本发明涉及焊接结构工程用钢，尤其涉及一种低应变时效敏感性焊接结构用钢及其制备工艺。
背景技术：
：国内应变时效敏感性焊接结构用钢多指板材产品，多采用gb/t4160-2004《钢的应变时效敏感性试验方法》。例如专利号为200780043094.9的中国发明专利公开了一种具有优良的抗应变时效性的低屈服比双相钢管线钢，其主要成分c0.05-0.12％，nb0.005-0.03％，ti0.005-0.02％，n0.001％-0.01％，mn0.5-2.0％，v0.01-0.05％，还含有cu、cr、mo、ni等贵重合金元素，但该钢含有较多的mo、cr、cu、ni，合金成本高，钢板组织为铁素体和珠光体、马氏体、下贝氏体、粒状贝氏体、上贝氏体、碳化物等多种组成，组织较复杂，对工艺要求极其严格，在大生产中难以控制；且屈强比也较高，钢材抗震性能差。中国专利200780018634.8公开了一种抗应变时效性优异的高强度管线管用钢管和高强度管线管用钢板以及它们的制造方法，其c0.03-0.07％，si≤0.6％，mn1.7-2.5％，p≤0.015％，s≤0.003％，al≤0.1％，mo≤0.15％，ti0.005-0.03％，n0.001-0.006％，b0.0006-0.0025％，还含有ni≤1.5％，cu≤1.0％，cr≤1.0％中的一种或两种以上，该发明钢的不足之处在于mn、mo、cr、cu、ni等贵重合金含量高，另加入了淬透性元素b，冷却速度快，因此其组织以贝氏体和马氏体为主控组织，强度较高，且没有对屈强比予以考虑，与本发明钢不同。随着国内h型钢的发展，钢结构从广泛使用的c-mn钢逐渐过渡到低合金钢。这类钢材在实施冷加工变形后，经过一定时间，将发生自然时效，造成钢材强度和屈强比提高，韧性下降。也就是说，当钢材发生应变时效后，钢材的抗震性能下降，韧脆转变温度提高。在寒冷地带，如果此时发生强烈地震，钢材容易发生冷脆断裂，造成建筑物倒塌。为了避免钢结构发生骤然或意外脆性破坏，所选用的钢材在使用条件下必须具有足够的韧性储备，因此，从钢结构工程的安全和使用寿命方面考虑，应将钢材的应变时效敏感性纳入结构钢h型钢的抗震性能指标。技术实现要素：本发明的目的是提供一种低应变时效敏感性焊接结构用钢及其制备工艺，制备的产品具有优异的低温韧性和焊接性能，工序简单，生产成本低，适用于工业生产。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种低应变时效敏感性焊接结构用钢，包括如下质量百分比的成分：c0.08～0.16％，si0.20～0.55％，mn1.30～1.60％，p≤0.015％，s≤0.015％，nb0.030～0.050％，v0.015～0.035％，ti0.01-0.035％，[n]≤60×10-4％，[o]≤25×10-4％，[h]≤1.5×10-4％，其余为fe和不可避免杂质。进一步的，包括如下质量百分比的成分：c0.12％，si0.30％，mn1.49％，p0.018％，s0.008％，nb0.045％，v0.03％，ti0.015％，其余为fe和不可避免的杂质。进一步的，包括如下质量百分比的成分：c0.08％，si0.20％，mn1.30％，p0.015％，s0.015％，nb0.030％，v0.15％，ti0.01％，其余为fe和不可避免的杂质。进一步的，包括如下质量百分比的成分：c0.16％，si0.55％，mn1.60％，p0.01％，s0.01％，nb0.050％，v0.35％，ti0.035％，其余为fe和不可避免的杂质。一种低应变时效敏感性焊接结构用钢的制备工艺，包括：1)冶炼条件所用原材料及合金料，要符合标准规定要求，铁水预处理，铁水脱硫处理，要求p≤0.120％；2)转炉终点控制目标值：c≥0.06％，p＜0.020％，出钢温度≥1640℃；采用硅锰和锰铁脱氧合金化，有铝终脱氧，出钢挡渣；3)精炼精炼白渣操作，全程按精炼规程进行吹ar操作，软吹时间大于8分钟，根据转炉钢水成分及温度进行脱硫，成分微调及升温操作；4)连铸钢水过热度：δt≤35℃，目标δt≤30℃，采用恒拉速操作；5)热轧炼钢厂保证钢坯无表面质量及内部质量后发送至轧钢厂，轧钢厂在铸坯入加热炉前再次进行目测检查，有结疤、裂纹、翘皮的钢坯挑出，轧制开轧温度1150±50℃，bd开坯后，ccs机架(万能轧机)进行轧制，ccs终轧机前终轧温度≤900℃；6)高压水除鳞。与现有技术相比，本发明的有益技术效果：现有技术均对n、o、h含量有所限定，n、o、h对钢材的性能有很大影响。综合考虑本发明钢的特性，除了对n、o、h的含量进行限定外，还对其总量进行了限定，以进一步改善钢的低温应变时效敏感性，结合特定成分与工艺的紧密结合，生产出一种低成本高强度低应变时效敏感性焊接结构用钢，以满足现代大型桥梁、建筑、船舶、厂矿等重大钢结构工程的需求。本发明通过采用铌钒钛复合微合金化成分设计，生产工艺简单，利于推广。本发明具有优异的低温应变时效特性、低温韧性以及更优异的综合机械性能本发明制造工序简单等优点，在各冶金企业均可实施，广泛适用于要求钢材具有良好抗震性能和优良低温应变时效特性等各种钢结构工程。具体实施方式一种低应变时效敏感性焊接结构用钢，成分控制范围如下：c0.08～0.16，si0.20～0.55，mn1.30～1.60，p≤0.015，s≤0.015，nb0.030～0.050，v0.015～0.035，ti0.01-0.035，[n]≤60×10-4％，[o]≤25×10-4％，[h]≤1.5×10-4％，其余为fe和不可避免杂质。生产工艺为转炉-lf精炼-异形坯连铸-vd真空处理-铸坯表面清理-万能轧机轧制h型钢-矫直。1.2碳当量碳当量cev＝c+mn/6+(cr+mo+v)/5+(ni+cu)/15，cev≤0.45。2力学性能力学性能具体要求见表1。表13规格本专利涉及h150-h1000全断面热轧h型钢。4.1工艺路线炼钢工艺：高炉铁水—铁水预处理—转炉顶底复吹冶炼—lf炉外精炼—vd真空处理—异型坯连铸轧钢工艺：上料—步进加热炉—高压水一次除磷—bd—ccs万能轧制—热锯取样—步进冷床冷却—矫直—外形、表面质量检查—锯切—打包—入库、外发4.2冶炼条件所用原材料及合金料，要符合标准规定要求，铁水预处理，铁水脱硫处理，要求p≤0.120％。4.3转炉终点控制目标值见表3。采用硅锰和锰铁脱氧合金化，有铝终脱氧，出钢挡渣。表3转炉终点控制目标值4.4精炼精炼白渣操作，全程按精炼规程进行吹ar操作，软吹时间大于8分钟。根据转炉钢水成分及温度进行脱硫，成分微调及升温操作。4.5连铸钢水过热度：δt≤35℃，目标δt≤30℃，采用恒拉速操作。4.6热轧4.6.1加热炉炼钢厂保证钢坯无表面质量及内部质量后发送至轧钢厂。轧钢厂在铸坯入加热炉前再次进行目测检查，有结疤、裂纹、翘皮的钢坯挑出。轧制开轧温度1150±50℃，bd开坯后，ccs机架(万能轧机)进行轧制，ccs终轧机前终轧温度≤900℃4.6.2进行高压水除鳞。5检验规则5.1铸坯质量执行q/bg526-2015连铸异型坯的检验规则。5.2非金属夹杂物钢材的非金属夹杂物评级执行gb/t10561-2005，见表2。表2abcdds≤1.5≤1.5≤1.5≤2.0≤2.0实施例1钢的化学成分(重量百分比％)为：c0.12，si0.30，mn1.49，p0.018，s0.008，nb0.045，v0.03，ti0.015其余为fe和不可避免的杂质。生产方法依次包括150t转炉、炉外精炼、连铸、加热、bd开坯、万能轧制。各步骤的参数为：采用150t转炉冶炼，转炉终点c0.11，p0.020，s0.020控制转炉终点出钢温度为1652℃；炉外精炼时配渣料及合金加入量包括：白灰359公斤、硅锰160公斤、钒铁11公斤、铌铁15公斤、钛铁8公斤，铝锰铁50公斤。lf就位温度1520℃，lf离位温度1573℃，加热时间25min，lf精炼时间49分钟。软吹时间15min保证夹杂物充分上浮。vd真空脱气，真空度≤0.10kpa，深真空时间15min，破真空后喂入硅钙线。保证软吹时间大于15min，软吹期间钢水不得裸露，供铸机成分c0.12，si0.30，mn1.49，p0.018，s0.008，nb0.045，v0.03，ti0.015，[n]40ppm，[o]20ppm，[h]1.4ppm。连铸时浇注温度1559℃，连铸过热度30℃，平均拉速为0.98m/min。炼钢厂保证钢坯无表面质量及内部质量后发送至轧钢厂。轧钢厂将异形坯尺寸为555mm×440mm的铸坯在入加热炉前再次进行目测检查，有结疤、裂纹、翘皮的钢坯挑出。加热炉温度为1280℃；加热时间3.3小时，均热408min加热炉内为弱还原性气氛，钢坯进入粗轧机前进行高压水除磷(即进入bd1机架前)，轧制开轧温度1220℃，均热段温度1240℃，第一加热段温度1218℃，第二加热段温度1115℃，bd1前开坯温度1120℃，轧制规格h482×300×11×15，终轧温度891℃，上冷床温度670℃。本发明钢属低合金高强钢制造领域，如未具体规定，一般在测试应变时效敏感性系数时采用的残余应变量应为5％，本次试验采用的残余应变量为两种：5％和10％。试验方法：按gb/t2975的规定取样并加工成400mm×25mm拉伸样坯；将经过5％及10％的应变后试样在250士10℃下均匀加热，并在该温度下保温lh，然后在空气中冷却至室温；最后按gb/t4160的规定测定u型、v型缺口冲击试样的应变时效敏感性系数(cv)，试验温度为-20℃。cv＝(未经受应变时效的冲击吸收功-经受10％应变并人工时效后的冲击吸收功)/未经受应变时效的冲击吸收功。由表3实验结果可知，试样纵向u型冲击值表现为无应变时效敏感性，而v型的应变时效敏感性系数均在26％以下，甚至出现负值，说明本发明钢具有优异的低温应变时效特性。表3本发明的具有如下优点：1.本发明通过采用铌钒钛复合微合金化成分设计，生产工艺简单，利于推广。2.本发明具有优异的低温应变时效特性、低温韧性以及更优异的综合机械性能。3.本发明制造工序简单等优点，在各冶金企业均可实施，广泛适用于要求钢材具有良好抗震性能和优良低温应变时效特性等各种钢结构工程。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。当前第1页12