自上世纪60年代以来,微合金技术得到了迅速发展。添加微合金化元素能够显著提高钢材的力学性能,Ti同Nb一样是现代钢铁产品中应用最广泛的微合金元素,析出强化效果显著,结合TMCP（Thermal Mechanical Control Process:热机械控制工艺）工艺可以大幅度提高钢材的强度、冲击韧性及焊接性能。目前微合金钢都以Nb、Ti复合化为主,而Nb在地壳中的储量较少,价格昂贵。随着冶炼技术的进步,仅含有Ti的合金化方法已被提出并逐步推广。虽然关于Ti微合金钢的研究正日益增多,但是针对Ti成分的变化对C-Mn-Ti体系的合金钢组织性能影响的研究都还较少。基于以上原因,本文设计五组不同Ti含量实验钢,研究了微合金钢中Ti含量对组织性能的影响规律,并通过计算分析了力学性能变化的原因,为钛微合金钢产品成分和工艺开发提供一定的理论指导。同时,基于鞍钢2150热轧生产线,在传统C-Mn钢力学性能预测模型的基础上,开发针对2150热轧生产线Ti微合金钢的力学性能预测模型本文研究的主要内容如下:（1）通过热模拟实验研究钛微合金钢高温奥氏体的变形规律,计算出五组不同Ti含量实验钢的再结晶激活能分别为190、238、233、296和304kJ/mol。实验结果表明:随着低碳钢中Ti含量的增加,再结晶激活能增加,再结晶难度增大。且其增长趋势呈抛物线式增长,因Ti含量较高时,Ti细化初始奥氏体晶粒对再结晶的促进作用抵消掉一部分固溶Ti和析出粒子对再结晶的抑制作用。此外,采用回归的手段得到描述低碳Ti微合金钢的动态再结晶模型;（2）通过热模拟实验研究钛微合金钢高温奥氏体的相变规律,绘制静态CCT曲线,分析Ti含量、冷速等其它工艺参数对相变的影响。实验发现,低碳钢中添加Ti对静态连续冷却转变影响较小,随着Ti含量升高,Ar3、Ar1和铁素体晶粒尺寸均无明显的变化。同时,增大冷速可使形成更多的非扩散相,细化晶粒,降低Ar3、Ar1;（3）通过热模拟实验研究钛微合金钢轧后层流冷却及卷取过程中的组织演变规律,并分析不同冷速下的析出行为。实验结果表明,卷取过程冷速、终冷温度的控制对钢材性能有很大影响,增大冷速可细化晶粒,改变最终组织,提高硬度和强度。而Ti含量对其影响较小。硬度值和强度值受Ti含量的影响有相似的变化规律;（4）通过实验室热轧实验,探究Ti含量对低碳钢组织和力学性能的影响。实验表明,随钢中Ti含量的提高,钢材的屈服强度、抗拉强度,屈强比提高,延伸率降低。当Ti>0.042%时,有效钛含量显著升高,TiC在铁素体中的弥散析出导致了含Ti钢屈服强度、抗拉强度随Ti含量增长趋势以Ti=0.042%为界呈现出较大的差异性。当Ti>0.042%时,Ti含量的增加对晶粒细化有较明显的作用;（5）采用Hall-Petch细晶强化公式和Ashby-Orowan沉淀强化模型对实验钢的力学性能进行分析,结果表明,模型计算得到的屈服强度与实测值吻合性良好,细晶强化对强度增量的贡献最大,而沉淀强化是导致五组实验钢力学性能差异的主要原因;（6）基于鞍钢2150热轧生产线,对全流程温度场进行模拟。通过以上对Ti微合金低碳钢再结晶、相变和析出行为的研究,在传统C-Mn钢力学性能预测模型的基础上,开发针对2150热轧生产线Ti微合金钢的力学性能预测模型。并采用此模型对工业用钢Q345B力学性能进行预测,取得了较高的精度。