CN115976406B

CN115976406B - 耐候钢及其制备方法和制品

Info

Publication number: CN115976406B
Application number: CN202211608098.XA
Authority: CN
Inventors: 余强; 汪净; 刘怡私; 梁亮; 齐江华; 刘浩; 董常福; 周剑丰; 梁远栋; 陈佛望
Original assignee: Hunan Valin Lianyuan Iron & Steel Co Ltd; Lysteel Co Ltd
Current assignee: Hunan Valin Lianyuan Iron & Steel Co Ltd; Lysteel Co Ltd
Filing date: 2022-12-14
Publication date: 2024-07-02
Anticipated expiration: 2042-12-14

Abstract

本申请公开了耐候钢及其制备方法和制品。方法包括提供经RH精炼的钢水，钢水的成分及含量为：碳0.050wt％～0.065wt％，硅0.15wt％～0.40wt％,锰0.3wt％～0.75wt％，钛0.065wt％～0.085wt％，铬1.2wt％～1.8wt％,Al 0.4wt％～0.8wt％,硫≤0.015wt％,磷≤0.025wt％，余量为Fe及含量≤0.045wt％的杂质；对钢水进行连铸得到板坯；对板坯进行加热以提高板坯的温度；加热炉靠前部分的加热炉段的加热温度为1200℃～1280℃，板坯出炉温度为1150℃～1180℃，板坯在炉加热时间≥30分钟，加热炉的空气过剩系数为0.95～1.05；将板坯经连轧机组进行粗轧和精轧得到钢板。方法通过对钢材成分和配比的设计及工艺参数进行调整，板坯在加热时保持较高的温度，使Ti、Al、Cr元素进行固溶，为TiC粒子均匀析出创造前提条件，为钢板服役过程锈层中形成均匀细小的α‑FeOOH做好组织准备，提升钢板强度和耐蚀性能。

Description

耐候钢及其制备方法和制品

技术领域

本申请属于钢材冶炼技术领域，尤其涉及一种耐候钢及其制备方法和制品。

背景技术

光伏发电是实现低碳经济的有效途径之一，其经济、绿色、环保等特征是未来重点开发的绿色电能，预计光伏板材年需求量将达到数百万吨。光伏板材需要使用支架进行支撑，现有的光伏支架用钢是普板热镀锌，或冷轧普板镀锌铝镁，镀层工艺有严格的环评要求，对钢材生产企业来说，制造成本和环境保护压力较大。

常规的耐候钢为了满足耐候指数大于6.0的要求，加入大量的Ni、Cu、Mo等贵重金属，这样会显著增加钢材的制造成本。

发明内容

本申请实施例提供一种耐候钢及其制备方法，能够在不添加Ni、Cu、Mo等贵重金属的条件下，通过耐候钢的制备方法，获得一种屈服强度在550MPa至620MPa、满足耐候指数大于6.0的耐候钢。

第一方面，本申请实施例提供了一种耐候钢，根据上述的耐候钢的制备方法制备得到，以质量百分比计，耐候钢的化学成分及含量为：碳0.050wt％～0.065wt％，硅0.15wt％～0.40wt％,锰0.3wt％～0.75wt％，钛0.065wt％～0.085wt％，铬1.2wt％～1.8wt％,Al 0.4wt％～0.8wt％,硫≤0.015wt％,磷≤0.025wt％，其余为Fe及冶炼过程中不可避免的杂质元素；其中，不可避免的杂质元素含量≤0.045wt％。

第二方面，本申请实施例提供一种上述耐候钢的制备方法包括：

提供经RH精炼的钢水，以质量百分比计，钢水的化学成分及含量为：碳0.050wt％～0.065wt％，硅0.15wt％～0.40wt％,锰0.3wt％～0.75wt％，钛0.065wt％～0.085wt％，铬1.2wt％～1.8wt％,Al 0.4wt％～0.8wt％,硫≤0.015wt％,磷≤0.025wt％，其余为Fe及冶炼过程中不可避免的杂质元素；其中，不可避免的杂质元素含量≤0.045wt％；

连铸浇铸，对完成RH精炼的钢水进行连铸，得到板坯；

板坯加热，采用多段加热炉对完成连铸的板坯进行加热，以提高板坯的温度；其中，加热炉靠前部分的加热炉段的加热温度为1200℃～1280℃，板坯出炉温度为1150℃～1180℃，板坯在炉加热时间≥30分钟，加热炉的空气过剩系数为0.95～1.05；

热连轧，将加热后的板坯依次经连轧机组依次进行粗轧和精轧，得到钢板；其中，钢板的粗轧温度为1130℃～1160℃，终轧温度为820℃～870℃。

在本申请实施例的耐候钢的制备方法中，加热炉靠前部分的加热炉段是指总加热炉炉段数的靠前的一半炉段或者一半炉段增加或者减少不超过1-5段炉段。

第三方面，本申请实施例提供了一种耐候钢制品，其能够被加工制成所需形状的支撑结构。

本申请实施例的耐候钢，相比传统耐候钢的配比，去除了镍、钼、铜等提升耐候性贵重合金，选择使用更经济的铬、铝元素来保证钢材的耐蚀性，在显著降低耐候钢的成本的同时，得到在GB/T 19292.1-2018中规定的C2-C3环境下可裸用的耐候钢。与传统的高强钢相比，耐候钢中金属锰的含量由1.2wt％～1.5wt％调整为0.3wt％～0.75wt％，同时添加0.065wt％～0.090wt％的Ti，在热连轧过程中形成大量10nm～30nm的TiC粒子起沉淀强化作用，基体组织为低碳铁素体+碳化物为主，析出物主要类型为MC型的TiC，可产生强烈的沉淀强化作用和细晶强化作用，同时提高钢的强度和塑韧性。

本申请实施例耐候钢的制备方法中，采用本申请实施例的制备方法设定的板坯加热温度和连铸轧制工艺，制备得到的钢板的晶粒度比常规产线生产的钢板的晶粒度低1个级别，在细化晶粒、保证高强度和韧性的同时，也有利于耐蚀性的提升，同时还兼具良好的精密冷弯成型、焊接性能。

本申请实施例的耐候钢的制备方法，通过对钢材成分和配比的设计，并基于热轧是以金属形变、相变工艺为基础，在规定的形变量、温度条件下完成固溶强化、沉淀强化、位错强化、细化强化等硬化措施，对热轧的工艺参数进行调整，对板坯在加热炉加热时，需要持续保持较高的加热温度和板坯出炉温度，对板坯加热提高板坯的温度以使Ti、Al、Cr元素进行固溶，为TiC粒子均匀析出创造前提条件，Al、Cr的固溶为钢板形成服役过程锈层中形成均匀细小的α-FeOOH做好组织准备，从而保证钢板强度和耐蚀性能的提升。

加热炉空气过剩系数选择在0.95～1.05是为了保证加热炉内煤气充分燃烧，同时保持还原性气氛，从而控制板坯表面氧化层的厚度。一方面减少燃烧损失率，提高成材率；另一方面，也有利于除鳞操作，减少钢板表面在连轧工序的氧化物压入，通过控制热连轧的轧制温度和加速冷却的方式，使板坯的高温奥氏体区形变再结晶、低温奥氏体未再结晶区的变形，以及轧制后的加速冷却来获得综合性能优异的钢板，能够在不添加Ni、Cu、Mo贵金属的情况下，使得制备的耐候钢在GB/T 19292.1-2018中规定的C2-C3环境下具有良好的强度和耐腐蚀性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一些实施例耐候钢的制备方法的流程框图；

图2(a)示出对比例的一种普碳钢Q235的热轧卷板的金相组织图；

图2(b)实施例的一种耐候钢的热轧卷板的金相组织图；

图3示出实施例的一种耐候钢的热轧卷板的MC型纳米析出相TiC的粒度分布图；

图4示出一种实施例的耐候钢与普碳钢的电化学极化腐蚀曲线对比图；

图5示出普碳钢Q235在典型C2级环境-西双版纳试验站户外暴露的腐蚀动力学模型；

图6示出普碳钢Q235在典型C3级环境-琼海试验站户外暴露的腐蚀动力学模型。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

如背景技术部分指出的，为使钢材具有耐腐蚀性对钢材进行电镀，而电镀具有严格的环评要求，会增加企业耐候耐腐蚀钢材的制造成本以及环境保护压力。且对于镀层产品在打孔或剪切横断面处基体失去保护功能，需要进行二次镀层工艺，造成工艺流程延长及材料保护功能的短板，镀层产品在长寿命服役的工况下需要防腐蚀保养。这样会进一步增加产品的成本和环境保护压力。

为了解决现有技术问题，本申请实施例提供了一种耐候钢的制备方法。下面首先对本申请实施例所提供的耐候钢的制备方法进行介绍。

图1示出了本申请一些实施例提供的耐候钢的制备方法的流程框图，如图1所示，本申请实施例耐候钢的制备方法，包括：

S1、提供经RH精炼的钢水，以质量百分比计，钢水的化学成分及含量为：碳0.050wt％～0.065wt％，硅0.15wt％～0.40wt％,锰0.3wt％～0.75wt％，钛0.065wt％～0.085wt％，铬1.2wt％～1.8wt％,Al 0.4wt％～0.8wt％,硫≤0.015wt％,磷≤0.025wt％，其余为Fe及冶炼过程中不可避免的杂质元素；其中，不可避免的杂质元素含量≤0.045wt％；

S2、连铸浇铸，对完成RH精炼的钢水进行连铸，得到板坯；

S3、板坯加热，采用多段加热炉对完成连铸的板坯进行加热，以提高板坯的温度；其中，加热炉靠前部分的加热炉段的加热温度为1200℃～1280℃，板坯出炉温度为1150℃～1180℃，板坯在炉加热时间≥30分钟，加热炉的空气过剩系数为0.95～1.05；

S4、热连轧，将加热后的板坯依次经连轧机组依次进行粗轧和精轧，得到钢板；其中，板坯的粗轧温度为1130℃～1160℃，终轧温度为820℃～870℃。

在一实施例中，提供经RH精炼钢水的步骤包括：

脱硫处理，将铁水脱硫，得到S≤0.010wt％的铁水；

转炉冶炼，将S≤0.010wt％的铁水经顶底复吹转炉冶炼，以对铁水进行脱C处理得到钢水；将钢水经吹氩处理，以使钢水的温度和成分均匀；

LF精炼，对完成吹氩处理的钢水进行LF精炼，得到经LF精炼的钢水；

RH精炼，对完成LF精炼的钢水进行RH精炼，得到经RH精炼的钢水。

在一实施例中，本申请实施例的耐候钢的制备方法还包括：

卷取，对完成终轧的钢板经卷曲机进行卷取，得到钢卷；其中，卷取机的温度设置为600℃～650℃。

本申请实施例耐候钢的制备方法中，对板坯在加热炉加热时，需要持续保持较高的加热温度和板坯出炉温度，保持在炉时间在30分钟及以上可以充分的使Ti、Al、Cr元素进行固溶，为TiC粒子均匀析出创造提案提条件，Al、Cr的固溶为钢板形成服役过程锈层中形成均匀细小的α-FeOOH做好组织准备，从而保证钢板强度和耐蚀性能的提升。加热炉空气过剩系数选择在0.95～1.05是为了保证加热炉内煤气充分燃烧，同时保持还原性气氛，从而控制板坯表面氧化层的厚度。一方面减少燃烧损失率，提高成材率；另一方面，也有利于除鳞操作，减少钢板表面在连轧工序的氧化物压入。

采用本申请实施例的制备方法设定的板坯加热温度和连铸轧制工艺，制备得到的钢板的晶粒度比常规产线生产的钢板的晶粒度低1个级别，在细化晶粒、保证高强度和韧性的同时，也有利于耐蚀性的提升，同时还兼具良好的精密冷弯成型、焊接性能。

在一实施例中，脱硫处理的步骤，包括：

提供铁水；

向铁水中加入脱硫剂，采用旋转搅拌法脱硫，得到S≤0.010的铁水。

在一实施例中，脱硫处理采用旋转搅拌法加入脱硫剂对钢水进行脱硫，脱硫剂为石灰。

在一实施例中，转炉冶炼的步骤，包括：

将S≤0.010的铁水在转炉中吹入氧气进行吹炼脱碳，以获得C含量为≤0.10wt％的钢水。

在一实施例中，顶吹氧气的流量为1200L/h～1400L/h。

在一实施例中，吹氩处理的步骤，包括：

将钢水在底吹氩气压力为1.0MPa～1.2MPa、氩气流量为600L/h～800L/h的条件下进行吹氩处理，钢水吹氩处理的终点温度≥1535℃。

在一实施例中，本申请实施例的耐候钢的制备方法还包括：

向完成吹氩处理的钢水中加钙处理，以对钢水进行二次脱硫。

在一实施例中，LF精炼的步骤，包括：

对完成吹氩处理的钢水调整其温度≥1522℃；

在0.2MPa～0.3MPa氩气压力持续搅拌的条件下对温度≥1522℃的钢水进行LF精炼，精炼时间为40分钟至45分钟，得到经LF精炼的钢水，LF精炼钢水的出站温度为1565℃～1580℃。

在一实施例中，LF精炼的步骤，还包括：

调整经LF精炼的钢水的成分至达到目标含量要求，调整经LF精炼的钢水的温度至≥1538℃，以进行RH精炼。

在一实施例中，RH精炼的步骤，包括：

在真空度≤67MPa的条件下对完成LF精炼的钢水进行RH精炼，RH精炼时间为22分钟～30分钟，以得到O≤300ppm、N≤60ppm的钢水。

在一实施例中，连铸的拉速为4.2米/分钟至4.5米/分钟，铸坯在厚度方向采用轻压下模式进行铸坯。具体的，铸坯在结晶器出口的厚度为70毫米；在液心处的轻压下模式，即铸坯厚度从70毫米轻下压至厚度为55毫米至60毫米的薄板坯。铸坯的厚度变化率为14.28％～21.42％。

其中，厚度变化率＝(T₁-T₂)/T₁×100％；

T₁为铸坯从结晶器出口的厚度，单位：毫米；T₂为压下后的厚度。

在一实施例中，连铸步骤还包括：

向连铸模具中的钢水表面加入连铸保护渣，以对钢水表面进行保护；其中，连铸保护渣的碱度为0.9～1.0，粘度为1.9～2.2泊。

连铸保护渣以质量百分比计，包含以下含量的组分：SiO₂ 35％～39％，Al₂O₃5.0％～5.5％，MnO 0.1％～0.15％，MgO 3.5％～4.0％,CaO 30％～35％，KO+NaO 5％，余量为结晶水。

在一实施例中，连铸保护渣的碱度值(即CaO/SiO₂质量比)为0.8。

在一实施例中，连铸浇铸的步骤中，连铸板坯的终点温度为900℃～1000℃，在该铸坯温度下，可保持较高的入炉温度，为后续快速加热减轻负荷，为合金元素快速固溶、高效生产提供条件。

在一实施例中，热连轧的步骤，还包括：

在完成板坯加热后的钢板板坯进入连轧机组进行轧制前，采用压力≥200bar的高压水对经加热后的钢板进行除鳞处理。

本申请实施例耐候钢的制备方法中，使用高压水除鳞，以确保氧化物除鳞干净。除鳞即去除钢板板坯表面的一层氧化铁皮。

在一实施例中，热连轧的步骤还包括：

将完成终轧的钢板以100℃/s～300℃/s的冷却速率进行超快冷却，然后以大于10℃/s～25℃/s的冷却速率进行层流冷却，以将钢板冷却到600℃～650℃。超快冷却和层流冷却均以向钢板喷水的方式实现，通过控制终轧钢板不同的冷却速率来加速钢板在卷取前的冷却，以使钢板在高温奥氏体区形变再结晶，从而获得较细小的成品材晶粒度；在低温奥氏体区未再结晶，减少钢板性能的波动。

本申请实施例耐候钢的制备方法中，对完成终轧的钢板进行超快冷的目的是为了获得较细小的成品材晶粒度，层流冷却速度大于25℃/s会造成钢板存在较大的内应力，引起板形不良，层流冷却速度小于10℃/s，会引起组织的粗大，引起钢板性能的波动。

在一实施例中，热连轧的步骤至少采用7机架热轧机组进行连轧，轧制后的钢板的厚度为1.2毫米～6.0毫米。之所以采用7机架热轧机组，是因为机架数太少，无法提供足够的压力，不能实现超薄规格钢板的生产；机架数过多，一方面成本较大，另一方面轧制过程的稳定性会降低。

发明人在对本申请的耐候钢及耐候钢的制备方法的改进中具有以下发现：

碳：C对钢中冷却转变过程中相变的影响非常大，较高含量的碳，在冷却过程中，易形成强度和硬度较高的贝氏体和马氏体，但是过高的碳含量，会增加钢的脆性，减少钢的塑韧性；过低的碳含量形成较软的铁素体等组织，适量的C与Ti等形成大量纳米级的第二相析出物，可产生强烈的沉淀强化作用和细晶强化作用，同时提高钢的强度和塑韧性，当碳含量大于0.065wt％时，碳当量进入包晶反应区域，薄板坯连铸机易漏钢，无法正常生产。综合力学性能和可浇铸性，本申请把C含量设定在0.05wt％～0.065wt％范围内。

硅：Si在冶炼过程中可以脱氧，但其含量过高会影响焊接性和韧性，适量的Si固溶在钢中可提高强度，本申请中Si含量控制在0.15wt％～0.4wt％。

锰：Mn是弱碳化物形成元素，在钢中通常是起固溶强化的作用，采用热机械轧制控制冷却方式生的高强度钢卷，Mn通过跨越扩散界面的自由耗散界面自由能，抑制片状相端面的扩散控制长大，形成细化的片层状贝氏体，从而提高钢板的强度、韧性等综合性能，Mn含量过高会导致板坯开裂倾向增大，容易在板坯生产中形成纵裂等缺陷，而较低的Mn含量对钢强度的影响较小，必须添加C元素和其他合金元素保证强度性能，添加过高的碳会恶化钢的焊接性能，添加过高的贵重合金元素会增加钢的成本。因此，本申请添加0.3wt％～0.75wt％左右的Mn保证钢基体的强度和韧性。

铬：铬的添加会增加钢的强度和硬度，但是会同时会降低塑性和韧性，适量的Cr可以促进锈层初期的β-FeOOH转变成稳定细小的α-FeOOH，提高锈层的致密性，使锈层起到保护基体的作用，综合考虑成本与性能需要，本申请Cr含量控制在1.2wt％～1.8wt％。

钛：在连铸凝固过程中，钛与氮结合形成TiN，TiN会抑制奥氏体晶粒的长大，TiN的存在可以抑制焊接热影响区晶粒的粗化，在连续轧制过程中，Ti与C在较低温度区间形成纳米级TiC，纳米级的TiC具有显著的沉淀强化和细晶强化的作用，会显著提高钢板的强度和低温冲击性能，当Ti含量过高时，会形成粗大的方形TiN颗粒，当应力在TiN颗粒附近集中时，会形成微裂纹的长大源，降低钢的疲劳性能，另一方面，TiC在高温铸坯中的固溶度积较小，在板坯加热过程中难以固溶，起不到沉淀强化的作用。综合以上，为了保证足够的碳氮化物析出，屈服强度能达到550MPa以上，本申请的Ti含量控制在0.065wt％～0.090wt％。

铝：铝在钢中是脱氧元素，铝与少量的硼有利于促进针状铁素体的形成，但是过高的铝会损害钢的各向同性的韧性，同时，钢中含有一定的铝可以促进锈层中α-FeOOH晶粒的细化，显著提高钢的耐蚀性，综合考虑力学性能和耐蚀性能，其含量控制为0.4wt％～0.8wt％。

磷：过高的磷会产生晶界偏聚，增加钢的脆性，少量的磷可以钢的耐候性能，磷含量控制在0.015wt％。

硫：在含Ti的钢中，S和N在板坯凝固过程中形成TiS化合物，降低有效Ti的比例，过高的TiS，TiN化物会恶化钢的性能。因此，含Ti钢中的S要加以控制，在本申请中，S含量控制在0.001wt％范围以内。

氮、氧、氢等气体元素对钢的韧性极为不利，应严格控制，氮≤0.0045wt％、氧≤0.00015wt％、氢≤0.0015wt％。

第二方面，本申请实施例提供了一种耐候钢，根据上述的耐候钢的制备方法制备得到，以质量百分比计，耐候钢的化学成分及含量为：碳0.050wt％～0.065wt％，硅0.15wt％～0.40wt％,锰0.3wt％～0.75wt％，钛0.065wt％～0.085wt％，铬1.2wt％～1.8wt％,Al 0.4wt％～0.8wt％,硫≤0.015wt％,磷≤0.025wt％，其余为Fe及冶炼过程中不可避免的杂质元素；其中，不可避免的杂质元素含量≤0.045wt％。

在一实施例中，杂质元素包括N、O、H，N≤0.0045、O≤0.00015、H≤0.0015。

在一实施例中，以质量百分比计，耐候钢的化学成分及含量为：碳0.055wt％～0.060wt％，硅0.25wt％～0.35wt％,锰0.45wt％～0.55wt％，钛0.070wt％～0.085wt％，铬1.2wt％～1.5wt％,Al 0.5wt％～0.7wt％,硫≤0.001wt％,磷≤0.015wt％，其余为Fe及冶炼过程中残余的杂质元素；其中杂质元素含量≤0.045wt％。

在一实施例中，耐候钢的组织包括85～95％铁素体、5～15％的珠光体组织，10nm～30nm尺度的MC粒子在全部第二相MC粒子中的占比达30％～50％。

在一实施例中，耐候钢的屈服强度为550MPa～620MPa，抗拉强度≥720MPa，延伸率≥18％。

在一实施例中，耐候钢在GB/T 19292.1-2018中规定的C3环境下裸用环境下具备免涂装使用25年，双面均匀减薄≤0.2毫米。

在一实施例中，耐候钢制品能够被加工成用于支撑光伏板材的支架。以及其他应用场景所需形状的支撑结构。

下面通过具体的实施例来对本申请实施例的优点作进一步说明。

实施例1：将冶炼好的钢水，钢水的化学成分重量百分比为：C:0.058wt％,Si:0.28％，Mn:0.48wt％，Cr:1.53wt％，Al:0.54wt％，Ti:0.077wt％，S:0.0008wt％，P:0.012wt％；浇铸成60mm厚的板坯，连铸拉速为4.0m/min，板坯入炉温度为950℃，将板坯送入隧道式加热炉进行加热；其中隧道式加热炉1-7区的温度分另为1250℃，1260℃，1280℃，1250℃，1230℃，1235℃，1200℃，板坯在炉时间为38min，连轧机组的轧机入口温度1170℃，精轧出口温度930℃，经终轧后的钢板以冷却速度100～300℃/s进行超快速冷却，然后以10-25℃/s的冷却速率采用层流冷却的方式把钢板冷却到640℃卷取，最后轧制成厚度为1.8mm的薄规格的高强钢板，记为LGNH-1。材料晶粒等级14级，钢板屈服强度580MPa，抗拉强度750MPa，延伸率21％；以与钢板厚度相等的冷弯半径进行冷弯试验，冷弯合格。

实施例2：将冶炼好的钢水，钢水的化学成分重量百分比为：C:0.060wt％,Si:0.26wt％，Mn:0.50wt％，Cr:1.55wt％，Al:0.62wt％，Ti:0.085wt％，S:0.0009wt％，P:0.013wt％；浇铸成60mm厚的板坯，连铸拉速为4.2m/min，板坯入炉温度为945℃，将板坯送入隧道式加热炉进行加热；其中隧道式加热炉1-7区的温度分另为1255℃，1260℃，1280℃，1250℃，1230℃，1235℃，1235℃，板坯在炉时间为34min，连轧机组的轧机入口温度1165℃，精轧出口温度900℃，经终轧后的钢板以冷却速度100～300℃/s进行超快速冷却，然后以10-25℃/s的冷却速率采用层流冷却的方式把钢板冷却到610℃卷取，最后轧制成厚度为2.5mm的薄规格的高强钢板，记为LGNH-2。材料晶粒等级14级，钢板屈服强度565MPa，抗拉强度770MPa，延伸率22％；以与钢板厚度相等的冷弯半径进行冷弯试验，冷弯合格。

实施例3：将冶炼好的钢水，钢水的化学成分及重量百分比为：C:0.057wt％,Si:0.33wt％，Mn:0.58wt％，Cr:1.65wt％，Al:0.70wt％，Ti:0.080wt％，S:0.0008wt％，P:0.012wt％；浇铸成60mm厚的板坯，连铸拉速为4.0m/min，板坯入炉温度为945℃，将板坯送入隧道式加热炉进行加热；其中隧道式加热炉1-7区的温度分另为1250℃，1255℃，1270℃，1260℃，1235℃，1230℃，1230℃，板坯在炉时间为40min，连轧机组的轧机入口温度1180℃，精轧出口温度950℃，经终轧后的钢板以冷却速度100～300℃/s进行超快速冷却，然后以10-25℃/s的冷却速率采用层流冷却的方式把钢板冷却到600℃卷取，最后轧制成厚度为2.5mm的薄规格的高强钢板，记为LGNH-3。材料晶粒等级14级，钢板屈服强度580MPa，抗拉强度780MPa，延伸率20％；以与钢板厚度相等的冷弯半径进行冷弯试验，冷弯合格。

对比例：选取一种型号为湖南华菱涟源钢铁有限公司生产的Q235的普碳钢，其组成成分和含量为：以质量百分比计，C 0.18wt.％～0.22wt.％，Si0.25 wt.％～0.35wt.％，Mn 0.30wt.％～0.40wt.％，余量为铁及不可避免的杂质。Q235普碳钢的屈服强度为＞235MPa，抗拉强度≥390MPa，延伸率≥30％。

随机选取三块Q235的普碳钢钢板，记为Q235-1、Q235-2、Q235-3。与实施例1至3制备的耐候钢LGNH-1、LGNH-2、LGNH-3进行性能对比试验。

一、电化学极化参数

将实施例1至3制得的耐候钢LGNH-1、LGNH-2、LGNH-3和对比例的普碳钢Q235-1、Q235-2、Q235-3在电解液为0.01mol/L NaHSO₃，PH＝4-5，以待测试样钢板作为阳极、铂片作为阴极的条件下，测得两者的电化学极化曲线如图4所示，从图4中可以看出，耐侯钢的曲线在坐标图中的左下方，LGNH三条极化曲线与Q235的极化曲线相比较，两种钢的自腐蚀电位处于同一水平，为-730mV～800mV之间，同等电位下，LGNH耐候钢的腐蚀电流仅为Q235Q普碳钢的40％，极化曲线测试表明，本申请的耐候钢在耐腐蚀性能上显著强于Q235普碳钢。

将每条极化曲线的自腐蚀电位、自腐蚀电流等所测得的电化学腐蚀数据参数记录于下表1中：

表1普碳钢与耐候钢的腐蚀数据参数

根据表1测得的参数计算平均电流，以根据平均电流的比值计算耐腐蚀性能。

二、耐腐蚀性测试

针对以上大气腐蚀性分级标准(大气腐蚀性分级标准依据GB/T19292.1-2018进行)，选取国家材料腐蚀与防护科学数据中心的典型C2级环境-西双版纳试验站和典型C3级环境-琼海试验站的Q235碳钢的户外暴露腐蚀数据，采用碳钢腐蚀的幂函数公式T＝C﹒tⁿ，公式中T表示腐蚀失厚深度，t表示时间，C为常数，n有指数；分别建立Q235碳钢在两个地区的腐蚀动力学模型，获得Q235碳钢在C2、C3级环境中25年的腐蚀失厚量，结果如图5和6所示。可以看出，Q235碳钢在典型C2级环境-西双版纳暴露25年的腐蚀失厚量为100.8μm，在典型C3级环境-琼海暴露25年的腐蚀失厚量为216.7μm。

依据Q235碳钢在两个地区户外暴露25年的腐蚀失厚量和两种钢的腐蚀电流密度之间的比例关系，通过计算获得LGNHP800耐候钢在典型C2级环境-西双版纳的25年的腐蚀失厚量为：

LGNHP800耐候钢在典型C3级环境-琼海的25年的腐蚀失厚量为：

在0.01mol/L硫酸氢钠周期浸润试验144小时后相对腐蚀率为0.010g/m²，在C3环境下裸露使用30年后，基于腐蚀性实验的数据推算，腐蚀寿命评估：腐蚀厚度小于0.2毫米。

三、金相组织对比

将普碳钢Q235-1和耐候钢LGNH-1制作金相图，如图2(a)和图2(b)所示：

图2(a)为普碳钢Q235-1在50μm尺度下的金相组织图，图片中的黑色区域为珠光体组织，占比为10％～15％，白色区域为铁素体组织，占比约为85％～90％，其珠光体组织占比明显较多。

图2(b)为本申请的耐候钢LGNH-1在20μm尺度下的金相组织图，图片中的黑色区域为珠光体组织，占比为5～15％，白色区域为铁素体组织，占比为85～95％；如图3所示，本申请的耐候钢10nm～30nm尺度的MC第二相占比达30％～50％。结合第一、二项的对比试验可以得出，本申请实施例的含有较多的铁素体组织，其第二相(即MC相)以TiC纳米析出相强化基体为主，具有良好的耐腐蚀性能。

需要明确的是，本申请并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本申请的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本申请的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种耐候钢，其特征在于，以质量百分比计，所述耐候钢的化学成分及含量为：碳0.050wt%～0.065wt%，硅0.15wt%～0.40wt%,锰 0.3wt%～0.75wt%，钛 0.065wt%～0.085wt%，铬1.2wt%～1.8wt%, Al 0.4wt%～0.8wt%,硫≤0.015wt%,磷≤0.025wt%，其余为Fe及冶炼过程中不可避免的杂质元素；其中，不可避免的杂质元素含量≤0.045wt%；

所述耐候钢的组织包括85～95%铁素体、5～15%的珠光体组织，10nm~30nm尺度的MC粒子在全部第二相MC粒子中的占比达30%～50%。

2.根据权利要求1所述的耐候钢，其特征在于，以质量百分比计，耐候钢的化学成分及含量为：碳 0.055wt%～0.060wt%，硅0.25wt%～0.35wt%,锰 0.45wt%～0.55wt%，钛0.070wt%～0.085wt%，铬1.2wt%～1.5wt%, Al 0.5wt%～0.7wt%,硫≤0.001wt%,磷≤0.015wt%，其余为Fe及冶炼过程中不可避免的杂质元素；其中，不可避免的杂质元素含量≤0.045wt%。

3.根据权利要求1所述的耐候钢，其特征在于，所述耐候钢的屈服强度为550MPa～620MPa，抗拉强度≥720MPa，延伸率≥18%。

4.根据权利要求1-3任一项所述的耐候钢，其特征在于，杂质元素包括N、O、H，N≤0.0045、O≤0.00015、H≤0.0015。

5.根据权利要求4所述的耐候钢，其特征在于，所述耐候钢在GB/T 19292.1-2018 中规定的C3环境下裸用环境下具备免涂装使用25年，双面均匀减薄≤0.2毫米。

6.一种耐候钢的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1-5任一项所述的耐候钢，包括：

提供经RH精炼的钢水，以质量百分比计，钢水的化学成分及含量为：碳 0.050wt%～0.065wt%，硅0.15wt%～0.40wt%,锰 0.3wt%～0.75wt%，钛 0.065wt%～0.085wt%，铬1.2wt%～1.8wt%, Al 0.4wt%～0.8wt%,硫≤0.015wt%,磷≤0.025wt%，其余为Fe及冶炼过程中不可避免的杂质元素；其中，不可避免的杂质元素含量≤0.045wt%；

连铸浇铸，对完成RH精炼的钢水进行连铸，得到板坯；

热连轧，将加热后的板坯依次经连轧机组依次进行粗轧和精轧，得到钢板；其中，板坯的粗轧温度为1130℃～1160℃，终轧温度为820℃～870℃。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述提供经RH精炼钢水的步骤，包括：

脱硫处理，将铁水脱硫，得到S≤0.010wt%的铁水；

转炉冶炼，将S≤0.010wt%的铁水经顶底复吹转炉冶炼，以对铁水进行脱C处理得到钢水；将钢水经吹氩处理，以使钢水的温度和成分混合均匀；

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述连铸步骤还包括：

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述连铸步骤的工艺参数为：连铸的拉速为4.2米/分钟至4.5米/分钟，铸坯在厚度方向采用轻压下模式进行铸坯。

11.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述热连轧的步骤，还包括：

12.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述热连轧的步骤还包括：

将完成终轧的钢板以100℃/s～300℃/s的冷却速率进行超快冷却，然后以大于10℃/s～25℃/s的冷却速率进行层流冷却，以将钢板冷却到600℃～650℃。

13.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述脱硫处理的步骤，包括：

提供铁水；

14.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述转炉冶炼的步骤包括：

将S≤0.010的铁水在转炉中吹入氧气进行吹炼脱碳，以获得C含量为≤0.10wt%的钢水。

15.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述吹氩处理的步骤，包括：

将钢水在底吹氩气压力为1.0MPa～1.2MPa、氩气流量为600L/h～800 L/h 的条件下进行吹氩处理，钢水吹氩处理的终点温度≥1535℃。

16.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述LF精炼的步骤，包括：

对完成吹氩处理的钢水调整其温度≥1522℃；

在0.2MPa～0.3MPa 氩气压力持续搅拌条件下对温度≥1522℃的钢水进行LF精炼，精炼时间为40分钟至45分钟，得到经LF精炼的钢水，LF精炼钢水的出站温度为1565℃～1580℃。

17.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述LF精炼的步骤，还包括：

18.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述LF精炼的步骤，包括：

向完成吹氩处理的钢水中加入氧化钙，以进一步脱除钢水中的硫元素。

19.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述RH精炼的步骤，包括：

20.一种耐候钢制品，其特征在于，将权利要求1至5任一项所述的耐候钢加工制成所需形状的支撑结构。