CN116288050A - 一种耐候钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种耐候钢，属于钢铁冶炼与轧制技术领域，所述耐候钢的化学成分以质量分数计为：Ni：0.015％～0.05％，Cu：0.2％～0.5％，Cr：1.6％～3.0％，C≤0.120％，其余为Fe及不可避免的杂质；应用如光伏支架等产品中时，Cu和Cr按比例配合使用可以在钢的表面形成致密的α‑FeOOH氧化绣层，防止钢的基体组织进一步腐蚀，提高钢的耐腐蚀性；Ni的添加可抑制由于Cu的添加形成的铜脆缺陷；控制C含量可避免C含量较高时，对钢的耐蚀性、低温韧性不利。因此，本申请实施例提供的耐候钢可提高钢材耐候性，进而可用于光伏支架中，解决光伏支架使用寿命短的技术问题。

Description

一种耐候钢及其制备方法
技术领域
本申请涉及钢铁冶炼与轧制技术领域，尤其涉及一种耐候钢及其制备方法。
背景技术
耐候钢由普碳钢添加少量铜、镍等耐腐蚀元素冶炼而成，因其优良的防腐蚀性，被广泛应用于铁道、车辆、桥梁等长期暴露在大气中使用的钢结构中。
光伏支架是太阳能光伏发电系统中为了摆放、安装、固定太阳能面板设计的支架，要求具有较强的结构强度和刚度，具有良好的低温韧性等特点，可以抵御雨雪等特殊天气的影响。目前，国内太阳能光伏支架的材质主要为普碳钢，但其存在强度低、规格厚、低温韧性和疲劳性差等问题，现有处理方式是在普碳钢表面需要进行热镀锌处理，但镀锌存在成本高、周期长、不环保等问题，生产量已逐渐减少。
发明内容
本申请实施例提供了一种耐候钢及其制备方法，以解决如光伏支架等产品使用寿命短的技术问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种耐候钢，所述钢的化学成分以质量分数计为：Ni：0.015％～0.05％，Cu：0.2％～0.5％，Cr：1.6％～3.0％，C≤0.120％，其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步地，所述耐候钢的化学成分以质量分数计还包括：Ti：0.08％～0.12％，N≤0.0040％，C≥0.055％。
进一步地，所述耐候钢的化学成分以质量分数计还包括：Nb：0.015％～0.050％，V：0.01％～0.10％，且Nb+V+Ti≤0.20％。
进一步地，所述耐候钢的化学成分以质量分数计还包括：Mn：1.75％～2.20％，Al：0.02％～0.05％或
Mn：1.75％～2.20％，Al：0.02％～0.05％，Si≤0.10％。
进一步地，所述耐候钢的金相组织包括铁素体和珠光体，所述铁素体含有纳米级析出相，所述纳米级析出相占析出相总量的体积比例≥85％。
进一步地，所述耐候钢的金相组织为铁素体和珠光体，所述铁素体晶粒尺寸为1-6μm；所述纳米级析出相粒径为1～10nm。
第二方面，本申请实施例提供了一种第一方面所述的耐候钢的制备方法，所述制备方法包括：
获得所述耐候钢的铸坯；
对所述铸坯进行加热并保温；
对加热后的所述铸坯进行粗除磷和粗轧，获得中间板坯；
对所述中间板坯进行精除鳞；
对精除鳞后的所述中间坯进行精轧，获得带钢；
对所述带钢进行层流冷却；
对层流冷却后的所述带钢进行卷取，获得热轧钢卷；
对所述热轧钢卷缓冷保温，得到光伏支架用钢。
进一步地，所述加热的工艺参数包括：加热温度为1260～1300℃，保温时间为2.0～2.5h；和/或
所述粗轧的工艺参数包括：总压下率大于85％，出口温度为1090～1130℃，R2末道次压下率大于45％，中间板坯的厚度为30～38mm；和/或
所述精轧包括F1～F7道次，所述精轧的工艺参数包括：F7道次的轧制压下率＜10％，精轧结束温度为850～900℃，F1和F2的单道次压下率为35％～40％；和/或
所述卷取的工艺参数包括：卷取温度为580～650℃。
进一步地，所述缓冷保温的工艺参数包括：保温时间为48h，开始温度大于500℃，结束温度小于250℃；和/或
所述层流冷却采用上2下4的前段冷却模式。
进一步地，所述精除鳞的工艺参数包括：除鳞压力大于18MPa。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本申请实施例提供了一种耐候钢，该耐候钢的化学成分以质量分数计为：Ni：0.015％～0.05％，Cu：0.2％～0.5％，Cr：1.6％～3.0％，C≤0.120％，其余为Fe及不可避免的杂质；应用如光伏支架等产品中时，Cu和Cr按比例配合使用可以在钢的表面形成致密的α-FeOOH氧化绣层，防止钢的基体组织进一步腐蚀，提高钢的耐腐蚀性；Ni的添加可抑制由于Cu的添加形成的铜脆缺陷；控制C含量可避免C含量较高时，对钢的耐蚀性、低温韧性不利。因此，本申请实施例提供的耐候钢可提高钢材耐候性，进而可用于光伏支架中，解决光伏支架使用寿命短的技术问题。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的耐候钢的组织金相图。
图2为本申请实施例提供的耐候钢的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
耐候钢由普碳钢添加少量铜、镍等耐腐蚀元素冶炼而成，因其优良的防腐蚀性，被广泛应用于铁道、车辆、桥梁等长期暴露在大气中使用的钢结构中。
光伏支架是太阳能光伏发电系统中为了摆放、安装、固定太阳能面板设计的支架，要求具有较强的结构强度和刚度，具有良好的低温韧性等特点，可以抵御雨雪等特殊天气的影响。目前，国内太阳能光伏支架的材质主要为普碳钢，但其存在强度低、规格厚、低温韧性和疲劳性差等问题，现有处理方式是在普碳钢表面需要进行热镀锌处理，但镀锌存在成本高、周期长、不环保等问题，生产量已逐渐减少。
本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
第一方面，第一方面，本申请实施例提供了一种耐候钢，所述钢的化学成分以质量分数计为：Ni：0.015％～0.05％，Cu：0.2％～0.5％，Cr：1.6％～3.0％，C≤0.120％，其余为Fe及不可避免的杂质。
本申请实施例提供了一种耐候钢，该耐候钢的化学成分以质量分数计为：Ni：0.015％～0.05％，Cu：0.2％～0.5％，Cr：1.6％～3.0％，C≤0.120％，其余为Fe及不可避免的杂质；应用如光伏支架等产品中时，Cu和Cr按比例配合使用可以在钢的表面形成致密的α-FeOOH氧化绣层，防止钢的基体组织进一步腐蚀，提高钢的耐腐蚀性；Ni的添加可抑制由于Cu的添加形成的铜脆缺陷；控制C含量可避免C含量较高时，对钢的耐蚀性、低温韧性不利。因此，本申请实施例提供的耐候钢可提高钢材耐候性，进而可用于光伏支架中，解决光伏支架使用寿命短的技术问题。
作为本发明实施例的一种实施方式，进一步地，所述耐候钢的化学成分以质量分数计还包括：Ti：0.08％～0.12％，N≤0.0040％，C≥0.055％。
本申请中，Ti在钢中的作用是提钢的强度，Ti可与C结合形成Ti的碳化物而析出，具有显著的析出强化效果。Ti的含量添加至0.08以上可使材料的屈服强度大于700MPa，但Ti容易和N结合形成TiN，而且析出温度较高，形成粗大的形貌，对塑韧性、耐蚀性能不利。因此，综合考虑将Ti含量控制为0.08％～0.12％，可保证钢材的强化效果和塑韧性、耐蚀性。
较高的N含量对于含Nb、Ti的钢来说，容易导致板坯存在裂纹缺陷和较大TiN析出物。
C在钢中的作用是提钢的强度，其含量控制在0.055％以上可使钢材屈服强度达到700MPa以上。另一方面，C含量较高时，对耐蚀性、冷成形性、低温韧性与焊接性能均不利。因此，综合考虑材料的强度、冷成形性、焊接性能和耐蚀性能，本发明钢中C含量控制在0.055％～0.12％之间。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述耐候钢的化学成分以质量分数计还包括：Nb：0.015％～0.050％，V：0.01％～0.10％，且Nb+V+Ti≤0.20％。
本申请中，Nb和V在钢中与C结合形成(Nb、V)复合碳化物而析出，具有抑制热轧工序中奥氏体的恢复、再结晶的晶粒成长，从而使铁素体相粒径控制在6μm以内，同时通过析出强化提高钢的强度至屈服强度700MPa以上。而Nb、Ti含量过高时，一方面会显著增加热轧过程的轧制难度，另一方面由于析出碳化物引起的强度上升、延展性降低变得显著。因此，综合考虑轧制难度与强化作用，将Nb含量控制为0.015％～0.050％，V含量控制为0.01％～0.10％。控制Nb+V+Ti≤0.20％，可避免添加量太多导致析出温度过高，容易形成液析大尺寸析出物，对钢的低温韧性不利的。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述耐候钢的化学成分以质量分数计还包括：Mn：1.75％～2.20％，Al：0.02％～0.05％；或
Mn：1.75％～2.20％，Al：0.02％～0.05％，Si≤0.10％。
本申请中，Mn是固溶强化元素，有助于钢强度和疲劳性的增加。但Mn含量过高时会形成严重的带状组织，降低横向延伸率，影响冷成形性。因此，综合考虑材料强韧性、焊接性、冷成形性，将Mn的含量设计为1.75％～2.2％。
Al是在炼钢时发挥脱氧剂的作用，并具有与钢中N元素结合而在热轧工序中抑制奥氏体晶粒的长大、使再结晶晶粒细化的作用，且脱氧不净将导致钢材的冷成形性能下降。但Al含量过高会导致钢中AlN类夹杂物过多，降低材料的延伸率，降低耐疲劳性能。因此，综合考虑脱氧、晶粒尺寸和夹杂物控制，将Al含量控制在0.02％～0.05％。
Si是固溶强化元素，但含量较高时影响钢材表面质量、塑韧性和焊接性。
本申请中，P和S为钢中杂质元素，P元素易引起钢材的中心偏析，恶化钢材的焊接性与塑韧性，优选尽量减少；S元素易与Mn元素形成MnS夹杂，会使钢的焊接性、成形性、疲劳性能与低温韧性降低，优选尽量减少。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述耐候钢的金相组织包括铁素体和珠光体，所述铁素体含有纳米级析出相，所述纳米级析出相占析出相总量的体积比例≥85％。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述耐候钢的金相组织为铁素体和珠光体，所述铁素体晶粒尺寸为1～6μm；所述纳米级析出相粒径为1～10nm。
第二方面，本申请实施例提供了一种第一方面所述的耐候钢的制备方法，所述制备方法包括：
获得所述耐候钢的铸坯；
对所述铸坯进行加热并保温；
对加热后的所述铸坯进行粗除磷和粗轧，获得中间板坯；
对所述中间板坯进行精除鳞；
对精除鳞后的所述中间坯进行精轧，获得带钢；
对所述带钢进行层流冷却；
对层流冷却后的所述带钢进行卷取，获得热轧钢卷；
对所述热轧钢卷缓冷保温，得到光伏支架用钢、。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述加热的工艺参数包括：加热温度为1260～1300℃，保温时间为2.0～2.5h；和/或
所述粗轧的工艺参数包括：总压下率大于85％，出口温度为1090～1130℃，R2末道次压下率大于45％，中间板坯的厚度为30～38mm；和/或
所述精轧包括F1～F7道次，所述精轧的工艺参数包括：F7道次的轧制压下率＜10％，精轧结束温度为850～900℃，F1和F2的单道次压下率为35％～40％；和/或
所述卷取的工艺参数包括：卷取温度为580～650℃。
本申请中，A和/或B和/或C和/或D表示A、B、C、D四种方案均可单独实施或任意组合实施。
本申请中，R2末道次压下率较低时，容易引起混晶问题，降低钢的低温韧性和疲劳性能，同时也降低精轧阶段的轧制稳定性，而控制R2末道次压下率大于45％可以使R2末道次粗轧不进入部分再结晶区；控制中间板坯厚度为30-38mm，可提高轧制稳定性；同时F1和F2一般压缩比都大于40％，为了避免F1和F2道次精轧进入部分再结晶区，控制其压缩比也为35-40％之间。因此，通过该方法可以控制钢材组织均匀性，避免混晶组织引起开裂问题，提高钢材的成形性、强塑性，用于制作薄规格高强度产品。
本申请中，粗轧可采用R1一道次轧制、R2五道次轧制；粗除鳞包括4道次除鳞，分别为所述R1的一道次除鳞和所述R2的1、3、5道次除鳞，以确保表面氧化铁皮完全除掉。
本申请中，连铸坯的加热温度和时间是根据钢中的微合金化元素的固溶与析出、原始奥氏体晶粒尺寸，以及轧制稳定性来制定。加热温度低于1260℃时，连铸时析出的粗大的Ti的碳氮化物作为未溶的碳氮化物而残留，影响二次析出量从而降低强化，粗大的析出物影响塑韧性和疲劳性能，而且薄规格轧制稳定性较差。加热温度超过1300℃和保温时间长于2.5h时，虽然微合金化元素回溶充分，但是奥氏体晶粒会异常粗大，最终得到的铁素体相粗大，不能确保所希望的强度、冷成形性与疲劳性能。
本申请中，粗轧出口温度较低时，容易引起混晶问题，降低钢的低温韧性和疲劳性能，同时也降低精轧阶段的轧制稳定性。粗轧出口温度太高会导致精轧阶段部分再结晶，引起混晶问题。
本申请中，精轧阶段的终轧结束温度对铁素体组织的晶粒尺寸和均匀性有明显的影响。终轧结束温度超过900℃时，组织的均匀性和晶粒尺寸无法保证，易导致带钢的成形性、低温韧性和疲劳性能降低。而终轧结束温度低于850℃时，轧制稳定性差，应变诱导析出的量增加，而该阶段析出的析出物易于长大，不能确保钢材的低温韧性和疲劳特性。
本申请中，卷取温度太低影响析出强化效果的发挥，卷取温度太高影响细晶强化效果的发挥。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述缓冷保温的工艺参数包括：保温时间为48h，开始温度大于500℃，结束温度小于250℃；和/或
所述层流冷却采用上2下4的前段冷却模式。
本申请中，缓冷保温工序主要是为了发挥自回火效应提高析出强化比例以及消除冷却阶段产生的组织转变应力、轧制应力、冷却应力等的不均衡，提高板形质量。上2下4的前段冷却模式可快速将带钢冷却至过冷奥氏体区发生组织转变，以确保所需的铁素体晶粒尺寸，以及获得均匀细小的析出物粒度。
作为本发明实施例的一种实施方式，所述精除鳞的工艺参数包括：除鳞压力大于18MPa。
本申请中，在精轧前可利用18MPa以上高压水进行除精除鳞操作，完全去除钢材表面氧化铁皮，以免精轧期间压入带钢表面，影响表面质量。
经测试，本发明的带钢屈服强度能够达到700MPa以上，抗拉强度达到900MPa以上，延伸率达到19％以上，屈强比≤0.8，-40℃半尺寸冲击功≥80J，相对普通结构钢Q345B的腐蚀速率≤20％。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。
实施例1：
一种耐候钢及制备方法，其特征包括如下步骤：
(1)冶炼与连铸：按设定成分冶炼钢水并浇注成坯，其化学成分按质量百分比计如表1所示；
(2)板坯加热：连铸坯在1300℃进行加热保温，保温时间为2h，以充分奥氏体化和确保微合金化元素的回溶；
(3)热轧：对加热后的连铸板坯进行粗除磷，去除带钢表面氧化铁皮，对除磷后的连铸坯进行粗轧获得中间板坯；其中，粗轧模式为1+5，粗轧总压下率为90％，R2末道次压下率为55％，并开启1、3、5道次除鳞；粗轧的出口温度为1130℃；中间板坯的厚度为30mm；
对中间板坯进行精除鳞，对精除鳞后的中间坯进行精轧获得带钢；其中，精除鳞压力为20MPa；精轧阶段F1和F2的单道次压下率为38％，末机架的轧制压下率为8％；精轧结束后所述带钢的温度为900℃；
(4)层流冷却：对带钢采用上2下4的前段冷却模式进行层流冷却；
(5)卷取、缓冷：对层流冷却后的带钢进行卷取，卷取下线后迅速转移至在线缓冷坑，保温48小时后出坑；其中，卷取温度为650℃；入坑温度为570℃，出坑温度为245℃。
本实施例的相关工艺参数如表2所示，所得耐候钢各项力学性能测试结果如表3所示。
实施例2：
一种耐候钢及制备方法，其特征包括如下步骤：
(1)冶炼与连铸：按设定成分冶炼钢水并浇注成坯，其化学成分按质量百分比计如表1所示；
(2)板坯加热：连铸坯在1280℃进行加热保温，保温时间为2.1h，以充分奥氏体化和确保微合金化元素的回溶；
(3)热轧：对加热后的连铸板坯进行粗除磷，去除带钢表面氧化铁皮，对除磷后的连铸坯进行粗轧获得中间板坯；其中，粗轧模式为1+5，粗轧总压下率为88％，R2末道次压下率为50％，并开启1、3、5道次除鳞；粗轧的出口温度为1110℃；中间板坯的厚度为32mm；
对中间板坯进行精除鳞，对精除鳞后的中间坯进行精轧获得带钢；其中，精除鳞压力为22MPa；精轧阶段F1和F2的单道次压下率为35％，末机架的轧制压下率为9％；精轧结束后所述带钢的温度为890℃；
(4)层流冷却：对带钢采用上2下4的前段冷却模式进行层流冷却；
(5)卷取、缓冷：对层流冷却后的带钢进行卷取，卷取下线后迅速转移至在线缓冷坑，保温48小时后出坑；其中，卷取温度为640℃；入坑温度为550℃，出坑温度为242℃。
本实施例的相关工艺参数如表2所示，所得耐候钢各项力学性能测试结果如表3所示。
实施例3：
一种耐候钢及制备方法，其特征包括如下步骤：
(1)冶炼与连铸：按设定成分冶炼钢水并浇注成坯，其化学成分按质量百分比计如表1所示；
(2)板坯加热：连铸坯在1270℃进行加热保温，保温时间为2.2h，以充分奥氏体化和确保微合金化元素的回溶；
(3)热轧：对加热后的连铸板坯进行粗除磷，去除带钢表面氧化铁皮，对除磷后的连铸坯进行粗轧获得中间板坯；其中，粗轧模式为1+5，粗轧总压下率为86％，R2末道次压下率为47％，并开启1、3、5道次除鳞；粗轧的出口温度为1090℃；中间板坯的厚度为34mm；
对中间板坯进行精除鳞，对精除鳞后的中间坯进行精轧获得带钢；其中，精除鳞压力为25MPa；精轧阶段F1和F2的单道次压下率为40％，末机架的轧制压下率为7％；精轧结束后所述带钢的温度为880℃；
(4)层流冷却：对带钢采用上2下4的前段冷却模式进行层流冷却；
(5)卷取、缓冷：对层流冷却后的带钢进行卷取，卷取下线后迅速转移至在线缓冷坑，保温48小时后出坑；其中，卷取温度为630℃；入坑温度为540℃，出坑温度为240℃。
本实施例的相关工艺参数如表2所示，所得耐候钢各项力学性能测试结果如表3所示。
实施例4：
一种耐候钢及制备方法，其特征包括如下步骤：
(1)冶炼与连铸：按设定成分冶炼钢水并浇注成坯，其化学成分按质量百分比计如表1所示；
(2)板坯加热：连铸坯在1265℃进行加热保温，保温时间为2.5h，以充分奥氏体化和确保微合金化元素的回溶；
(3)热轧：对加热后的连铸板坯进行粗除磷，去除带钢表面氧化铁皮，对除磷后的连铸坯进行粗轧获得中间板坯；其中，粗轧模式为1+5，粗轧总压下率为89％，R2末道次压下率为50％，并开启1、3、5道次除鳞；粗轧的出口温度为1100℃；中间板坯的厚度为34mm；
对中间板坯进行精除鳞，对精除鳞后的中间坯进行精轧获得带钢；其中，精除鳞压力为23MPa；精轧阶段F1和F2的单道次压下率为38％，末机架的轧制压下率为8％；精轧结束后所述带钢的温度为860℃；
(4)层流冷却：对带钢采用上2下4的前段冷却模式进行层流冷却；
(5)卷取、缓冷：对层流冷却后的带钢进行卷取，卷取下线后迅速转移至在线缓冷坑，保温48小时后出坑；其中，卷取温度为610℃；入坑温度为520℃，出坑温度为220℃。
本实施例的相关工艺参数如表2所示，所得耐候钢各项力学性能测试结果如表3所示。
实施例5：
一种耐候钢及制备方法，其特征包括如下步骤：
(1)冶炼与连铸：按设定成分冶炼钢水并浇注成坯，其化学成分按质量百分比计如表1所示；
(2)板坯加热：连铸坯在1265℃进行加热保温，保温时间为2.5h，以充分奥氏体化和确保微合金化元素的回溶；
(3)热轧：对加热后的连铸板坯进行粗除磷，去除带钢表面氧化铁皮，对除磷后的连铸坯进行粗轧获得中间板坯；其中，粗轧模式为1+5，粗轧总压下率为89％，R2末道次压下率为50％，并开启1、3、5道次除鳞；粗轧的出口温度为1105℃；中间板坯的厚度为34mm；
对中间板坯进行精除鳞，对精除鳞后的中间坯进行精轧获得带钢；其中，精除鳞压力为23MPa；精轧阶段F1和F2的单道次压下率为38％，末机架的轧制压下率为8％；精轧结束后所述带钢的温度为850℃；
(4)层流冷却：对带钢采用上2下4的前段冷却模式进行层流冷却；
(5)卷取、缓冷：对层流冷却后的带钢进行卷取，卷取下线后迅速转移至在线缓冷坑，保温48小时后出坑；其中，卷取温度为605℃；入坑温度为515℃，出坑温度为215℃。
本实施例的相关工艺参数如表2所示，所得耐候钢各项力学性能测试结果如表3所示。
对比例1：
改变钢材化学成分配比(如表1所示)，取消实施例1中缓冷坑操作，并将实施例1中的工艺参数进行调整，调整后的工艺参数如表2所示，其余操作与实施例1相同。
对比例2：
改变钢材化学成分配比(如表1所示)，取消实施例1中缓冷坑操作，并将实施例1中的工艺参数进行调整，调整后的工艺参数如表2所示，其余操作与实施例1相同。
对比例3：
改变钢材化学成分配比(如表1所示)，取消实施例1中缓冷坑操作，并将实施例1中的工艺参数进行调整，调整后的工艺参数如表2所示，其余操作与实施例1相同。
表1钢材化学成分配比(wt.％，余量为Fe和其他不可避免的杂质)
Figure BDA0004084015870000101
表2工艺参数表
Figure BDA0004084015870000102
表3耐候钢各项力学性能测试结果
Figure BDA0004084015870000103
Figure BDA0004084015870000111
从表3可见，本发明耐候钢的屈服强度大于700MPa，最高达到了762MPa；抗拉强度大于900MPa，最高达到了964MPa；断口伸长率均大于等于19.0％，最高可达21.0％；同时，180°d＝1a冷弯测试均合格；-40℃半尺寸的冲击功≥80J，相对普通结构钢Q345B的腐蚀速率≤20％；因此，采用该钢带耐候钢的光伏支架用钢具有优异的冷成形性能、焊接性能和耐腐蚀性能。
实施例1～5均为具有铁素体组织平均晶粒尺寸1～6μm、Ti碳氮化物的平均粒径在1～10nm之间纳米级析出物比例大于等于85％。带钢表面不存在边部翘皮与红色氧化铁皮，成形过程中氧化铁皮不脱落。
由对比例1～3可见，对比例1的化学成分和对比1类似，因其轧制工艺不同，尤其是卷取温度高达680℃，虽然其耐蚀性较优异，但是其强度较低，屈服强度和抗拉强度分别低于700MPa和900MPa，且其屈强比高于0.8。对比例2未添加Cu、Cr、Ni等微合金化耐蚀性元素，虽然其屈服强度等级达到了屈服700MPa、但是其抗拉强度仅有790MPa，未能达到900MPa，屈强比高达0.9，同时其耐腐蚀指数为90％，不具备耐腐蚀性能。对比例3为现在普遍使用的光伏支架用钢，其采用中碳微合金化成分体系，因其Nb、Ti、Cr等强化元素添加量不足，虽然其断口伸长率高达26％，但是其屈服强度和抗拉强度分别为470和600MPa，强度不足，同时低温韧性不满足45J，耐大气腐蚀性能也较差。
综上所述，本申请在低碳低硅低锰的基础上复合添加了铜、铬、镍等耐候性元素的合理配比，结合高温出炉、高温终轧、高温卷取的热轧工艺制度，获得具有优良的冷成形性、焊接性能、低温韧性、疲劳性能和耐候性能的热轧带钢，以保证光伏支架用钢的加工和使用对强度、低温韧性、疲劳性能、耐蚀性能、结构稳定性、长寿命和环保型的需求。通过产品成分和工艺设计，可解决薄规格轧制稳定性差、高Ti钢力学性能波动大和现有技术中钢支架强度低、规格厚、低温韧性和疲劳性差，镀锌成本高、不环保等缺点，实现了带钢屈服强度能够达到700MPa以上，抗拉强度达到900MPa以上，延伸率达到19％以上，屈强比≤0.8，-40℃半尺寸冲击功≥80J，相对普通结构钢Q345B的腐蚀速率≤20％，适用于光伏支架用钢的加工和使用性能要求，该产品生产工艺流程短、易操作、且环保。
应该理解，在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
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”或者任何其他变体意在涵盖非排他性地包含，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，或者还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。另外，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种耐候钢，其特征在于，所述耐候钢的化学成分以质量分数计为：Ni：0.015％～0.05％，Cu：0.2％～0.5％，Cr：1.6％～3.0％，C≤0.120％，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的耐候钢，其特征在于，所述耐候钢的化学成分以质量分数计还包括：Ti：0.08％～0.12％，N≤0.0040％，C≥0.055％。
3.根据权利要求2所述的耐候钢，其特征在于，所述耐候钢的化学成分以质量分数计还包括：Nb：0.015％～0.050％，V：0.01％～0.10％，且Nb+V+Ti≤0.20％。
4.根据权利要求3所述的耐候钢，其特征在于，所述耐候钢的化学成分以质量分数计还包括：Mn：1.75％～2.20％，Al：0.02％～0.05％；或
Mn：1.75％～2.20％，Al：0.02％～0.05％，Si≤0.10％。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的耐候钢，其特征在于，所述耐候钢的金相组织包括铁素体和珠光体，所述铁素体含有纳米级析出相，所述纳米级析出相占析出相总量的体积比例≥85％。
6.根据权利要求5所述的耐候钢，其特征在于，所述铁素体晶粒尺寸为1～6μm，所述纳米级析出相粒径为1～10nm。
7.一种权利要求1～6任意一项所述的耐候钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
获得所述耐候钢的铸坯；
对所述铸坯进行加热并保温；
对加热后的所述铸坯进行粗除磷和粗轧，获得中间板坯；
对所述中间板坯进行精除鳞；
对精除鳞后的所述中间坯进行精轧，获得带钢；
对所述带钢进行层流冷却；
对层流冷却后的所述带钢进行卷取，获得热轧钢卷；
对所述热轧钢卷缓冷保温，得到耐候钢。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述加热的工艺参数包括：加热温度为1260～1300℃，保温时间为2.0～2.5h；和/或
所述粗轧的工艺参数包括：总压下率大于85％，出口温度为1090～1130℃，R2末道次压下率大于45％，中间板坯的厚度为30～38mm；和/或
所述精轧包括F1～F7道次，所述精轧的工艺参数包括：F7道次的轧制压下率＜10％，精轧结束温度为850～900℃，F1和F2的单道次压下率为35％～40％；和/或
所述卷取的工艺参数包括：卷取温度为580～650℃。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述缓冷保温的工艺参数包括：保温时间为48h，开始温度大于500℃，结束温度小于250℃；和/或
所述层流冷却采用上2下4的前段冷却模式。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述精除鳞的工艺参数包括：除鳞压力大于18MPa。
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