耐候钢为高强度低合金钢种之一，是国民经济和国防建设中的主要钢铁材料之一，以其强度高、使用寿命长、应用范围广等优点，在钢铁生产中得到广泛重视，提高耐候钢质量、开发新品种、不断扩大应用领域已成为现代钢铁品种发展的重要内容之一。P元素是提高耐候钢耐大气腐蚀性的主要合金元素，但P元素又是易于偏析的元素，P在耐候钢中的宏观偏析成为耐候钢板成分均质化的主要问题。　　 本研究深入工厂调研发现，SPA-H热轧耐候钢冶炼时，在增加了铁水预处理脱硫后，经过无LF工艺和有LF工艺试验对比发现，无LF精炼工艺冶炼耐候钢，其成分完全能满足生产要求，性能和夹杂物控制都能达到相应指标，还可以降低合金料消耗，节约工序成本，而由于没有LF工艺，生产节奏加快，有利于产能提高。经过对SPA-H耐候钢板坯P元素的宏观偏析分析，发现P具有严重的偏析倾向，分布极不均匀，总体呈正偏析，表面有反偏析。　　 通过实验室热态模拟实验表明，P元素在耐候钢中分布极不均匀，宏观偏析倾向严重。P含量越高，凝固越困难，终凝温度越低，偏析越严重；钢中加入RE和B可以改善P偏析；加快冷速可以抑制P元素的析出，减小耐候钢中P偏析程度。　　 感应炉实验表明，稀土在钢中有大约10-5～10-4的固溶量，可以净化钢液，变质夹杂，细化枝晶，提高等轴晶率，降低枝晶间溶质元素浓度。通过加入0.06％～0.3％的RE元素，可将P偏析率控制在0.05左右，添加更高含量的RE并不能继续改善P偏析；钢中加入0.068％的B元素也可以减轻P偏析，但改善效果没有加RE明显；缩孔、疏松等凝固缺陷可恶化P在耐候钢中的宏观偏析；加快冷速，降低过热度，都可以细化枝晶，提高等轴晶率，抑制凝固时P元素的析出，减轻P偏析。研究还发现，钢中加入0.12％～0.30％的RE可以明显改善C、S元素的中心正偏析和Cu、Si、Mn元素的中心负偏析。　　 定向凝固实验表明，加快拉速可以增加枝晶生长的阻力，阻碍柱状晶的生长，拉速达到80μm/s时，糊状区可生成非常明显的二次枝晶，有利于等轴晶的形成。P元素在糊状区的表征分配系数极低，拉速为2μm/s时，只有0.1474，随着拉速的提高，表征分配系数逐渐增大，当拉速在50μm/s的时候，表征分配系数为0.3246，当拉速在100μm/s时，其表征分配系数可以达到0.5988，说明提高冷速可以抑制P元素的析出，提高P元素非平衡分配系数，有效减轻P元素在凝固过程中的宏观偏析。实验表明，钢中加入RE元素，可以细化枝晶，增大枝晶生长阻力，可以抑制柱状晶的生长，RE含量为0.38％时，可生成明显的二次枝晶，可降低糊状区渗透率，促进等轴晶的生成。RE在凝固界面的液相中富集，可以占据凝固晶界位置，抑制P元素的析出，减小P元素在凝固界面液相区的溶质含量，提高P元素非平衡分配系数，减弱其偏析倾向。钢中加入0.025％和0.12％的RE元素后，P表征分配系数提高到0.2234和0.2536。随着RE含量的升高，RE原子在糊状区的浓度越来越大，极大的抑制了P元素的析出，当RE含量提高到0.38％时，P元素在凝固界面处液相的浓度降低到了0.2％以下，其表征分配系数可以提高到0.3165，当RE含量在0.55％时，其表征分配系数接近0.4。所以，耐候钢中RE含量在0.12％时较为合理，过量的RE并不能继续改善P偏析。钢中加入B元素也可以提高P元素表征分配系数。另外，提高拉速和在耐候钢中加入RE、B元素，也可以提高钢中S、Cu、Si、Mn元素的表征分配系数。　　 通过Procast和Caclosoft软件对耐候钢凝固组织和P元素宏观偏析进行模拟，也验证了提高冷速、降低过热度可以细化晶粒，改善P元素宏观偏析。　　 通过对耐候钢冲击性能的研究，发现P元素在晶界的偏聚是造成耐候钢冷脆性的主要原因，通过高温扩散退火可减少P在晶界的偏聚，改善耐候钢冲击性能。