高层建筑的迅速发展使建筑用钢的需求量剧增,同时也对建筑用钢的强度、抗震性、耐火性能等提出了更高的要求。钢的耐火性主要是通过添加适量合金元素(Mo、V、 Nb、Ti等)来实现。Mo是有利于高温强度的最有效元素之一,但随着Mo含量的增加,材料的建筑成本也随之大幅度增加。因此,发展合金元素种类少、Mo含量低的耐火钢具有重要意义。本文以鞍钢设计开发的高强耐火钢590FR为研究对象,通过系列热模拟实验和力学性能测试,并结合金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等显微组织观察分析手段,研究了高温、热轧状态下试验钢的显微组织特征,以及合金元素在高温与室温下对组织与性能的影响规律,对耐火钢的高温耐火机理进行了分析。研究结果表明：1)试验用耐火钢590FR经轧制水冷+回火处理后,其力学性能够满足建筑用耐火钢要求。设计钢种有效地减少了Mo等合金元素的加入量,可极大地降低生产成本。2)试验钢采用轧后回火处理,600℃回火时力学性能最佳。3)试验用耐火钢保持良好高温性能的显微组织为多边形铁素体+粒状贝氏体,且粒状贝氏体中M/A相主要为马氏体。随着回火温度的提高,耐火钢的铁素体晶粒尺寸基本不粗化。高温下珠光体球化和M/A组织分解是高温性能下降的主要原因。因此,减少珠光体的产生和提高马氏体高温稳定性是提高耐火钢高温性能的主要途径。4)试验钢析出相主要为NbTi (C, N),通过细小、弥散的析出起到强化作用。600℃回火后析出相增加,并且无明显粗化,这是耐火钢保持良好高温性能的一个主要因素。