本发明涉及冶金材料技术领域，尤其涉及一种q550级耐火耐侯h型钢及其制备方法。
背景技术：
钢结构作为一种新型的绿色建筑结构，用钢量大，钢材回收利用率高，节能环保，在国外已是主导的建筑结构。如日本建筑施工面积中钢结构比例超过50％，尤其是低层建筑采用钢结构已十分普遍，5层以下低层建筑物的钢结构比例甚至达到90％以上。钢结构住宅在欧美发达国家也成为主流建筑，英国、瑞典等发达国家的钢结构住宅达到40％以上，美国达到52％。芬兰、瑞典、丹麦以及法国均已形成了相当规模的产业化钢结构住宅体系。与发达国家相比，我国钢结构建筑占比仍然较低(不足10％)。
近年来，随着钢结构制造技术不断提高，为了满足建筑高层化、结构大跨化等要求，建筑结构用钢板正逐步向系列化等方向发展。在国外，建筑用钢经过多年发展，已研制成功了各种高性能钢，并逐步形成了抗拉强度490mpa、590mpa和780mpa级多个系列。目前国外主要使用490mpa级和590mpa级钢材，780mpa级钢材也正在大力积极推广应用。如德国柏林索尼中心大楼(sonycenter)采用了s460和s690钢材，以尽可能减少构件截面；澳大利亚悉尼的星城饭店在部分区域采用了650mpa和690mpa钢材，以减少结构重量；日本横滨的landmarktower大厦、东京的jreastjapan总部大厦和ntvtower以及清水的127层高550m的超高建筑均采用了600mpa级钢材。
国内的建筑用钢一般使用q235和q345，虽然gb/t19879《建筑结构用钢板》标准将钢种由q235gj及q345gj系列扩大为q235gj、q345gj、q390gj、q420gj及q460gj系列，但国内建筑用钢仍以q345gj系列为主，在建设两型社会的过程中，这种用钢强度等级不完善、钢材浪费量大的现状亟待改变。近年来，q390gj系列钢得到一定应用，如广州新电视塔、天津津塔等工程均大量选用了q390gj系列钢，虽然q420gj及q460gj钢在实际工程中采用仍很少，但随着国民经济的高速发展，钢结构工程应用钢种的强度级别将会越来越高。当下，建筑结构向高层化和大跨距发展，建筑结构必须使用高强度钢材，以减轻结构重量，降低建造成本，减少钢结构用材的厚度，提高其安全可靠性。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种q550级耐火耐侯h型钢及其制备方法，其可以应用到建筑物的钢结构中。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种q550级耐火耐侯h型钢及其制备方法，其化学成分包括：c0.05～0.08％，si0.20～0.25％，mn1.3～1.4％，p≤0.010％，s≤0.005％，cu0.38～0.42％，cr0.30％～0.32％，ni0.30～0.32％，nb0.03～0.05％，v0.08～0.10％，ti0.06～0.08％，mo0.25～0.30％，b0.0015～0.0018％，其余为fe及不可避免的杂质，质量分数为100％。
进一步的，其化学成分包括：c0.08％，si0.22％，mn1.3％，p0.009％，s0.003％，cu0.38％，cr0.30％，ni0.31％，nb0.03％，v0.09％，ti0.07％，mo0.27％，b0.0015％，其余为fe及不可避免的杂质，质量分数为100％。
进一步的，其化学成分包括：c0.08％，si0.21％，mn1.3％，p0.010％，s0.004％，cu0.40％，cr0.32％，ni0.32％，nb0.04％，v0.08％，ti0.08％，mo0.28％，b0.0016％，其余为fe及不可避免的杂质，质量分数为100％。
进一步的，其化学成分包括：c0.07％，si0.20％，mn1.3％，p0.007％，s0.005％，cu0.35％，cr0.35％，ni0.36％，nb0.03％，v0.09％，ti0.07％，mo0.27％，b0.0015％，其余为fe及不可避免的杂质，质量分数为100％。
进一步的，其化学成分包括：c0.08％，si0.23％，mn1.4％，p0.009％，s0.004％，cu0.42％，cr0.40％，ni0.34％，nb0.04％，v0.07％，ti0.08％，mo0.29％，b0.0016％，其余为fe及不可避免的杂质，质量分数为100％。
一种q550级耐火耐侯h型钢的制备方法，其冶炼工艺包括：铁水预处理→转炉冶炼→lf精炼→vd真空精炼→连铸坯。
进一步的，包括：控制转炉入炉铁水中w[s]≤0.010％、提高转炉出钢温度至1560℃左右、控制转炉下渣量、延长lf炉精炼时间以及连铸低拉速浇注，生产出质量合格的连铸坯；lf加热时间和精炼时间为25min和40min，vd炉吹氩时间不少于25min，连铸机的拉速范围为0.8m/min～0.9m/min，钢种的过热度小于35℃，比水量0.25l/mg。
进一步的，轧制工艺为：异型坯→步进式加热炉加热→高压水除磷→bd1轧制→bd2轧制→ccs连轧→锯切→取样→冷床预弯→切头尾→矫直→检查→打捆→入库；其钢坯加热温度为1100～1150℃；开轧温度≤1050℃，终轧温度860～880℃。
c是间隙强化元素，可以提高基体的强度，同时，又可以与钢中的合金元素形成弥散碳化物，对基体进行弥散强化，提高材料的强度。
si是非碳化物形成元素，以原子状态存在于奥氏体和铁素体之间，固溶强化铁素体。但si含量过高，影响焊接性能，使焊接组织性能恶化，含量控制在0.20～0.25。
mn元素可以溶于铁素体，mn的加入，降低了奥氏体的相变温度，增加了铁素体晶体形核速度并且降低了铁素体晶粒长大速度，从而细化晶粒。
在钢中添加微合金元素v，主要起晶粒细化和沉淀强化作用。v与碳、氮结合形成碳氮化物颗粒。这些碳氮化合物颗粒在加热过程中可以阻碍原是奥氏体晶粒长大，在轧制时可以抑制再结晶及再结晶后的晶粒长大，在冷却过程中时，析出起到弥散强化作用，从而提高的材料的综合性能。
mo是缩小奥氏体相区的元素，同时也抑制奥氏体的分解，推迟晶界铁素体转变而有利于贝氏体组织的形成。mo与c形成mo2c、moc以及偕fe形成复杂的碳化物。
ti使c曲线右移，是强碳化物和氮化物形成元素。ti能明显提高钢的室温强度和高温强度，由于ti能起到细化晶粒的作用，故也能提高钢的韧性。另外本钢种采用窄成分设计，可以确保抗震h型钢的强屈比稳定，波动范围较小。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明成功采用低碳微合金化生产出具有高强度、抗震、耐候、耐火等综合性能的钢材。与传统方法相比，采用低碳微合金化生产的550mpa级建筑结构用抗震耐候耐火热轧h型钢具有成本低，低的屈强比和更好的低温韧性。在钢材600℃保温3个小时后，采用析出ti、nb化合物强化机理，使钢材具有良好的耐高温性能。
具体实施方式
一种550mpa级建筑结构用抗震耐候耐火h型钢的冶炼工艺：铁水预处理→转炉冶炼→lf精炼→vd真空精炼→连铸坯。转炉炼钢、炉外精炼、连铸生产过程中采取相应的工艺措施，包括：控制转炉入炉铁水中w[s]≤0.010％、提高转炉出钢温度至1560℃左右、控制转炉下渣量、延长lf炉精炼时间以及连铸低拉速浇注等，生产出质量合格的连铸坯。lf加热时间和精炼时间为25min和40min，vd炉吹氩时间不少于25min，连铸机的拉速范围为0.8m/min～0.9m/min，钢种的过热度小于35℃，比水量0.25l/mg。
以下各实施例化学成分如表1所示。
表1各实施例成分(质量百分数/％)
一种550mpa级建筑结构用抗震耐候耐火h型钢的轧制工艺为：异型坯→步进式加热炉加热→高压水除磷→bd1轧制→bd2轧制→ccs连轧→锯切→取样→冷床预弯→切头尾→矫直→检查→打捆→入库。其钢坯加热温度为1100～1150℃；开轧温度≤1050℃，终轧温度860～880℃。实验取样来自于表一中的实施例4。其中拉伸试样规格为，标距l0＝50mm，直径d＝10mm。冲击试验采用10mmxl0mmx55mm夏比v型缺口试样，试验温度为-20℃土5℃，耐火拉伸试验，把试样加热到600℃，保温3个小时后进行拉伸。实验结果如表2所示。
表2各实施例力学性能
从表2可以看出，各实施例具有高强度、低温韧性好、优良抗震性能、和高温耐火性能。
根据耐腐蚀因子计算公式：i＝26.01(％cu)+3.88(％ni)+1.20(％cr)+1.49(％si)+17.28(％p)-7.29(％cu)(％ni)-9.10(％ni)(％p)-33.39(％cu)2。
以上4个实施例的耐腐蚀因子i＝6.3均大于耐腐蚀指数标准i＝6.0，说明材料具有良好的耐腐蚀性能，能够很好的满足使用需求，应用到建筑物的钢结构中，降低成本。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。