一种弱脱氧Q355级耐海水腐蚀钢及其制造方法与流程

一种弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢及其制造方法
技术领域
1.本发明涉及一种钢板及其制造方法，尤其涉及一种低合金钢及其制造方法。


背景技术：

2.众所周知，海洋资源的开发关乎着国家的能源安全和国防安全，针对海洋资源的开发至关重要。而在海洋资源的开拓过程中，常需要设立许多大型的建筑设备，例如大型海洋平台。
3.为了确保所建设的大型海洋平台的耐蚀性和使用寿命，本领域人员通常采用具有耐海水腐蚀性能的钢材进行制造。这种应用在海洋环境中的钢板，除了要求具有良好的低温韧性、低屈强比外，还需要具备优良的耐海水腐蚀性能。
4.当前，现有的耐海水腐蚀钢板的制造成本非常高，其大多均添加有大量的耐蚀合金元素，这种合金设计会大大增加整个工程制造费用和维护成本，并影响推广使用，其并不能适应行业快速发展要求。
5.例如：公开号为cn110157982a，公开日为2019年8月23日，名称为“一种耐海水腐蚀钢板及其生产方法”的中国专利文献，公开了一种耐海水腐蚀钢板及其生产方法，其化学成分按质量百分比为：c 0.08％～0.12、si 0.25％～0.35、mn 1.0％～1.6、p≤0.012、s≤0.008、cr+ni+cu≤1.2、sn：0.025％～0.050、nb+v+ti≤0.05，其余为fe及不可避免的杂质。在该技术方案中，其采用低碳+nb、ti等微合金化处理，并配合添加耐腐蚀元素，配合轧制参数的调控，可以获得高强度、优良的耐海水腐蚀性及焊接性。但是其在化学成分上添加了一定量的cr、ni、cu，虽然能够获得一定的耐海水腐蚀性能和低温韧性，但会增加合金成本。
6.又例如：公开号为cn106498288a，公开日为2017年3月15日，名称为“一种含ti耐海水腐蚀钢带及其制备方法”的中国专利文献，其公开了一种含ti耐海水腐蚀钢带及其制备方法，其化学成分及其质量分数如下：c：0.02～0.15，si：0.2～0.4，mn：0.8～1.5，p：0.07～0.1，s≤0.005，cu：0.2～0.5，ti：0.15～0.4，v：0～0.06，ni：0～0.4，余量为fe及其他不可避免的杂质元素。在该技术方案中，该发明钢带成分独特，且具有良好的腐蚀性和抗腐蚀疲劳性能，其所采用的制备方法不需回火，可热轧态供货，钢板的屈服强度在435mpa以上，抗拉强度在540mpa以上，延伸率大于35％，-40℃夏比冲击功大于48j。但是，这在该技术方案中，其在化学成分上添加了一定量的cu、ni、ti、v，虽然能够获得较好的耐海水腐蚀性能和低温韧性，但会增加合金成本。
7.再例如：公开号为cn106756593a，公开日为2017年5月31日，名称为“一种耐海水腐蚀钢及其制造方法”的中国专利文献，公开了一种耐海水腐蚀钢及其制造方法，其化学成分及重量百分比为，c：0.04～0.07、si：0.30～0.40、mn：0.60～0.90、p≤0.015、s≤0.005、cu：0.20～0.30、cr：0.80～1.00、mo：0.15～0.25、nb：0.01～0.02、ti：0.01～0.03、al：0.02～0.06、ca：0.002～0.006，其余为fe及其它不可避免的杂质元素。在该技术方案中，其采用了低c、低mn的化学成分设计，并添加了一定量的cu、cr、mo、nb、ti，其虽然能够获得一定的耐海水腐蚀性能和低温韧性，但会导致合金成本增加。


技术实现要素：

8.本发明的目的之一在于提供一种弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢，该钢板采用了合理的化学成分设计，其在控制较低制造成本的同时，还可以获得有优良的耐海水腐蚀性能。该钢板在室温下的屈服强度≥345mpa，抗拉强度为470～630mpa，延伸率≥22％，且-20℃冲击功kv2≥120j，硬度≤200hbw，其在饱和nacl水溶液中测得的年腐蚀速率≤1.3mm/年，可以用于制备海洋平台结构件、海洋环境结构件，具有十分重要的现实意义。
9.为了实现上述目的，本发明提供了一种弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢，其含有fe和不可避免的杂质元素，其还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：
10.c：0.05～0.15％，0＜si≤0.15％，mn：0.80～1.50％，p：0.030～0.080％，cr：0.20～0.80％，nb：0.010～0.050％，ti：0.010～0.020％，o：0.010～0.025％，ce：0.020～0.040％，0＜als≤0.010％。
11.进一步地，在本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢中，其各化学元素质量百分含量为：
12.c：0.05～0.15％，0＜si≤0.15％，mn：0.80～1.50％，p：0.030～0.080％，cr：0.20～0.80％，nb：0.010～0.050％，ti：0.010～0.020％，o：0.010～0.025％，ce：0.020～0.040％，0＜als≤0.010％；余量为fe和不可避免的杂质元素。
13.在设计时，发明人考虑到本发明钢材主要是期望获得优异的强韧性和耐海水腐蚀性能，因此，在实际冶炼炼钢时，需要精确控制钢水的氧含量，同时去除高氧含量产生的大尺寸夹杂物，进而减少连铸过程中铸坯表层气孔等缺陷。
14.基于这种考虑，在化学成分设计时，发明人合理地设计了c、mn、nb、cr元素的含量以保证钢材的强度、韧性，同时还严格控制了p、cr、o、ce元素的含量，来提高钢的耐海水腐蚀性能。
15.在本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢中，各化学元素的设计原理如下所述：
16.c：在本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢中，c是提高钢材强度最有效的元素。随着钢中c元素含量的增加，钢中的fe3c增加，也会使钢材的淬硬性增加，从而提高钢的屈服强度和抗拉强度。但需要注意的是，在冶炼过程中，钢中的c元素会和o元素发生反应，并存在c、o平衡。因此，为了确保钢中o元素的含量，并确保钢材的性能，在本发明中，将c元素的质量百分含量控制在0.05～0.15％之间。
17.si：在本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢中，si元素与c的亲和力很弱，其在钢中并不与c元素化合，但si元素能够溶入铁素体中，并产生固溶强化作用，使得铁素体的强度和硬度提高，但其同时也会致使钢材的塑性和韧性有所下降。si元素虽然对材料的强度有一定帮助，但si元素也会促进岛状马氏体形成，对焊接热影响区韧性有害，可见钢中si元素的添加量也不宜过高。此外，si作为脱氧剂，其脱氧能力强于mn，当钢中si元素含量增大时，还会导致钢中o含量下降。因此，在本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢中，将si元素的质量百分含量控制为0＜si≤0.15％。
18.mn：在本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢中，mn元素与c的亲和力较强，其是扩大奥氏体相区、细化晶粒和保证综合性能以及提高淬透性的有效元素，且并不会恶化钢材的变形能力。须知，钢中加入1％的mn元素约可提高钢材抗拉强度100mpa。但mn同时也
是一种易偏析的元素，当偏析区mn、c含量达到一定比例时，在钢材生产和焊接过程中会产生马氏体相，该相会表现出很高的硬度，对设备焊接性能有较大影响。因此，在设计该钢时限制mn元素的含量不大于1.50％。由此，考虑到钢材的强度范围，在本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢中，将mn元素的质量百分含量控制在0.80～1.50％之间。
19.p：在本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢中，p在钢中固溶强化和冷作硬化作用很强，其能够作为合金元素加入钢中，并提高钢材的强度和耐大气腐蚀性能，但同时也会降低钢材的冷冲压性能。在实际使用时，钢中的p在海洋大气腐蚀过程中形成的磷酸根离子能够和fe
3+
反应，生成一种不溶性γ-fe2o4和fepo4·
h2o混合物薄膜，并造成金属离子化受阻，从而减缓金属腐蚀。同时，磷在钢中主要以固溶态及磷化物(fe2p、fe3p等)状态存在，虽然能提高钢的强度和硬度，但最大的害处是偏析严重，增加回火脆性，显著降低钢的塑性和韧性。基于此，综合考虑，在本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢中，将p元素的质量百分含量严格控制在0.030～0.080％之间。
20.cr：在本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢中，cr是耐腐蚀钢中常用的元素。在形成的腐蚀膜中，对比普通碳钢和低合金钢，cr元素的富集能够提高腐蚀膜的稳定性，并能够有效延缓腐蚀恶化。基于此，考虑到合金成本和使用要求，在本发明中，将cr元素的质量百分含量控制在0.20～0.80％之间。
21.nb：在本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢中，nb是显著提高奥氏体动态再结晶的元素，其能够有效细化基体晶粒，并能够在轧制过程中配合大压下量显著地细化奥氏体晶粒。钢中添加适量的nb元素，可以有效细化晶粒，并能够同时提高钢板的强度、低温韧性水平。但需要注意的是，nb元素也不宜过量添加，钢中nb含量过多会造成第二相粒子尺寸增大，并会对钢材的焊接性能产生影响。因此，在本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢中，将nb元素的质量百分含量控制在0.010～0.050％之间。
22.ti：在本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢中，ti是一种强烈的碳化物和氮化物形成元素，ti元素在钢中配合形成的tin、ti(cn)等粒子非常稳定，其能够在形核时有效地阻止晶粒长大，因此能够细化晶粒，提高钢板的强度和韧性。但是，ti对强度贡献不及nb明显，同时过多的ti所形成的碳化物也会降低钢板的低温韧性。因此，考虑钢板强韧性要求及与其他元素配合，在本发明中，将ti元素的质量百分含量控制在0.010～0.020％之间。
23.o：在本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢中，必须严格控制钢中o元素的含量，o在钢中一般作为有害气体元素，钢中o含量过高时容易生成较多的含氧夹杂物，并在连铸时造成表面气孔等缺陷。但需要注意的是，钢中存在一定量的o时，能够使夹杂物长度缩短，并呈椭球状或颗粒状，进而减少夹杂物尖端应力集中，降低点蚀风险。同时，钢中溶解o含量高时，还会提高基体的热力学稳定性，也有利于提升钢板耐蚀性。基于此，综合考虑o元素含量对钢材性能的影响，在本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢中，将o元素的质量百分含量严格控制在0.010～0.025％之间。
24.ce：在本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢中，ce在钢中以ce2o2s、ce3s4和ces的形式存在，其能够形成中心为al2o3、tio、mno和sio2，表面为ce2o2s、ce2s3或ces的非金属夹杂物，其在腐蚀过程中形成的腐蚀产物能够抑制腐蚀的继续发展。但钢中ce含量同样不宜过高，如果稀土ce的含量过高，则很容易形成稀土夹杂物聚集，不利于钢板低温韧性水平。基于此，在本发明中，将ce元素的质量百分含量控制在0.020～0.040％之间。
25.als：在本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢中，al在奥氏体中的最大溶解度约0.6％，它溶入到奥氏体后仅能微弱地增大材料的淬透性。在设计时，钢中al元素的含量不宜过高，当钢中al元素的含量偏高时，则易导致钢中夹杂增多，并对钢材的韧性产生不利影响，降低钢材的淬硬性和韧性，提高钢中带状组织级别。同时，al还是钢中的强脱氧元素，钢中al元素的含量增多后，还会显著降低钢中o含量。因此，在本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢中，必须严格控制als的含量，将钢中als含量控制为0＜als≤0.010％。
26.进一步地，在本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢中，在不可避免的杂质元素中，s≤0.002％。
27.在上述技术方案中，s是本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢中的杂质元素，在技术条件允许情况下，为了获得性能更好且质量更优的钢材，应尽可能降低钢中杂质元素的含量。
28.在本发明中，s元素对于钢材的应力腐蚀开裂稳定性有害，随着钢中s元素含量的增加，钢材的稳定性也会急剧恶化。此外，硫化物夹杂物还是氢的积聚点，其会导致金属形成有缺陷的组织。另外，硫也是吸附氢的促进剂，不利于钢材的性能。因此，在本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢中，需要严格控制钢中s含量，控制s元素的质量百分含量满足：s≤0.002％。
29.进一步地，在本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢中，各化学元素满足下述各公式的至少其中之一：
30.3≤si/o≤10；
31.8≤mn/si≤20；
32.cev≤0.43，其中cev＝c+mn/6+(cr+mo+v)/5+(ni+cu)/15，式中各化学元素代入其质量百分含量百分号前的数值。
33.在本发明上述的技术方案中，本发明在控制钢中单一化学元素质量百分含量的同时，还可以控制si、o元素满足3≤si/o≤10这一限定关系，其中上述元素均代入该元素质量百分含量百分号前的数值。该限定关系可以确保钢在冶炼过程中si弱脱氧的效果。
34.相应地，本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢在控制钢中单一化学元素质量百分含量的同时，还可以控制mn、si元素满足8≤mn/si≤20这一限定关系，式中各化学元素代入其质量百分含量百分号前的数值。该限定关系可以确保钢在冶炼过程中si、mn含量范围，保证弱脱氧效果和si、mn对钢板强度的贡献。
35.此外，在化学成分设计时，本发明还可以进一步控制cev≤0.43，以确保钢板焊接性，减少焊接裂纹倾向。
36.进一步地，在本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢中，其微观组织为铁素体+珠光体，其中铁素体的相比例在60％以上。
37.进一步地，在本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢中，其具有复合夹杂物，所述复合夹杂物的中心为al2o3、tio、mno和sio2，表面为ce2o2s、ce2s3或ces。
38.进一步地，在本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢中，其性能满足：室温下的屈服强度≥345mpa，抗拉强度为470～630mpa，延伸率≥22％；-20℃冲击功kv2≥120j；硬度≤200hbw，在饱和nacl水溶液中测得的年腐蚀速率≤1.3mm/年。
39.进一步地，在本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢中，其室温下的屈服强度
≥355mpa。
40.相应地，本发明的另一目的在于提供本发明上述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢的制造方法，该制造方法对工艺进行了优化设计，其制造成本较低，采用该制造方法所获得的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢在优异力学性能的同时，还具有良好的耐海洋大气腐蚀性能。
41.为了实现上述目的，本发明提出了上述弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢的制造方法，其包括步骤：
42.(1)冶炼：铁水预处理，转炉冶炼，氩气保护和lf炉处理；
43.(2)连铸，浇注后进行铸坯堆垛缓冷；
44.(3)加热；
45.(4)轧制：控制粗轧开轧温度不小于1000℃，粗轧终轧温度不小于950℃，中间坯厚度为成品厚度的3～5倍，精轧开轧温度不大于900℃，精轧终轧温度为700℃～800℃；
46.(5)冷却：控制开冷温度≥680℃，冷速≤10℃/s，返红温度≤600℃。
47.本发明基于优化设计的化学成分，进一步地优化设计了一种合理的制造方法。在该制造方法中，针对加热后的铸坯，采用了控轧控冷(tmcp)工艺，并对控轧控冷(tmcp)工艺的工艺参数进行了严格控制，以得到稳定的铁素体+珠光体组织，进而确保钢材获得良好的强度、韧性以及耐海洋大气腐蚀性能。
48.本发明的控制控冷(tmcp)工艺具体包括上述步骤(4)和步骤(5)的轧制工艺和冷却工艺。其中，在粗轧时，根据成品钢板厚度，可以精确控制本阶段轧制结束时的中间坯厚度。而在精轧时，待温避开奥氏体部分再结晶区温度后，方才开始奥氏体未再结晶区控制轧制，此时奥氏体未再结晶区的轧制有足够的压缩比，使得变形奥氏体中产生高畸变的变形积累，形成大量形变带和高密度位错。完成精轧终轧后，形变位错将发生回复和多边形化，从而细化组织，提高钢板的强度和韧性。
49.这种轧制工艺能够保证钢板强度和韧性达到设计要求，因此综合考虑，在本发明步骤(4)的轧制工艺中，控制粗轧开轧温度不小于1000℃，粗轧终轧温度不小于950℃，精轧开轧温度不大于900℃，精轧终轧温度为700℃～800℃。同时，为了保证晶粒得到足够的压下，将中间坯厚度定为成品厚度的3～5倍。
50.相应地，根据本发明钢种强度等级要求，在工艺设定的轧制变形条件下，钢种硬度随冷却速率的增加而增加。因此，在本发明中，以钢板的统计平均硬度设计为200hbw作为目标硬度值，可以获得本发明钢材理想硬度水平的冷却速率应小于等于10℃/s，在此条件下，钢板的微观组织为铁素体+珠光体，且铁素体的相比例在60％以上。因此，在上述步骤(5)的冷却步骤中，需要严格控制冷速≤10℃/s。
51.此外，需要说明的是，在本发明步骤(1)的冶炼过程中，可以具体采用铁水脱硫技术进行铁水预处理，而后再采用转炉冶炼，转炉顶底吹炼，并在转炉进行si-mn脱氧处理，从而对含氧夹杂物进行变性，有效改变夹杂物形状，进而提高钢材的耐点蚀性能。
52.同时，完成转炉冶炼后，需进行氩气保护和lf炉处理，在lf加热炉处理中，可以根据高氧下合金元素的损耗进行成分微调，但要避免钢液扰动时间过长，防止氧的外逸，造成钢中氧含量达不到目标值。
53.相应地，在上述步骤(2)中，冶炼后的钢水，需进行连铸处理，以获得铸坯。在连铸过程中，添加稀土丝，以进行夹杂物变性处理，并在浇注后进行铸坯堆垛缓冷。
54.进一步地，在本发明所述的制造方法中，在步骤(3)中，控制加热温度为1100～1200℃，控制加热速率为8～15min/cm。
55.在本发明的上述技术方案中，由于本发明钢材的合金含量很低，故而在步骤(3)的加热过程中，铸坯可以优选的采用低温加热，并控制加热温度为1100～1200℃，控制加热速率为8～15min/cm，以在确保铸坯温度均匀下，还可以减少铸坯氧化铁皮，提高铸坯表面质量。
56.进一步地，在本发明所述的制造方法中，在步骤(4)中，控制粗轧的道次压下率≥12％，精轧的道次压下率≥10％，精轧最后三道次压下率≥30％，精轧的总压下率≥50％。
57.进一步地，在本发明所述的制造方法中，对于成品厚度为6～16mm的钢板，在步骤(4)中，控制粗轧开轧温度不小于1000℃，粗轧终轧温度不小于950℃，中间坯厚度为40～60mm，精轧开轧温度不大于900℃，精轧道次为6～8次，精轧终轧温度为750℃～800℃；在步骤(5)中，控制开冷温度≥700℃，冷速≤10℃/s，返红温度≤600℃。
58.进一步地，在本发明所述的制造方法中，对于成品厚度在16mm以上至30mm的钢板，在步骤(4)中，控制粗轧开轧温度不小于1000℃，粗轧终轧温度不小于950℃，中间坯厚度为60～90mm，精轧开轧温度不大于880℃，精轧道次为5～6次，精轧终轧温度为700℃～750℃；在步骤(5)中，控制开冷温度≥680℃，冷速≤7℃/s，返红温度≤580℃。
59.本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢及其制造方法相较于现有技术具有如下所述的优点以及有益效果：
60.现有的耐海水腐蚀钢的耐蚀合金含量大多较高，制造成本较高，整个工程制造费用和维护高，不能适应行业快速发展要求。因此，为克服已有技术之不足，本发明采用了合理的化学成分设计，并配合可行的生产工艺，设计研发一种了弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢，其制造成本较低，且可以适合大生产操作，满足市场需求，具有经济环保的重大意义。
61.本发明在化学元素成分设计时，采用了低c、低si、高p、高o的设计，并控制添加了一定量的mn、cr、nb、ti、ce元素，严格控制杂质元素s的含量，以使得钢材获得优良的耐海水腐蚀性能。相应地，在制造工艺设计时，发明人合理地采用了控轧控冷(tmcp)工艺，以保证钢材获得良好的强度和韧性，得到稳定的铁素体+珠光体组织。
62.基于这种设计，本发明最终制备的钢材在具备良好强韧性的同时，还具有优良的耐海水腐蚀性能，其在室温下的屈服强度≥345mpa，抗拉强度为470～630mpa，延伸率≥22％；-20℃冲击功kv2≥120j；硬度≤200hbw，在饱和nacl水溶液中测得的年腐蚀速率≤1.3mm/年。
63.由此可见，本发明通过成分设计、夹杂物控制、轧制和冷却，可以在控制较低制造成本的同时，获得具有良好耐海洋大气腐蚀性能的钢材。该弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢的生产工艺简便可行，且适合大生产操作，其可用于制造各类大型海洋平台结构件和海洋气候环境建筑结构件，并满足市场需求，具有十分重要的现实意义。
附图说明
64.图1为实施例3的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢在200倍光学电子显微镜下的金相组织照片。
具体实施方式
65.下面将结合具体的实施例和说明书附图对本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢及其制造方法做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。
66.实施例1-6和对比例1-2
67.本发明所述实施例1-6的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢均采用以下步骤制得：
68.(1)按照表1-1和表1-2所示的化学成分进行冶炼：依次进行铁水脱硫预处理，转炉冶炼，氩气保护和lf炉处理。
69.(2)连铸：连铸时添加稀土丝，并在浇注后进行铸坯堆垛缓冷。
70.(3)加热：控制加热温度为1100～1200℃，控制加热速率为8～15min/cm。
71.(4)轧制：控制粗轧开轧温度不小于1000℃，控制粗轧终轧温度不小于950℃，控制中间坯厚度为成品厚度的3～5倍，控制精轧开轧温度不大于900℃，控制精轧终轧温度为700℃～800℃，并控制粗轧的道次压下率≥12％，精轧的道次压下率≥10％，精轧最后三道次压下率≥30％，精轧的总压下率≥50％。
72.其中，对于成品厚度为6～16mm的钢板，可以优选地控制粗轧开轧温度不小于1000℃，控制粗轧终轧温度不小于950℃，控制中间坯厚度为40～60mm，控制精轧开轧温度不大于900℃，控制精轧道次为6～8次，控制精轧终轧温度为750℃～800℃。
73.对于成品厚度在16mm以上至30mm的钢板，可以优选地控制粗轧开轧温度不小于1000℃，控制粗轧终轧温度不小于950℃，控制中间坯厚度为60～90mm，控制精轧开轧温度不大于880℃，控制精轧道次为5～6次，控制精轧终轧温度为700℃～750℃。
74.(5)冷却：控制开冷温度≥680℃，冷速≤10℃/s，返红温度≤600℃。其中，对于成品厚度为6～16mm的钢板，可以优选地控制开冷温度≥700℃，并具体控制弱冷区上水量为50l/s，弱冷区下水量为100l/s，强冷区上水量为100l/s，强冷区下水量为400l/s，辊速为0.7m/s，冷速≤10℃/s，返红温度≤600℃；对于成品厚度在16mm以上至30mm的钢板，可以优选地控制开冷温度≥680℃，并具体控制弱冷区上水量为60l/s，弱冷区下水量为100l/s，强冷区上水量为120l/s，强冷区下水量为400l/s，辊速为0.7m/s，冷速≤7℃/s，返红温度≤580℃。
75.(6)正火：控制正火温度为870～940℃，控制保温时间为(20～40min)+t
×
1min/mm，其中t表示板厚，其单位参量为mm。
76.需要说明的是，在实际试验时，在完成上述步骤(1)-(5)的工艺之后，可以对获得的实施例1-6的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢进行一步进行探伤、精整及检验。在本发明中，实施例1-6的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢的化学成分设计以及相关工艺均满足本发明设计规范要求。
77.相应地，为了证明本发明的优越性，发明人还进一步地设置了两个对比例，即对比例1-2，不同于实施例1-6所采用的控轧控冷(tmcp)工艺，对比例1-2的对比钢板采用的是热轧工艺进行轧制制备的，且对比例1-2在化学成分设计以及相关工艺中均存在不满足本发明设计要求的参数。
78.表1-1和表1-2列出了实施例1-6的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢和对比例1-2的对比钢板的各化学元素的质量百分配比。
79.表1-1.(wt％，余量为fe和除s以外其他不可避免的杂质)
[0080][0081]
表1-2.
[0082]
编号si/omn/sicev实施例11080.37实施例29120.38实施例35110.43实施例44150.42实施例53190.41实施例63180.42对比例1———对比例2———
[0083]
注：上表中，cev＝c+mn/6+(cr+mo+v)/5+(ni+cu)/15，式中各化学元素代入其质量百分含量百分号前的数值。
[0084]
表2-1和表2-2列出了实施例1-6的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢和对比例1-2的对比钢板的具体工艺参数。
[0085]
表2-1.
[0086][0087]
表2-2.
[0088][0089]
将通过上述工艺步骤得到的成品实施例1-6的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢和对比例1-2的对比钢板分别取样，并对各实施例和对比例的钢材进行观察和分析，观察得到实施例1-6的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢的微观组织均为微观组织为铁素体+珠光体，且铁素体的相比例在60％以上。
[0090]
此外，在实施例1-6的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢和对比例1-2的对比钢板中，均含有复合夹杂物，发明人对各实施例和对比例中的复合夹杂物进行了检测，并将所得的复合夹杂物检测结果列于下述表3之中。
[0091]
表3列出了实施例1-6的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢和对比例1-2的对比钢板的复合夹杂物检测结果。
[0092]
表3.
[0093][0094]
如表3所示，观察实施例1-6的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢和对比例1-2的对比钢板的复合夹杂物可以看出。相较于对比例1-2，实施例1-6中夹杂物的等级较低，尺寸较小，提高了钢板耐蚀性能。
[0095]
通过对成品实施例1-6的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢的夹杂物观察可知，实施例1-6的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢的复合夹杂物的中心为al2o3、tio、mno和sio2，表面为ce2o2s、ce2s3或ces，这种复合的夹杂物耐点蚀性能较好。
[0096]
相应地，完成上述微观组织的观察后，还需进一步对各实施例和对比例的钢材的
力学性能进行检测，以获得各实施例和对比例钢材的性能，相关力学性能检测结果列于表4中。
[0097]
相关性能检测手段如下所述：
[0098]
(1)拉伸试验：拉伸试验在室温下按照gb/t228.1《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》进行，以测试获得各实施例和对比例钢材在室温下的屈服强度、抗拉强度和延伸率数值。
[0099]
(2)冲击试验：冲击试验按照gb/t 229《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》进行，测试各实施例和对比例钢材在-20℃下的横向冲击性能kv2数值。
[0100]
(3)硬度测试：硬度试验按照gb/t 231.1《金属材料布氏硬度试验第1部分：试验方法》进行，以获得各实施例和对比例钢材的硬度。
[0101]
(4)耐海洋大气腐蚀性能测试：腐蚀试验按照tb/t 2375《铁路用耐候钢周期浸润腐蚀试验方法》进行，以获得各实施例和对比例的钢材在周浸加速腐蚀试验腐蚀速率测试，从而获得年腐蚀速率。
[0102]
表4列出了实施例1-6的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢和对比例1-2的对比钢板的观察结果和力学性能检测结果。
[0103]
表4.
[0104][0105]
从表4可以看出，相较于对比例1-2的对比钢板，实施例1-6的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢的综合性能明显更优，特别是耐腐蚀性能更优。
[0106]
本发明所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢在室温下的屈服强度在410-450mpa之间，抗拉强度在520～560mpa之间，延伸率在27-30％之间，-20℃冲击功kv2在120-210j之间，硬度在170-190hbw之间，在饱和nacl水溶液中测得的年腐蚀速率在1.10-1.20mm/年之间。
[0107]
由此可见，本发明的这种钢材在具有良好的力学性能的同时，均具有优良的耐海水腐蚀性能，其可用于制造各类大型海洋平台结构件和海洋大气环境建筑结构件，并满足市场需求，具有十分重要的现实意义。
[0108]
图1为实施例3的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢在200倍光学电子显微镜下的金相组织照片。
[0109]
如图1所示，在该实施方式中，实施例3的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢的金相组织为铁素体+珠光体，其铁素体的相比例在60％以上。相应地，在该实施方式中，钢中还具有复
合夹杂物，该复合夹杂物的中心为al2o3、tio、mno和sio2，表面为ce2o2s、ce2s3或ces。
[0110]
需要说明的是，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。
[0111]
还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢，其含有fe和不可避免的杂质元素，其特征在于，其还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：c：0.05～0.15％，0＜si≤0.15％，mn：0.80～1.50％，p：0.030～0.080％，cr：0.20～0.80％，nb：0.010～0.050％，ti：0.010～0.020％，o：0.010～0.025％，ce：0.020～0.040％，0＜als≤0.010％。2.如权利要求1所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢，其特征在于，其各化学元素质量百分含量为：c：0.05～0.15％，0＜si≤0.15％，mn：0.80～1.50％，p：0.030～0.080％，cr：0.20～0.80％，nb：0.010～0.050％，ti：0.010～0.020％，o：0.010～0.025％，ce：0.020～0.040％，0＜als≤0.010％；余量为fe和不可避免的杂质元素。3.如权利要求1或2所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢，其特征在于，在不可避免的杂质元素中，s≤0.002％。4.如权利要求1或2所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢，其特征在于，各化学元素满足下述各公式的至少其中之一：3≤si/o≤10；8≤mn/si≤20；cev≤0.43，其中cev＝c+mn/6+(cr+mo+v)/5+(ni+cu)/15，式中各化学元素代入其质量百分含量百分号前的数值。5.如权利要求1或2所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢，其特征在于，其微观组织为铁素体+珠光体，其中铁素体的相比例在60％以上。6.如权利要求1或2所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢，其特征在于，其具有复合夹杂物，所述复合夹杂物的中心为al2o3、tio、mno和sio2，表面为ce2o2s、ce2s3或ces。7.如权利要求1或2所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢，其特征在于，其性能满足：室温下的屈服强度≥345mpa，抗拉强度为470～630mpa，延伸率≥22％；-20℃冲击功kv2≥120j；硬度≤200hbw，在饱和nacl水溶液中测得的年腐蚀速率≤1.3mm/年。8.如权利要求7所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢，其特征在于，其室温下的屈服强度≥355mpa。9.如权利要求1-8中任意一项所述的弱脱氧q355级耐海水腐蚀钢的制造方法，其特征在于，其包括步骤：(1)冶炼：铁水预处理，转炉冶炼，氩气保护和lf炉处理；(2)连铸，浇注后进行铸坯堆垛缓冷；(3)加热；(4)轧制：控制粗轧开轧温度不小于1000℃，粗轧终轧温度不小于950℃，中间坯厚度为成品厚度的3～5倍，精轧开轧温度不大于900℃，精轧终轧温度为700℃～800℃；(5)冷却：控制开冷温度≥680℃，冷速≤10℃/s，返红温度≤600℃。10.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于，在步骤(3)中，控制加热温度为1100～1200℃，控制加热速率为8～15min/cm。11.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于，在步骤(4)中，控制粗轧的道次压下率≥12％，精轧的道次压下率≥10％，精轧最后三道次压下率≥30％，精轧总压下率≥50％。
12.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于，对于成品厚度为6～16mm的钢板，在步骤(4)中，控制粗轧开轧温度不小于1000℃，粗轧终轧温度不小于950℃，中间坯厚度为40～60mm，精轧开轧温度不大于900℃，精轧道次为6～8次，精轧终轧温度为750℃～800℃；在步骤(5)中，控制开冷温度≥700℃，冷速≤10℃/s，返红温度≤600℃。13.如权利要求9所述的制造方法，其特征在于，对于成品厚度在16mm以上至30mm的钢板，在步骤(4)中，控制粗轧开轧温度不小于1000℃，粗轧终轧温度不小于950℃，中间坯厚度为60～90mm，精轧开轧温度不大于880℃，精轧道次为5～6次，精轧终轧温度为700℃～750℃；在步骤(5)中，控制开冷温度≥680℃，冷速≤7℃/s，返红温度≤580℃。

技术总结
本发明公开了一种弱脱氧Q355级耐海水腐蚀钢，其含有Fe和不可避免的杂质元素，其还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：C：0.05～0.15％，0＜Si≤0.15％，Mn：0.80～1.50％，P：0.030～0.080％，Cr：0.20～0.80％，Nb：0.010～0.050％，Ti：0.010～0.020％，O：0.010～0.025％，Ce：0.020～0.040％，0＜Als≤0.010％。相应地，本发明还公开了上述弱脱氧Q355级耐海水腐蚀钢的制造方法，其包括步骤：(1)冶炼：铁水预处理，转炉冶炼，氩气保护和LF炉处理；(2)连铸，浇注后进行铸坯堆垛缓冷；(3)加热；(4)轧制：控制粗轧开轧温度不小于1000℃，粗轧终轧温度不小于950℃，中间坯厚度为成品厚度的3～5倍，精轧开轧温度不大于900℃，精轧终轧温度为700℃～800℃；(5)冷却：控制开冷温度≥680℃，冷速≤10℃/s，返红温度≤600℃。返红温度≤600℃。返红温度≤600℃。


技术研发人员：刘文斌 李书瑞 杨秀利 王宪军 卜勇
受保护的技术使用者：宝山钢铁股份有限公司
技术研发日：2022.03.25
技术公布日：2023/10/7