大线能量焊接用钢被列为国家十三五规划中开发海洋平台建设用钢的重要钢种之一,具有大规格、高强度、易焊接的特点。目前,国内对大线能焊接钢的研究已经较多,但由于其冶炼工艺技术复杂,轧制工艺要求严格,大多产品性能仍不稳定。本课题以Al-Ti-V-N综合处理的冶炼工艺为切入点,利用合金元素析出强化作用和TMCP轧制工艺保证轧态钢良好的力学性能,利用氧化物冶金工艺、硫化物附着析出和碳氮化物细化特点来提升焊接热影响区（HAZ）韧性。现有的研究已表明,大线能量焊接用钢HAZ中大量生成针状铁素体（AF）组织是提升HAZ韧性的重要手段之一,其AF形核机制也是现阶段重要的研究方向。本文从夹杂物诱导AF形核入手,通过热力学计算、力学性能测试、物理模拟等手段分析大线能量焊接用钢中合金元素作用。研究得知除了诱导大线能量焊接HAZ中大量生成AF组织提升HAZ韧性外,通过元素控制和轧制工艺优化,将HAZ中完全结晶区组织前移并代替过热区HAZ组织来提升HAZ韧性亦是HAZ韧性提升的重要手段,且这种组织改变机制韧性提升更加明显,甚至超出轧态钢韧性,或许在将来超大线能量或超长t8/5焊接用钢开发研究中有广泛的应用。鉴于目前AF形核机制的不统一性,本文也从自身冶炼的大线能量焊接用钢进行了 AF形核机制的研究。分析得知,Ti微合金钢中单独Ti的氧化物或碳氮化物诱导AF形核驱动力不足,钢中应有适量Mn元素,在夹杂物周围形成贫锰区（MDZ）或者夹杂物与铁素体形成良好晶格匹配关系是诱导AF形核的关键。Mn元素是夹杂物周围形成MDZ诱导AF形核的关键,Ti（CN）、CuS、V（CN）粒子在氧化或硫化复合夹杂物上析出并与铁素体构成良好的B-N取向关系是诱导AF形核的关键,由于B-N取向关系诱导AF形核驱动力远小于MDZ形核驱动力,无Mn钢中AF形核驱动力往往不足。但研究也发现,MDZ形核驱动力并非是AF形核决定性驱动力,Al2O3+V（CN）复合粒子亦可在夹杂物周围形成较大AF形核驱动力。本课题在实验条件下对冶炼和轧制工艺进行优化控制,实验钢最佳力学性能和大线能量焊接性能达到如下水平:钢板基体强度ReL=456MPa、Rm=562MPa,轧态冲击韧性 AKV（-40℃）=310J,模拟焊接线能量为 100kJ/cm、300kJ/cm、477kJ/cm 时,粗晶热影响区-20℃冲击韧性分别为181J、240J、333J。