时间为60min。然后，在实验室进行冷却模式热模拟实验，观察实验试样的显微组织和析出粒子，结果表明后段冷却模式能最大程度发挥微合金化元素Ti和Nb的作用，使钢材具有更细小的晶粒，有效的第二相析出数量更多、尺寸更小。最后，在实验室实验的基础上，将两种冷却模式应用在实际生产线中，在生产现场进行生产验证实验，在钢卷不同位置取样，进行拉伸、显微组织和析出物实验，综合实验结果和理论分析。研究表明：经过轧后后段冷却钢材具有更高的屈服强度。相对前段冷却钢材而言，后段冷却模式能更好的发挥微合金元素的的析出强化和细晶强化作用，有利于钢材强度的提高，这是造成两种冷却模式钢材强度差异的主要原因，其中析出强化占主要作用。同时，后段冷却模式具有操作实现简单、成效显著和零额外资金投入的优点，因此后段冷却模式是一种经济有效的提高钢材强度的方式。