本发明涉及一种设计方法，具体涉及一种在-60℃下抗冲击的低成本桥梁钢的成份设计方法，属于铁基合金。
背景技术：
1、在炼钢生产桥梁钢中，对其成份的设计有两种思路，一是“高碳低锰”，二是“低碳高锰”。在市场竞争剧烈的当今，采用“高碳低锰”成份设计法是炼钢生产争取效益的有效手段，不少厂家采用这种成份的设计思路。
2、另外，根据用户反映，桥梁钢用于严寒极地的北方，必须保证能够抗低温冲击性能，其中抗-60℃的低温冲击性能是对桥梁钢产品技术的一种考验。特别还要在低生产成本情况下，能够满足该低温的抗冲击性能的要求。因此，根据用户的需要，开发了-60℃下抗冲击的桥梁钢。
3、为此，有一些专利和文献，介绍了抗低温冲击性能的桥梁钢的设计成份。但目前相关专利的桥梁钢抗冲击性能是在-40℃下的低温，没有在-60℃下的抗冲击性能的桥梁钢的专利报道。
4、检索发现，申请号为cn201010208305.3、名称为“q345q系列特厚桥梁钢板及其生产方法”的专利，其成份为(重量百分比)：c：0.08～0.16、si：0.20～0.50、mn：1.15～1.60、p：≤0.020、s：≤0.010、微合金化元素(v+nb+ti+ni)：≤0.12、als：0.010～0.050、其它为fe和残留元素；碳当量：≤0.43。
5、申请号为cn201010576668.2、名称为“一种低成本q420qe桥梁用钢板的生产方法”的专利，其成份为(重量百分比)：c：0.14～0.17％，si：0.20～0.50％，mn：1.40～1.60％，nb：0.035～0.05％，ti：0.005～0.02％，s：≤0.005％，p≤0.02％，als：0.020～0.06％，余量为fe及不可避免的杂质。
6、申请号为cn201210328908.6、名称为“髙抗蠕变低温高韧性桥梁用铸钢材料及制备方法”的专利，其成份为(重量百分比)：c：0.10～0.15％，si:0.20～0.40％，mn:0.65～0.95％,s:≤0.025％,p:≤0.025％,ni:0.20～0.40％,cr:0.20～0.30％,mo:0.15～0.25％，v:0.05～0.10％，ti:0.04～0.08％,其余为fe。
7、这些专利都含有多种微合金元素，并且只能在-40℃下保证抗冲击性能，通过检索没有发现-60℃下的抗冲击性能的桥梁钢的报道。因此，迫切的需要一种新的方案解决上述技术问题。
技术实现思路
1、本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种在-60℃下抗冲击的低成本桥梁钢的成份设计方法，该技术方案既能保证-60℃下的抗冲击性能(在不影响其它性能情况下)，又能保证低的生产成本。
2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，c：0.12％-0.135％，si：0.20％-0.40％，mn：1.20％-1.40％，p：≤0.018％，s≤0.010％，h≤0.0002％，als：0.015％-0.050％，ti：0.022％-0.03％，并且锰碳含量比(mn/c)≥9.0，其余是铁元素和不可避免的杂质元素。
3、作为本发明的一种改进，其成份体系如下,按照重量百分比：c：0.12％，si：0.20％，mn：1.20％，p：0.018％，s：0.010％，h:0.0001,als：0.015％，ti：0.026％，其余是铁元素和不可避免的杂质元素。
4、作为本发明的一种改进，其成份体系如下,按照重量百分比：c：0.13％，si：0.30％，mn：1.25％，p：0.010％，s：0.008％，h:0.0001,als：0.030％，ti：0.022％，其余是铁元素和不可避免的杂质元素。
5、作为本发明的一种改进，其成份体系如下,按照重量百分比：c：0.126％，si：0.25％，mn：1.30％，p：0.013％，s：0.006％，h:0.0002,als：0.025％，ti：0.025％，其余是铁元素和不可避免的杂质元素。
6、作为本发明的一种改进，其成份体系如下,按照重量百分比：c：0.135％，si：0.35％，mn：1.35％，p：0.017％，s：0.009％，h:0.00017,als：0.035％，ti：0.027％，其余是铁元素和不可避免的杂质元素。
7、作为本发明的一种改进，其成份体系如下,按照重量百分比：c：0.133％，si：0.40％，mn：1.40％，p：0.011％，s：0.007％，h:0.0001,als：0.050％，ti：0.03％，其余是铁元素和不可避免的杂质元素。
8、在成份设计的过程中，在成份设计的过程中，当成份中的碳含量≥0.12％，锰含量≥1.20％，同时锰碳含量比(mn/c)≥9.0时，才能保证桥梁钢的抗-60℃下的冲击性能(冲击功)达到一个较高值(达到90j以上)。
9、其机理是，当钢中碳含量达到0.12％、锰含量达到1.2％时，大量的碳与钢中的微合金钛结合，形成钛化碳质点，减少了(fe，mn)3c脆性组织(渗碳体组织)的含量，使得锰的提高强韧性的作用明显。这样对钢材起到强化、细化晶粒和提高强韧性作用，能够在-60℃下保持好的抗冲击性能。而当钢中的碳含量低于0.12％、同时锰含量也低于1.2％时，形成的钛化碳含量少，此时钢中的渗碳体脆性组织仍处于主要地位，锰的强韧性作用没有得到充分发挥。这种成份的钢材，不足以满足-60℃下的抗冲击性能。例如在设计时，碳含量为0.114％，锰含量为1.12％，锰碳比为9.8，则在-60℃时的冲击性能(冲击功)为37.3j，不能满足使用要求。
10、可见，在该成份体系下，碳含量为0.12％、锰含量为1.20％，同时锰碳含量比(mn/c)≥9.0是该材料在-60℃的抗冲击性能的一个突变点。确定好碳、锰含量的搭配关系是本专利的关键之一。
11、至于其它成分，如硅，一般在0.20％-0.40％。另外，适当加点微合金钛可以固定钢中的碳，形成钛化碳质点，起到减少渗碳体脆性组织、强化和提高钢材的强韧性的作用。磷、硫作为杂质尽可能降低，但考虑到生产成本，一般把磷控制在0.018％、硫控制在0.010％以下即可。
12、关于控制氢含量的工艺改进。在成分设计中，还有一个关键点，那就是氢含量要控制在2ppm以下。因为桥梁在通车时，不断产生振动，钢结构中如果氢含量高，则会因震动导致氢引起的裂纹，会酿成事故。
13、因此，必须对炼钢中的精炼工艺作改进，工艺改进路径是：该钢种除了进行原来的lf炉脱硫处理外，还要增加rh真空脱氢处理工艺。
14、在进行rh真空处理前，钢水中的氢来自于转炉冶炼的钢水增氢、lf炉处理时加料引起的增氢、以及在rh真空处理时加合金引起的增氢。因此，必须在真空炉处理钢水时对钢水进行脱气(主要脱氢)处理，才能把氢控制在所要求的范围。
15、在真空炉对钢水进行脱气处理时，脱气分两个阶段，第一个阶段是加合金到rh真空炉时进行的脱气(即合金处理脱气)，以及加合金后的脱气。
16、原有技术对加合金脱气的时间无控制要求，只要求加合金时脱气即可。但考虑到桥梁钢对氢含量的严格要求，就对合金处理时的脱气时间(t合)和处理后的脱气时间(t后)进行了优化改进，发现有如下的关系时，能够把加合金时期以及先前的钢水氢脱掉2ppm以下：
17、t合：t后＝1：1
18、即提高了合金处理阶段的脱气时间(以前该时间不足整个纯脱气时间的一半。整个纯脱气时间是指合金处理时的脱气时间和处理后的脱气时间)，这样就能有效地把钢水在此之前的氢含量以及加合金带来的氢含量控制在2ppm以下。
19、真空炉处理钢水时，必须在低真空条件下进行，其中纯脱气时间是在低真空时间之内的，唯有纯脱气时间对减少氢含量有用，其它时间的低真空是用于其它事件。
20、因此，为了保证纯脱气时间的充分，对整个纯脱气时间进行了优化改进。发现当整个纯脱气时间(t)占低真空时间(t)的比例为如下时，能够充分保证把氢含量减少到2ppm以下：
21、t≥0.45t。
22、相对于现有技术，本发明具有如下优点，该技术方案(1)本方案中桥梁钢的成份不含有v、ni、nb等过多的微合金成份，属于常规成份体系，这样的成份体系能够保证实现低成本生产，而上述的对比专利属于微合金成份体系；(2)本发明采用“高碳低锰”成份的设计思路，与上述专利相比，有的专利也体现了这一点，如申请号为cn201010576668.2、名称为“一种低成本q420qe桥梁用钢板的生产方法”的专利，以及申请号为cn201210328908.6、名称为“髙抗蠕变低温高韧性桥梁用铸钢材料及制备方法”的专利等。但这些专利的成份属于微合金成份体系；(3)在成份设计过程中，当成份中的碳含量≥0.12％，锰含量≥1.20％，同时锰碳含量比(mn/c)≥9.0时，桥梁钢的抗-60℃下的冲击性能(冲击功)能够达到一个较高值(达到90j以上)，远高于要求值(要求在-60℃以下，抗冲击功≥47j)。由于这样的碳锰成分设计能够充分满足-60℃以下的抗冲击功的要求，因此就不需要考虑过多的微合金参与(以满足抗冲击功)，从而保证了低的生产成本。(4)为了把氢含量控制在2ppm以下，对真空处理工艺进行了优化改进。在不增加整个真空处理钢水的时间情况下(以免耽误生产节奏)，对各个处理阶段的时间进行了改进，使得脱氢处理时间充分，而整个真空处理时间没有增加，从而不影响生产节奏。(5)在真空处理钢水时，建立了合金处理脱气时间和处理后脱气时间的比例关系，以及建立了纯脱气时间和真个低真空处理时间的比例关系。其优点是，不增加整个真空处理钢水的时间(以免耽误生产节奏)，而是对既定的真空处理的各阶段时间进行优化改进，既能使脱氢处理时间充分，又不增加整个真空处理时间，从而不影响生产节奏。