大型筒节是加氢反应器的关键组成部分，由于其长期工作在高温、高压和腐蚀的环境中，所以对其综合力学性能要求极高。大型筒节通用的加工方法是自由锻，生产效率低，为了提高其生产效率，中国设计了大型筒节轧机，将其应用于大型筒节生产。由于大型筒节壁厚尺寸大，轧制成形压下率低，心部压下率不足30%，如果热塑性变形量未达到动态再结晶临界变形量时，材料组织再结晶不充分，易出现混晶及粗晶组织，降低材料使用寿命。
科研工作者针对加氢反应器大型筒节经轧制成形后心部易出现混晶、粗晶组织和当前等温式正火工艺热处理周期长、能源消耗大两大问题，从热处理工艺入手，提出了台阶式临界区正火热处理方案，通过与传统的等温式正火热处理制度下组织和力学性能的对比，得出2次台阶式临界区高温侧正火为最佳的热处理工艺。
研究结果表明：2次台阶式临界区高温侧正火消除混晶和细化晶粒的效果优于等温式正火，其热处理后平均晶粒尺寸为18μm，混晶组织基本消除，回火后渗碳体球化和均匀化效果好；2次台阶式临界区高温侧正火热处理后材料的屈服强度、抗拉强度和-30℃夏比冲击吸收功分别为681MPa、768MPa 和181J，综合力学性能优于等温式正火; -30℃冲击断口均为准解理断裂，其低温冲击断口塑性脊数量明显多于等温式正火热处理，低温冲击吸收功较大; 与等温式正火工艺相比，2次台阶式临界区高温侧正火工艺可将正火保温时间缩短30%，正火加热温度降低，大大降低了能源消耗。