本发明涉及一种Q420级热轧耐候角钢的制备方法，属于冶金领域。
背景技术：
：我国输电线路铁塔长期以来主要选用热轧角钢型材，辅以少量钢管作为塔材，钢材的品种以Q235B、Q345B/C和Q420B/C为主。近年来，在国家电网公司的大力推动下，高强钢、钢管塔在输电线路杆塔中已广泛应用，高强螺栓、冷弯钢以及复合材料的应用也已进入逐渐探索使用阶段。采用碳钢和低合金结构钢的输电铁塔在制造过程中，应用热镀锌进行防腐。镀锌防腐需要有专门的除锈、酸洗、镀锌工序，使铁塔制造成本增加，而且污染环境。随着电网建设水平的不断提高以及同塔多回路、紧凑型线路、多分裂大截面导线等输电新技术的应用，使得杆塔载荷越来越大，铁塔自重越来越大(从单基塔重1-2吨发展到最大单基塔重5000多吨)，镀锌防腐特有的除锈、酸洗、镀锌工序而造成的材料浪费、维护成本增加、环境污染问题迫切的需要解决。应用节能、环保的新材料、新工艺和新技术，是电网建设和发展的必然趋势。耐候钢具有绿色、环保、节能、寿命长等特性，在箱罐、车辆、建筑、桥梁等领域得到广泛的应用。耐候钢通过加入P、Cu、Cr、Ni等合金元素提高钢材的耐腐蚀性能。耐候钢在使用过程中，钢板表面与腐蚀大气接触，经过电化学作用，P、Cu、Cr、Ni等元素在钢板表面富集，并与空气中的氧气以及水分反应，在耐候钢表面生成致密的非晶态尖晶石氧化物，保护钢材基体，防止腐蚀气氛进一步腐蚀钢材基体，达到较高的耐大气腐蚀性能，其耐蚀性是碳结构钢的4-8倍，并且由于其具有较高强度，且价格合理，成本远低于不锈钢，因此应用前景广阔。在输电线路应用耐候钢铁塔，可以减少环境污染，降低钢耗和加工成本，具有显著的经济效益和社会效益。中国电力科学研究院冷弯耐候角钢进行研究和试点应用。研究结果表明，在输电线路铁塔中采用耐候型冷弯型钢可以节省钢材用量，减少环境污染，取得了显著的经济效益和社会效益。我国第一基耐候型冷弯型钢输电铁塔已在220kV厦门梧稆-内官线路输电铁塔试点应用工程成功建设投运。但冷弯型耐候角钢在实际加工使用过程中，经常出现两类缺陷。一类为切割分层缺陷，热轧耐候钢板在冷切割时，切割断口出现分层，分层位置在热卷板厚度方向的中心位置。此类缺陷使得钢板在后续的使用过程中受到影响，其耐腐蚀性能以及焊接性能降低。另一类缺陷是90°冷弯开裂，热轧耐候钢板在冷弯变形后，弯角处出现开裂，导致耐候冷弯角钢输电铁塔无法大规模展开应用。另外，需经过冷弯成型工艺，增加成本，且难以冷弯成型大规格角钢。为避免冷弯型耐候角钢的缺点，有必要开发热轧耐候角钢，以满足输电线路铁塔的需要。技术实现要素：为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种Q420级热轧耐候角钢的制备方法，依照该方法所制备处的角钢能够应用到铁塔中。本发明所采用的技术方案为：一种Q420级热轧耐候角钢的制备方法，包括以下步骤：钢坯冶炼：采用铁水深脱硫、转炉冶炼、挡渣出钢和吹氩制得钢坯，钢坯在冶炼过程中添加以下重量百分比的细化晶粒合金元素，碳C：≤0.2％，硅Si：≤0.55％，锰Mn：0.5％-2％，磷P：≤0.1％，铬Cr：0.4％-0.8％，镍Ni：0.3％-0.5％，铜Cu：0.2％-0.4％，铌Nb：0.01％-0.1％，钒V：0.01％-0.1％，钛Ti：0.01％-0.05％，铝Als：≥0.015％；钢坯轧制：开轧温度≥1120℃，终轧温度：800℃-840℃；钢坯冷却：冷却方式空冷，得到Q420级热轧耐候角钢；校直角钢：校直温度≤60℃。所述钢坯冶炼步骤中经过铁水深脱硫处理后硫的重量百分比控制在0.015％以下。所述钢坯压制步骤包括粗轧阶段和精轧阶段。在钢坯冶炼步骤中，添加以下重量百分比的细化晶粒合金元素，碳C：0.063％，硅Si：0.24％，锰Mn：1.38％，磷P：0.014％，铬Cr：0.47％，镍Ni：0.35％，铜Cu：0.34％，铌Nb：0.04％，钒V：0.02％，钛Ti：0.018％，铝Als：0.035％。在钢坯冶炼步骤中，添加以下重量百分比的细化晶粒合金元素，碳C：0.08％，硅Si：0.22％，锰Mn：1.39％，磷P：0.01％，铬Cr：0.47％，镍Ni：0.39％，铜Cu：0.34％，铌Nb：0.04％，钒V：0.03％，钛Ti：0.016％，铝Als：0.037％。所述钢坯冶炼步骤中经过铁水深脱硫处理后硫的重量百分比为0.002％。本发明的有益效果：钢坯中的硫对耐候性起不良作用，因而应尽量降低钢坯中的硫含量，本申请通过铁水深脱硫处理尽量降低钢坯中的硫的含量，但是即使通过以上处理依然不能完全去除钢坯中的硫，因而通过添加铜，铜和硫能够生成难溶的硫化物，因而铜能够抵消钢坯中硫的有害作用磷和铜联合加入钢坯中，能够显示出复合效应，在大气腐蚀条件下，钢中的磷是阳极去极化剂，它在钢中能使钢的均匀溶解和Fe2+的氧化速率，有助于在钢表面形成均匀的FeOOH锈层，促进生成非晶态羟基氧化铁FeOx(OH)3-2x致密保护膜，从而增大了电阻，成为腐蚀介质进入钢基的保护屏障，使钢坯内部免遭大气腐蚀。当磷形成PO43-时还起到缓蚀作用。但磷在热处理条件下固溶性高、扩散性差，导致磷在奥氏体晶界处偏聚，严重影响钢的韧性，使钢脆化。考虑到磷含量的增加能显著的提高耐候钢的耐蚀性，然而随着磷含量的提高，导致钢容易脆断，因而本申请中将磷的含量控制在0.1％以下。铬元素能在钢表面形成致密的氧化膜，提高钢坯的钝化能力。当铬与铜同时加入钢中时，效果尤为明显。铬含量提高利于细化α-FeOOH，当锈层/金属界面的α-FeOOH中铬含量超过5％时，能有效抑制腐蚀性阴离子，特别是氯离子的侵入。添加铬元素还可以阻止干湿交替过程中，Fe3+→Fe2+的还原反应，从而提高钢的耐候性。镍元素是一种比较稳定的元素，加入镍能使钢的自腐蚀电位向正方向变化，增加了钢坯的稳定性。稳定锈层中富集镍能有效抑制氯离子的侵入，促进保护性锈层生成，降低钢坯的腐蚀速率。具体实施方式本发明提供了一种Q420级热轧耐候角钢的制备方法，包括以下步骤：钢坯冶炼：采用铁水深脱硫、转炉冶炼、挡渣出钢和吹氩制得钢坯，钢坯在冶炼过程中添加细化晶粒合金元素。钢坯轧制：开轧温度≥1120℃，终轧温度：800℃-840℃；钢坯冷却：冷却方式空冷，得到Q420级热轧耐候角钢；校直角钢：校直温度≤60℃。其中，钢坯压制步骤包括粗轧阶段和精轧阶段。粗轧阶段的高温再结晶区轧制、主要是通过对加热粗化的奥氏体晶粒进行反复轧制、反复再结晶，获得均匀细化的奥氏体晶粒.为精轧阶段的控轧过程提供理想的组织基础。但它对钢材最终的铁素体一珠光体组织细化并不起决定性作用，真正起作用的是精轧阶段未再结晶奥氏体晶粒内应变累积的程度及其后的冷却过程。应变累积程度越大，奥氏体本身的晶内缺陷、形变硬化及残余应变所诱发的奥氏体，铁素体相变细晶机制越强，在精轧后的冷却过程中越容易形成细晶的铁素体和珠光体组织。提高钢的强韧性的关键是：充分利用高温再结晶区轧制获得细小、均匀的奥氏体晶粒，在部分再结晶区的低温区合理安排压下制度，严格控制精轧温度区间和最末几道次的变形量，最大限度地利用低温轧制产生的应变累积效应，得到接近未再结晶区轧制的细晶效果，并通过轧后快速冷却，促进奥氏体献素体相变，最终获得细晶的铁素体+珠光体组织。在钢坯冶炼步骤中所加入的细化晶粒合金元素包括碳C：≤0.2％，硅Si：≤0.55％，锰Mn：0.5％-2％，磷P：≤0.1％，铬Cr：0.4％-0.8％，镍Ni：0.3％-0.5％，铜Cu：0.2％-0.4％，铌Nb：0.01％-0.1％，钒V：0.01％-0.1％，钛Ti：0.01％-0.05％，铝Als：≥0.015％。另外，在钢坯冶炼步骤中经过铁水深脱硫处理后硫的重量百分比控制在0.015％以下。具体而言采用以下两个实施例：见表1：钢坯中各成分组成(重量百分比)牌号CSiMnPSCrNiCuNbVTiAls实施例10.0630.241.380.0140.0020.470.350.340.040.020.0180.035实施例20.0800.221.390.0100.0020.470.390.340.040.030.0160.037表1实施例1和实施例2所制成的角钢的常温拉伸试验结果见表2表2两个实施例的角钢冲击试验结果见表3表3两个实施例的角钢弯曲试验结果见表4表4两个实施例的角钢金相组织见表5样品编号组织描述实施例1铁素体+珠光体，晶粒极细，边缘无脱碳实施例2铁素体+类似粒状贝氏体，边缘有轻微脱碳表5当前第1页1 2 3