本發(fā)明涉及一種耐大氣腐蝕型鋼鋼水和使用本發(fā)明的鋼水進(jìn)行連鑄、軋制得到的耐大氣腐蝕型鋼，和一種耐大氣腐蝕型鋼的生產(chǎn)方法以及由該方法得到的耐大氣腐蝕型鋼。

背景技術(shù)：

耐大氣腐蝕鋼，是一類十分重要的鋼材，其抗大氣腐蝕能力是普通鋼的2-8倍，涂裝性提高1.5-10倍。由于耐大氣腐蝕鋼相對于普通鋼的抗大氣腐蝕的有效性，相對于不銹鋼又具有很好的經(jīng)濟(jì)性，所以在世界各國得到了迅速發(fā)展，各種露天使用的鋼結(jié)構(gòu)，鐵道車輛和橋梁均是其應(yīng)用的范圍。

我國早期的耐大氣腐蝕鋼品種主要有類似于Cor Ten A的09CuPCrNi，以及Cor Ten A的簡化版09Cu，該兩品種在熱軋條件下的屈服強(qiáng)度一般為300-450MPa。

2000年后，為提高鋼的屈服強(qiáng)度和鋼的低溫沖擊性能，在09CuPCrNi的基礎(chǔ)上通過降低磷，并提高錳含量，開發(fā)出了板材類的鋼Q450NQR1(也即09MnCuCrNi)，Q450NQR1在板材軋制時(shí)采用控軋控冷，就可得到屈服強(qiáng)度不低于450MPa的耐大氣腐蝕鋼。而針對于型材不能控軋控冷的生產(chǎn)特點(diǎn)，通過降低09CuPCrNi磷含量和提高錳含量，并添加釩進(jìn)行微合金化，開發(fā)出了型材類的鋼YQ450NQR1(也即09MnCuCrNiV)，在型鋼生產(chǎn)線不通過控軋控冷屈服強(qiáng)度也能達(dá)到450MPa以上。

2010年后，為更好地提高鋼的耐大氣腐蝕能力，板材類型鋼通過進(jìn)一步提高鋼中鉻含量，開發(fā)出了鉻含量高達(dá)2.5％-5.5％的S450EW，耐大氣腐蝕性能更是在Q450NQR1之上，目前該品種已具備規(guī)模生產(chǎn)能力。但作為型 材類的鋼，提高鉻含量后生產(chǎn)的方型連鑄坯，存在有比較明顯的中心缺陷(主要為中心裂紋和中心縮孔)，且最終型鋼的強(qiáng)度指標(biāo)也達(dá)不到板材類鋼的效果，因此，具備有更好耐大氣腐蝕能力的型材類鋼還一直處于研發(fā)中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠改善高強(qiáng)度高耐大氣腐蝕型鋼鑄坯的中心質(zhì)量且能夠提高鋼強(qiáng)度指標(biāo)的耐大氣腐蝕型鋼鋼水以及一種耐大氣腐蝕型鋼及其生產(chǎn)方法。

為實(shí)現(xiàn)前述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供了一種耐大氣腐蝕型鋼鋼水，以鋼水的總重量為基準(zhǔn)，鋼水含有：0.01％-0.09％的C，0.15％-0.35％的Si，0.30％-0.60％的Mn，0.30％-0.40％的Cu，0.20％-0.30％的Ni，3.5％-5.0％的Cr，0.13％-0.15％的V，0.005％-0.030％的Ti，0.01％-0.015％的Nb，0.015％-0.020％的N，不大于0.030％的P和不大于0.020％的S。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供了一種耐大氣腐蝕型鋼，所述耐大氣腐蝕型鋼由本發(fā)明所述的鋼水進(jìn)行連鑄、軋制得到。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明提供了一種耐大氣腐蝕型鋼的生產(chǎn)方法，該方法包括：

(1)轉(zhuǎn)爐冶煉和脫氧合金化：將鐵水預(yù)處理后進(jìn)行轉(zhuǎn)爐冶煉和脫氧合金化，其中，控制轉(zhuǎn)爐冶煉和脫氧合金化的出站鋼液成分包括：C、Si、Mn、Cr、Cu、Ni、P和S，且以鋼液的總重量為基準(zhǔn)，Cu含量為0.30％-0.40％、Ni含量為0.20％-0.30％、P≤0.03％和S≤0.02％；

(2)LF爐精煉：將步驟(1)所得鋼液在LF爐中進(jìn)行精煉；

其中，通過步驟(1)和步驟(2)聯(lián)合控制，使得LF爐出站鋼液各成分重量含量滿足：C含量為0.01％-0.09％，Si含量為0.15％-0.35％，Mn含量 為0.30％-0.60％，Cr含量為3.5％-5.0％，Cu含量為0.30％-0.40％，Ni含量為0.20％-0.30％，V含量為0.13％-0.15％，Ti含量為0.005％-0.030％，Nb含量為0.01％-0.015％，N含量為0.015％-0.020％，P≤0.03％和S≤0.02％；

(3)連鑄：將步驟(2)所得鋼液進(jìn)行連鑄得到鑄坯；

(4)軋制：將步驟(3)所得鑄坯加熱后軋制成鋼軌。

根據(jù)本發(fā)明的第四方面，本發(fā)明提供了按照本發(fā)明的方法生產(chǎn)得到的耐大氣腐蝕型鋼，以耐大氣腐蝕型鋼的總重量為基準(zhǔn)，含有：0.01％-0.09％的C，0.15％-0.35％的Si，0.30％-0.60％的Mn，0.30％-0.40％的Cu，0.20％-0.30％的Ni，3.5％-5.0％的Cr，0.13％-0.15％的V，0.005％-0.030％的Ti，0.01％-0.015％的Nb，0.015％-0.020％的N，不大于0.030％的P和不大于0.020％的S，其中，耐大氣腐蝕型鋼Rel≥455MPa，Rm≥630MPa。

采用本發(fā)明的鋼水連鑄可以改善鑄坯的中心質(zhì)量，避免出現(xiàn)中心裂紋和中心縮孔，由此可提高高強(qiáng)度高耐大氣腐蝕型鋼鑄坯的質(zhì)量，鑄坯合格率可大幅度提高；并且最終得到的耐大氣腐蝕型鋼耐大氣腐蝕能力好且具備更高的強(qiáng)度性能。

本發(fā)明的發(fā)明人推測，是由于本發(fā)明在高強(qiáng)度高耐大氣腐蝕鋼中加入釩、鈦、鈮和氮，可形成大量V(C、N)、Ti(C、N)和Nb(C、N)質(zhì)點(diǎn)，這些質(zhì)點(diǎn)可細(xì)化鑄坯的晶粒，阻止鑄坯樹枝晶的發(fā)展，從而避免鑄坯中心出現(xiàn)裂紋和孔洞。另外，這些V(C、N)、Ti(C、N)和Nb(C、N)質(zhì)點(diǎn)在隨后的鑄坯加熱中大多可溶入奧氏體，型鋼軋制和軋后的冷卻過程中質(zhì)點(diǎn)再次析出，產(chǎn)生析出強(qiáng)化效應(yīng)，提高鋼的強(qiáng)度。由此使得本發(fā)明不僅可以改善鑄坯中心質(zhì)量，且能夠提高耐大氣腐蝕型鋼的強(qiáng)度性能和耐腐蝕性能。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1為對比鋼1的連鑄坯的斷面圖(未酸蝕)；

圖2為對比鋼1的連鑄坯加熱后采用型鋼軋制一道次后的斷面圖；

圖3為對比鋼2的連鑄坯的斷面圖(酸蝕后)；

圖4為本發(fā)明鋼2的連鑄坯斷面圖(酸蝕后)；

圖5為大型型鋼的橫截面圖。

具體實(shí)施方式

以下對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

如前所述，本發(fā)明提供了一種耐大氣腐蝕型鋼鋼水，以鋼水的總重量為基準(zhǔn)，鋼水含有：0.01％-0.09％的C，0.15％-0.35％的Si，0.30％-0.60％的Mn，0.30％-0.40％的Cu，0.20％-0.30％的Ni，3.5％-5.0％的Cr，0.13％-0.15％的V，0.005％-0.030％的Ti，0.01％-0.015％的Nb，0.015％-0.020％的N，不大于0.030％的P和不大于0.020％的S。采用前述組成的鋼水連鑄得到的鑄坯(也可稱為連鑄坯)中心質(zhì)量得到改善，連鑄坯斷面中心(酸蝕后)基本無中心裂紋和孔洞。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選以鋼水的總重量為基準(zhǔn)，鋼水含有：0.01％-0.09％的C，0.15％-0.35％的Si，0.30％-0.60％的Mn，0.30％-0.40％的Cu，0.20％-0.30％的Ni，高于3.5％至5.0％的Cr，0.13％-0.15％的V，0.005％-0.030％的Ti，0.01％-0.015％的Nb，0.015％-0.020％的N，不大于0.030％的P和不大于0.020％的S。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選以鋼水的總重量為基準(zhǔn)，鋼水含有：0.01％-0.09％的C，0.15％-0.35％的Si，0.30％-0.60％的Mn，0.30％-0.40％的Cu，0.20％-0.30％的Ni，3.6％至5.0％的Cr，0.13％-0.15％的V，0.005％-0.030％的Ti，0.01％-0.015％的Nb，0.015％-0.020％的N，不大于0.030％的P和不大于0.020％的S。

根據(jù)本發(fā)明的鋼水，除了上述成分外，其余為不可避免的雜質(zhì)和Fe。

本發(fā)明的發(fā)明人作出上述技術(shù)方案并實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的，是基于長期的理論分析和實(shí)踐發(fā)現(xiàn)得到。

具體地，本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過理論分析和實(shí)踐發(fā)現(xiàn)：

C、Si、Mn是最經(jīng)濟(jì)的提高鋼強(qiáng)度的元素，隨著鋼中C、Si、Mn組分的增加，鋼的強(qiáng)度大幅度上升，但鋼的韌性和焊接性隨之下降，而型鋼通常要求具有良好的焊接性和韌性，所以本發(fā)明要求C控制在0.01％-0.09％范圍內(nèi)，Si控制在0.15％-0.35％范圍內(nèi)，Mn控制在0.30％-0.60％范圍內(nèi)。

P是提高鋼耐大氣腐蝕能力的元素之一，Cu-P系耐大氣腐蝕鋼的P含量可達(dá)0.07％-0.12％。但P又是提高低溫脆性轉(zhuǎn)變溫度的元素，不利于鋼的低溫沖擊性能，使同時(shí)含有Cr、Ni、Cu等耐大氣腐蝕型鋼的低溫沖擊性能大幅下降，因此，限制P≤0.030％。

除易切削鋼外，S是有害元素，越低越好，因此限定在0.020％以下。

鋼中的Cu、Cr和Ni，既可使鋼具有良好的耐大氣腐蝕能力，又能提高鋼的強(qiáng)度。但由于Cu和Ni合金價(jià)格遠(yuǎn)高于Cr合金，從鋼的經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，本發(fā)明控制Cu在0.30％-0.40％，Cr在3.5％-5.0％(優(yōu)選高于3.5％至5.0％，更優(yōu)選3.6％-5.0％)，Ni在0.20％-0.30％范圍內(nèi)。但由于Cr含量很高，導(dǎo)致鋼水的流動性差，結(jié)合其它合金元素的作用，鑄坯容易出現(xiàn)內(nèi)部裂紋，該點(diǎn)必須采取其它技術(shù)措施給予克服。

為克服Cr含量提高帶來的缺陷，本發(fā)明在鋼水中增加了V、Ti、N、 Nb元素并解決了本發(fā)明的技術(shù)問題，下面為本發(fā)明的發(fā)明人推測這些元素能夠改善鑄坯中心質(zhì)量，并提高鋼的強(qiáng)度的可能原因：

在鑄坯的冷卻過程中，含Ti鑄坯可析出Ti(C、N)質(zhì)點(diǎn)，阻止鑄坯樹枝晶的發(fā)展，降低形成粗大樹枝晶的可能性，同時(shí)鑄坯選份結(jié)晶的程度也減小，從而改善了鑄坯內(nèi)部結(jié)構(gòu)，避免中心裂紋和孔洞的形成。另外，在后續(xù)鋼坯的加熱過程中，在1250℃以上時(shí)還能發(fā)現(xiàn)有未溶于奧氏體的Ti(C、N)質(zhì)點(diǎn)，可阻止奧氏體晶粒的長大。因此，加入一定量的Ti是有用的，但過量的鈦容易形成大于30μm的方框形夾雜，劃傷鋼基體，所以添加的Ti元素不易過多，控制在0.005％-0.03％比較有利。

V也可形成V(C、N)質(zhì)點(diǎn)，在鑄坯的冷卻過程中也能阻止鑄坯樹枝晶的發(fā)展，降低形成粗大樹枝晶的可能性，同時(shí)鑄坯選份結(jié)晶的程度也減小，從而改善了鑄坯內(nèi)部結(jié)構(gòu)，避免中心裂紋和孔洞的形成。另外，鑄坯加熱過程中，V(C、N)質(zhì)點(diǎn)在600℃左右開始溶于奧氏體中，900℃-1000℃完全溶于奧氏體，在隨后的軋制和軋后冷卻中從奧氏體中析出，沉淀強(qiáng)化效果明顯。為保證得到一定量的V(C、N)質(zhì)點(diǎn)，加入0.13％-0.15％的V是必要的。

Nb也是可以形成Nb(C、N)質(zhì)點(diǎn)，在鑄坯的冷卻過程中也能阻止鑄坯樹枝晶的發(fā)展，降低形成粗大樹枝晶的可能性，同時(shí)鑄坯選份結(jié)晶的程度也減小，從而改善了鑄坯內(nèi)部結(jié)構(gòu)，避免中心裂紋和孔洞的形成。另外，鑄坯加熱過程中，Nb(C、N)質(zhì)點(diǎn)也能完全溶于奧氏體中，且在軋制中就能從奧氏體中析出，實(shí)現(xiàn)再結(jié)晶控軋，顯著的細(xì)化鋼的鐵素體晶粒，從而提高鋼的強(qiáng)韌性。

N含量不足，形成TiC和VC的數(shù)量偏多，TiN和VN的數(shù)量偏少，是不利Ti和V發(fā)揮有益作用的，因此本發(fā)明需控制N在0.015％-0.020％范圍內(nèi)。N可隨爐料和合金帶入鋼中，液態(tài)金屬還可從大氣中吸入部分N，通常堿性氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉鋼的殘留N含量約為0.002％-0.008％，電爐冶煉鋼的殘 留N含量約為0.006％-0.015％，所以在堿性氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉鋼時(shí)，需采用含N的合金補(bǔ)充部分N。

根據(jù)本發(fā)明的鋼水，優(yōu)選以鋼水的總重量為基準(zhǔn)，鋼水中的Als含量為0.01％-0.03％。

根據(jù)本發(fā)明的鋼水，優(yōu)選鋼水的溫度為1535-1565℃，采用本發(fā)明的前述組成的鋼水并控制鋼水的溫度為1535-1565℃，可以直接進(jìn)行連鑄，連鑄得到的鑄坯的中心質(zhì)量能夠進(jìn)一步得到改善，且最終能夠進(jìn)一步提高鋼強(qiáng)度指標(biāo)和耐腐蝕性能。

如前所述，本發(fā)明提供了一種耐大氣腐蝕型鋼，所述耐大氣腐蝕型鋼由本發(fā)明所述的鋼水進(jìn)行連鑄、軋制得到。

根據(jù)本發(fā)明的耐大氣腐蝕型鋼，優(yōu)選所述連鑄的溫度(或稱為連鑄鋼液溫度)為1535-1565℃，當(dāng)所述鋼水的溫度在該范圍內(nèi)時(shí)，無需進(jìn)一步進(jìn)行溫度調(diào)整，可以直接進(jìn)行連鑄。

根據(jù)本發(fā)明的耐大氣腐蝕型鋼，優(yōu)選將連鑄后得到的方坯冷卻到500-700℃后進(jìn)行緩冷至室溫得到鑄坯然后進(jìn)行軋制，其中，優(yōu)選緩冷速率為5-100℃/h，更優(yōu)選為10-30℃/h。

本發(fā)明對緩冷的方式無特殊要求，只要滿足前述緩冷速率即可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。例如可以將方坯堆入緩冷坑進(jìn)行緩冷。

緩冷坑例如可以通過增設(shè)地坑，然后加蓋以降低冷卻速率實(shí)現(xiàn)所述緩冷。

本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在緩冷溫度控制中，過高溫度加入緩冷坑，例如800℃以上時(shí)，鑄坯還是奧氏體組織，沒有鐵磁性，不利于鐵磁類吊車的安全操作，因此規(guī)定放入緩冷坑溫度不能高于700℃。通常鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度在400℃左右，在馬氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍，高含鉻的鑄坯即使鋼的冷卻速度沒有達(dá)到發(fā)生馬氏體相變的溫度速度，較快的冷卻速 度也會導(dǎo)致鑄坯表面和內(nèi)部產(chǎn)生大量裂紋，因此，規(guī)定放入緩冷坑的溫度不能低于500℃。

根據(jù)本發(fā)明的耐大氣腐蝕型鋼，優(yōu)選軋制的終軋溫度為700-950℃。

采用具有前述組成的鋼水進(jìn)行連鑄、軋制即可得到符合本發(fā)明要求的耐大氣腐蝕型鋼，本發(fā)明對所述耐大氣腐蝕型鋼的生產(chǎn)方法無特殊要求，根據(jù)本發(fā)明，為了進(jìn)一步提高鑄坯中心質(zhì)量，改善鑄坯中心缺陷，且提高鋼的強(qiáng)度性能和耐腐蝕性能，優(yōu)選本發(fā)明的耐大氣腐蝕型鋼的生產(chǎn)方法包括：

(1)轉(zhuǎn)爐冶煉和脫氧合金化：將鐵水預(yù)處理后進(jìn)行轉(zhuǎn)爐冶煉和脫氧合金化，其中，控制轉(zhuǎn)爐冶煉和脫氧合金化的出站鋼液成分包括：C、Si、Mn、Cr、Cu、Ni、P和S，且以鋼液的總重量為基準(zhǔn)，Cu含量為0.30％-0.40％、Ni含量為0.20％-0.30％、P≤0.03％和S≤0.02％；

(2)LF爐精煉：將步驟(1)所得鋼液在LF爐中進(jìn)行精煉；

其中，通過步驟(1)和步驟(2)聯(lián)合控制，使得LF爐出站鋼液各成分重量含量滿足：C含量為0.01％-0.09％，Si含量為0.15％-0.35％，Mn含量為0.30％-0.60％，Cr含量為3.5％-5.0％(優(yōu)選高于3.5％至5.0％，更優(yōu)選3.6％-5.0％)，Cu含量為0.30％-0.40％，Ni含量為0.20％-0.30％，V含量為0.13％-0.15％，Ti含量為0.005％-0.030％，Nb含量為0.01％-0.015％，N含量為0.015％-0.020％，P≤0.03％，S≤0.02％；

(3)連鑄：將步驟(2)所得鋼液進(jìn)行連鑄得到鑄坯；

(4)軋制：將步驟(3)所得鑄坯加熱后軋制成鋼軌。

本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過長期理論分析和實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，因?yàn)镃u和Ni與O的親和力小，很不容易被氧化，在轉(zhuǎn)爐冶煉工藝加入時(shí)收得率就可達(dá)到100％，因此在轉(zhuǎn)爐工序一步控制到位，即控制Cu和Ni分別在0.30％-0.40％和0.20％-0.30％范圍內(nèi)，后續(xù)不再進(jìn)行調(diào)整。

根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選步驟(1)中，控制轉(zhuǎn)爐冶煉和脫氧合金化的 出站鋼液溫度為1550-1580℃。

根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選步驟(1)中，控制轉(zhuǎn)爐冶煉和脫氧合金化的出站鋼液中，以鋼液的總重量為基準(zhǔn)，Als含量為0.02％-0.05％。

本發(fā)明中，優(yōu)選轉(zhuǎn)爐采用Al脫氧工藝，并控制Als(酸溶鋁)在0.02％-0.05％范圍內(nèi)，控制轉(zhuǎn)爐出鋼液溫度為1550-1580℃。此處控制Als在0.02-0.05％范圍，是考慮到后部LF爐精煉工序和連續(xù)鑄鋼均存在有Als被氧化成Al₂O₃的現(xiàn)象，該兩工序的Als的燒損量一般在0.010％-0.02％范圍內(nèi)，經(jīng)過大量實(shí)踐證明，最后連續(xù)鑄鋼后冷卻后的鑄坯的Als都可在0.01-0.03％范圍內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選步驟(2)中，控制LF爐出站鋼液溫度為1570-1600℃。

根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選步驟(2)中，控制LF爐出站鋼液中，以鋼液的總重量為基準(zhǔn)，Als含量為0.01％-0.03％。

根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選步驟(3)中，連鑄鋼液溫度為1535-1565℃。

根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選步驟(3)中，將連鑄后得到的方坯冷卻到500-700℃后進(jìn)行緩冷至室溫得到所述鑄坯。

根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選緩冷速率為5-100℃/h，更優(yōu)選為10-30℃/h。

根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選步驟(4)中，加熱后溫度為1100-1250℃。

根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選步驟(4)中，終軋溫度為700-950℃。

本發(fā)明中，轉(zhuǎn)爐冶煉和脫氧合金化、LF爐精煉、連鑄和軋制均可按照常規(guī)步驟進(jìn)行，只要其工藝參數(shù)能夠滿足本發(fā)明的優(yōu)選要求即可更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。

本發(fā)明中，軋制后，可采用自然空冷的方法進(jìn)行冷卻。

根據(jù)本發(fā)明的方法，所述LF爐精煉可以按照常規(guī)步驟進(jìn)行，針對本發(fā)明，優(yōu)選步驟(2)中，LF爐精煉包括：

i)任選地，用鋁丸對步驟(1)所得鋼液表面的鋼渣進(jìn)行還原，鋁丸的用量為0-1.5kg/噸鋼；

ii)用碳線、硅鐵、錳鐵和鉻鐵對步驟(1)所得鋼液中的C、Si、Mn和Cr成分的含量進(jìn)行調(diào)整使得滿足出站鋼液要求；

iii)任選地，調(diào)整Als含量使得滿足出站鋼液要求；

iiii)進(jìn)行鈦、釩、氮和鈮合金化使得Ti含量，Nb含量、N含量和V含量滿足出站鋼液要求。

如前所述，本發(fā)明提供了按照本發(fā)明的方法生產(chǎn)得到的耐大氣腐蝕型鋼。

根據(jù)本發(fā)明的耐大氣腐蝕型鋼，優(yōu)選以耐大氣腐蝕型鋼的總重量為基準(zhǔn)，含有：0.01％-0.09％的C，0.15％-0.35％的Si，0.30％-0.60％的Mn，0.30％-0.40％的Cu，0.20％-0.30％的Ni，3.5％-5.0％的Cr(優(yōu)選高于3.5％至5.0％，更優(yōu)選3.6％-5.0％)，0.13％-0.15％的V，0.005％-0.030％的Ti，0.01％-0.015％的Nb，0.015％-0.020％的N，不大于0.030％的P和不大于0.020％的S。

根據(jù)本發(fā)明的耐大氣腐蝕型鋼，除了上述成分外，其余為不可避免的雜質(zhì)和Fe。

根據(jù)本發(fā)明的耐大氣腐蝕型鋼，優(yōu)選耐大氣腐蝕型鋼的Rel≥455MPa，優(yōu)選為455-485MPa。

根據(jù)本發(fā)明的耐大氣腐蝕型鋼，優(yōu)選耐大氣腐蝕型鋼的Rm≥630MPa，優(yōu)選為630-660MPa。

下面描述根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式生產(chǎn)本發(fā)明的耐大氣腐蝕型鋼的具體實(shí)施步驟，實(shí)施例(即表中本發(fā)明鋼1-4)中按照該步驟生產(chǎn)耐大氣腐蝕型鋼：

主要步驟包括：轉(zhuǎn)爐冶煉和脫氧合金化→LF爐精煉→連鑄→鑄坯 加熱→型鋼軋機(jī)軋制。

每工序的具體操作內(nèi)容如下：

A轉(zhuǎn)爐冶煉和脫氧合金化

采用轉(zhuǎn)爐冶煉鋼水時(shí)，鋼水中C、Si、Mn和Cr的化學(xué)組分控制目標(biāo)為：C 0.01％-0.09％、Si 0.15％-0.35％、Mn 0.30％-0.60％和Cr 3.5％-5.0％(優(yōu)選高于3.5％至5.0％，更優(yōu)選3.6％-5.0％)。此工序僅為控制目標(biāo)，該工序如不能控制在目標(biāo)范圍內(nèi)，后續(xù)LF爐精煉工序還可調(diào)整。

控制鋼水中P≤0.030％、S≤0.020％。

因?yàn)镃u和Ni與O的親和力小，很不容易被氧化，在轉(zhuǎn)爐冶煉工藝加入時(shí)收得率就可達(dá)到100％，因此在轉(zhuǎn)爐工序一步控制到位，即控制Cu和Ni分別在0.30％-0.40％和0.20％-0.30％范圍內(nèi)，后續(xù)不再進(jìn)行調(diào)整。

轉(zhuǎn)爐采用Al脫氧工藝，并控制Als(酸溶鋁)在0.02％-0.05％范圍內(nèi)，控制轉(zhuǎn)爐出鋼液溫度為1550-1580℃。此處控制Als在0.02-0.05％范圍，是考慮到后部LF爐精煉工序和連續(xù)鑄鋼均存在有Als被氧化成Al₂O₃的現(xiàn)象，該兩工序的Als的燒損量一般在0.010％-0.02％范圍內(nèi)，經(jīng)過大量實(shí)踐證明，最后連續(xù)鑄鋼后冷卻后的鑄坯的Als都可在0.01-0.03％范圍內(nèi)。

B LF爐精煉

鋼水在LF爐精煉時(shí)，任選地包括加入鋁丸對鋼渣進(jìn)行還原的步驟，鋁丸加入量為0-1.5kg/噸鋼；

LF爐電加熱后，用碳線、硅鐵、錳鐵和鉻鐵對C、Si、Mn和Cr成分進(jìn)行微量調(diào)整，調(diào)整范圍分別在0.01％-0.09％(C)、0.15％-0.35％(Si)、0.30％-0.60％(Mn)和3.5％-5.0％(優(yōu)選高于3.5％至5.0％，更優(yōu)選3.6％-5.0％)(Cr)內(nèi)。

對C、Si、Mn和Cr微調(diào)后，取樣分析鋼液中Als，調(diào)整Als含量為0.01％-0.03％；如Als低于0.02％，則需要采用加入鋁丸或者喂入鋁線的方法將Als調(diào)整到0.025％左右，可保證連鑄鑄鋼后鑄坯的Als控制在0.01％-0.03％范圍內(nèi)。此處控制Als在0.025％左右，是考慮到后部連續(xù)鑄鋼工序存在有Als被氧化成Al₂O₃的現(xiàn)象，經(jīng)過大量實(shí)踐證明，連續(xù)鑄鋼工序鑄坯Als的氧化在0.005-0.015％范圍內(nèi)。

調(diào)整Als后，加入鈦鐵、鈮鐵和釩氮合金(VN12、VN14和VN16均可)，使鋼水中的Ti控制在0.005％-0.030％范圍內(nèi)，V控制在0.13％-0.15％范圍內(nèi)，Nb控制在0.010％-0.015％范圍內(nèi)，N控制在0.015％-0.020％范圍內(nèi)，控制LF爐出站鋼液溫度為1570-1600℃。

C連鑄

化學(xué)成分(重量百分比)為0.01％-0.09％的C、0.15％-0.35％的Si、0.30％-0.60％的Mn、0.30％-0.40％的Cu、0.20％-0.30％的Ni、3.5％-5.0％(優(yōu)選高于3.5％至5.0％，更優(yōu)選3.6％-5.0％)的Cr、0.13％-0.15％的V、0.005％-0.030％的Ti、0.01％-0.015％的Nb、0.015％-0.020％的N、不大于0.030％的P和不大于0.020％的S的鋼液進(jìn)行連鑄，控制連續(xù)鑄鋼液溫度在1535-1565℃范圍內(nèi)。

鑄坯在連鑄鑄機(jī)上澆鑄成型并冷卻到500-700℃范圍內(nèi)時(shí)，放入緩冷坑中進(jìn)行緩冷，緩冷到室溫后出緩冷坑，緩冷速率為5-100℃/h，優(yōu)選為10-30℃/h。出坑后檢查鑄坯斷面質(zhì)量，均未發(fā)現(xiàn)中心裂紋和孔洞。

本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在緩冷溫度控制中，過高溫度加入緩冷坑，例如800℃以上時(shí)，鑄坯還是奧氏體組織，沒有鐵磁性，不利于鐵磁類吊車的安全操作，因此規(guī)定放入緩冷坑溫度不能高于700℃。通常鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度在400℃左右，在馬氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍，高含鉻的鑄坯即使鋼的冷卻速度沒有達(dá)到發(fā)生馬氏體相變的溫度速度，較快的冷卻速 度也會導(dǎo)致鑄坯表面和內(nèi)部產(chǎn)生大量裂紋，因此，規(guī)定放入緩冷坑的溫度不能低于500℃。

D鑄坯加熱和軋制

高強(qiáng)度高耐大氣腐蝕型鋼鑄坯加熱到1100℃-1250℃后，再進(jìn)行鑄坯到型鋼的軋制，終軋溫度控制在700℃-950℃范圍內(nèi)，最終軋制成的型鋼采用自然空冷的方式，即可得到Rel≥455MPa，Rm≥630MPa，相對腐蝕率(相對于YQ450NQR1高強(qiáng)度耐大氣腐蝕鋼)為60％-65％的高強(qiáng)度高耐大氣腐蝕型鋼。

表1是同工藝條件下生產(chǎn)的本發(fā)明鋼和對比鋼的耐大氣腐蝕性能，強(qiáng)度指標(biāo)，以及鑄坯中心缺陷的對比情況。

表1中的本發(fā)明鋼1、2、3和4是采用前述的“轉(zhuǎn)爐冶煉和脫氧合金化→LF爐精煉→連鑄→鑄坯加熱→型鋼軋機(jī)軋制”工藝生產(chǎn)本發(fā)明鋼的化學(xué)組分，其中，轉(zhuǎn)爐冶煉和脫氧合金化→LF爐精煉→連鑄→鑄坯加熱→型鋼軋機(jī)軋制的主要控制參數(shù)見表2；

表1中的對比鋼1是采用前述的“轉(zhuǎn)爐冶煉和脫氧合金化→LF爐精煉→連鑄→鑄坯加熱→型鋼軋機(jī)軋制”工藝，生產(chǎn)的C、Si、Mn、Cr、Ni和Cu化學(xué)成分與本發(fā)明鋼基本相同的對比鋼；

表1中的對比鋼2是采用前述的“轉(zhuǎn)爐冶煉和脫氧合金化→LF爐精煉→連鑄→鑄坯加熱→型鋼軋機(jī)軋制”工藝，生產(chǎn)的已有的YQ450NQR1高強(qiáng)度耐大氣腐蝕型鋼的化學(xué)成分；

表1中的Rel和Rm的測定方法為GB/T228-2002(金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法)；

表1中相對腐蝕率的試驗(yàn)方法按原鐵道部“TB/T2375-93”(鐵路用耐候鋼周期浸潤腐蝕試驗(yàn)方法)規(guī)定的方法測定，其具體測定參數(shù)為：試驗(yàn)樣加工成60mm×40mm×4mm的矩形，要求最大面的表面粗糙度為 3.2μm；溫度為45±2℃；濕度為：70±5％RH；每一循環(huán)周期為60±3min(其中浸潤時(shí)間為12±1.5min)；循環(huán)周期為75h；烘烤后試樣表面最高溫度為70±10℃；溶液為：(1.0±0.05)×10^-2mol/l NaHSO₃溶液。相對腐蝕率的基礎(chǔ)鋼種選定為YQ450NQR1(對比鋼2)高強(qiáng)度耐大氣腐蝕型鋼，即YQ450NQR1高強(qiáng)度耐大氣腐蝕型鋼的相對腐蝕率為100％。

表1中強(qiáng)度指標(biāo)和相對腐蝕率測定試樣的取樣部位和取樣狀態(tài)為：采用本發(fā)明中所描述工藝和參數(shù)生產(chǎn)出的大型型鋼，型鋼斷面見圖5，并在圖5的c部位(短腿)的1/2處，并延軋制方向取拉伸試驗(yàn)和腐蝕試片樣。

其中，圖1為對比鋼1的連鑄坯(也稱為鑄坯)的斷面圖(未酸蝕)，由圖1可以看出，對比鋼1的中心部位出現(xiàn)30mm的裂紋+孔洞形貌。

其中，圖2為對比鋼1的連鑄坯加熱后采用型鋼軋制一道次后的斷面圖，由圖2可以發(fā)現(xiàn)裂紋出現(xiàn)擴(kuò)展，導(dǎo)致整個(gè)鑄坯報(bào)廢；

其中，圖3為對比鋼2的連鑄坯的斷面圖(酸蝕后)，由于Cr含量低，且其它合金元素總量也低于對比鋼1中化學(xué)成分的合金總量，因此在酸蝕后的連鑄坯斷面中心未發(fā)現(xiàn)裂紋和孔洞。

其中，圖4為本發(fā)明鋼2的連鑄坯斷面圖(酸蝕后)，觀察圖4的形貌，發(fā)現(xiàn)連鑄坯斷面中心(酸蝕后)未發(fā)現(xiàn)中心裂紋和孔洞。

本發(fā)明中酸蝕：按GB266-91執(zhí)行：具體為，低倍試樣加工厚度為18mm，表面用磨床磨制，然后將磨制好的低倍樣放入70℃工業(yè)鹽酸水溶液(工業(yè)鹽酸：水＝1：1)中，酸蝕時(shí)間為15分鐘，然后從鹽酸水溶液中取出，冷卻后觀察表面形貌。

其中，圖5為大型型鋼的橫截面圖，a(表示大型型鋼的中間部位，俗稱腰部)為310mm，b(表示大型型鋼的一個(gè)端部，俗稱長腿)為174mm，c(表示大型型鋼的另一個(gè)端部，俗稱短腿)為125mm，d(表示大型型鋼的 一個(gè)端部，俗稱長腿的厚度)為12mm，e(表示大型型鋼的中間部位，俗稱腰部的厚度)為12mm，f(表示大型型鋼的另一個(gè)端部，俗稱短腿的厚度)為18mm。

表1

由表1的結(jié)果可知，本發(fā)明的鑄坯無中心缺陷，未出現(xiàn)裂紋和孔洞現(xiàn)象， 且本發(fā)明的耐大氣腐蝕型鋼耐大氣腐蝕能力提高，鋼的強(qiáng)度例如Rel和Rm均有較大改善。由此可見，本發(fā)明為耐大氣腐蝕型鋼的規(guī)模生產(chǎn)提供了技術(shù)條件。

表2

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。