本发明属于钢铁材料工程领域，涉及复合材料用钢及其制造方法，特别涉及一种钢铜复合基料用钢及其制造方法。
背景技术：
随着国民经济的迅速发展以及各种新技术、新产业的出现，对具有各种不同性能的工程材料的需求越来越广泛。单一的金属材料或受自然资源的局限，或因综合性能不足，其应用领域受到极大限制。在这种情况下，复合材料的研制、生产及应用越来越显示其重要地位。
复合材料一般可分为层状复合材料、颗粒增强复合材料和纤维增强复合材料。层状复合材料作为复合材料的一种，其工艺相对简单，具有较高的强度、耐腐蚀性和良好的导电、导热、导磁等综合性能，因而广受欢迎，在航天、石油、化工、机械、汽车、造船、建筑、电力、电子、核能以及家用电器、日常生产用品等领域得到了广泛的应用。
金属层状复合材料是由两层或两层以上不同性能的金属复合而成，具有超过复合基料自身组分性能的复合材料，钢铜复合材料用途比较广泛、具有代表性的钢、铜复合材料在炊具和建筑材料、电子与电气及军工方面均有广泛应用。
技术实现要素：
为了解决上述的技术问题，本发明旨在提供一种ASP中薄板坯连铸连轧工艺条件下批量生产钢铜复合基料用钢的制造方法，该方法采用ASP中薄板坯连铸机连轧流程工艺，板坯连铸后直接进入均热炉均热后进行轧制，缩短了工艺流程，提高了生产效率。
本发明是通过下述方案实现的:
一种钢铜复合基料用钢，其化学成分按质量百分数为：C:0.02～0.07%、Si≤0.020％、Mn:0.08～0.26%、P≤0.016%、S≤0.011%、Als≤0.010%、N:0.0049～0.0077％,H≤0.00020％，O≤0.0040％，余量为Fe及不可避免的杂质。
优选的，一种钢铜复合基料用钢，其化学成分按质量百分比为：C：0.04%，Si：0.011%，Mn：0.22%，P：0.007%，S ：0.005%，Als： 0.0048%，N ：0.0053%，H：0.00012%，O：0.0031%，余量为Fe及不可避免的杂质。
一种钢铜复合基料用钢的制造方法，包括如下步骤：（1）转炉冶炼；（2）LF精炼、RH真空处理；（3）连铸连轧。
优选的，转炉冶炼时铁水不进行KR预处理，控制入炉铁水硫含量为0.02-0.06%。
优选的，转炉冶炼具体为：转炉采用纯度大于99.5％的高纯度氧气，炉内保持正压，将终点碳和终点温度分别控制在0.03-0.06%（wt/wt）、1626～1674℃，保证终渣碱度R=4～5，做好挡渣出钢。
优选的，LF精炼、RH真空处理为LF对钢水进行脱氧、脱硫、去除夹杂物、造渣和温度控制，同时对转炉冶炼钢水进一步添加合金调整成分，LF脱氧造渣将高氧化性的转炉炉渣转变为FeO+MnO质量百分含量小于1.5%的还原性炉渣，有效隔绝炉渣向钢液中传递氧的进行，并通过电极加热将钢水温度控制在1647～1678℃；RH真空处理，提高钢水的纯净度及控制夹杂物的形态以及微合金化处理，要保持真空度和真空处理时间，保真空不小于15Min；处理结束后测温、取样分析，采用钢包底吹氮气来达到钢液搅拌及钢中增氮要求，吹氮气时要控制好液面波动，避免钢水二次氧化。
优选的，连铸连轧是采用铸坯厚度为135/150mm的ASP连铸生产，钢包下渣自动检测，钢包与长水口之间采用氩气密封，中间包使用低碳低硅碱性覆盖剂，结晶器使用低碳高粘度保护渣，中间包ASP铸机结晶器锥度1.10-1.25％。
优选的，连铸连轧过程中采用均热处理，所述均热是铸坯经过二冷却弯曲矫直剪切后直接进入均热炉，加热温度控制在1263-1296℃，以保证终轧温度不低于858℃。
优选的，连铸连轧过程中采用热轧处理，所述热轧是采用厚度为135-150mm板坯经均热炉加热后，经高压水除磷后进入四辊可逆式粗轧机轧制三道次后，再经过7机架热连轧机组轧制为厚度1.5～6mm的热轧基板，控制热轧终轧温度858-919℃。
优选的，连铸连轧过程中采用层流冷却处理，所述层流冷却采用轧制的薄板经长度为70米的层流冷却后通过卷取机卷取成卷；在层流冷却段采用后段稀疏冷却方式，从而降低冷却速度，冷却至目标卷取温度637-677℃后空冷。经过ASP工艺热轧和层流冷却后，获得晶粒度为ASTM8－9级的铁素体加少量珠光体晶粒，成品规格为1.5～6.0*1000～1550mm。
本发明中各合金元素的作用如下：
C： C含量增加时，在硬度、强度提高的同时，带钢的塑性、韧性降低，根据钢铜复合要求将C含量控制在0.02～0.07%以下。。
Si：能提高钢的屈服强度、抗拉强度，能显著提高钢的弹性极限，但降低塑性、韧性，在本发明中根据钢铜复合要求将Si含量控制在≤0.020％。
Mn：重要的固溶强化元素，过低造成奥体体稳定性和钢的强度不足，过高会使钢的塑性和焊接性下降，根据钢铜复合要求将Mn含量控制在0.08～0.19%。
P:在钢中以Fe3P或Fe2P形式存在，在低温时能使钢的塑性、韧性急剧降低，钢变脆，是炼钢过程中需要去除的有害元素，根据钢铜复合要求将P含量控制在0.016%以下。
S：在钢中以FeS和MnS形式存在，S会降低连铸坯的高温塑性，会增加连铸坯的内裂倾向，降低钢的延展性、韧性、耐蚀性及焊接性能，是钢中的有害元素，根据钢铜复合要求将S含量控制在0.011%以下。
AL作为脱氧的主要元素，根据钢铜复合要求其含量低对钢铜复合的结合力有利，将酸溶铝含量控制在0.010%以下。
N: N原子主要分布Fe的晶界上，可以阻止Al原子透过晶界向其扩散，另外能提高钢的强度、硬度，根据钢铜复合要求将N控制在0.0049～0.0077％,优选0.0052～0.0065%。
H:H原子过高引起氢脆，根据钢铜复合要求将H控制在≤0.00020%。
:O原子过高引起钢质及表面质量变差，根据钢铜复合要求将O控制在≤0.0040%。
本发明主要控制好Si、Als、N、H的成分、钢的纯净度及夹杂物形态等是保证钢铜复合良好的重要指标。金相组织为铁素体加少量珠光体。
附图说明
附图1为本发明生产出产品金相组织。
具体实施方式：
实施例1
一种钢铜复合基料用钢及其制造方法，其化学成分见表1，其制造步骤是：（1）转炉冶炼；（2）LF精炼、RH真空处理；（3）连铸连轧，具体为，转炉冶炼时入炉铁水硫含量为0.04%，转炉冶炼具体为：转炉纯度99.7％的高纯度氧气，终点碳和终点温度分别是0.04%（wt/wt）、1654℃，终渣碱度R=4.5，挡渣出钢，LF脱氧造渣FeO+MnO质量百分含量1.2%还原性炉渣，通过电极加热钢水温度为1665℃；RH真空处理保真空18Min；处理结束后测温、取样分析，钢包底吹氮气保证增氮要求，连铸铸坯厚度为135mm，钢包下渣自动检测，钢包与长水口之间采用氩气密封，中间包使用低碳低硅碱性覆盖剂，结晶器使用低碳高粘度保护渣，中间包ASP铸机结晶器锥度1.15％，厚度为135mm板坯经均热炉加热，均热温度1280℃，坯料经高压水除磷后进入四辊可逆式粗轧机轧制3道次后，轧制成30mm中间坯，粗轧终轧温度1080℃，中间坯再经过7机架热连轧机组轧制为厚度3.5mm的热轧基板，精轧终轧温度885℃，钢板经层流后段稀疏冷却，冷却卷取温度647℃后空冷，钢板晶粒度为ASTM8.5级的铁素体加少量珠光体晶粒，成品规格为3.5*1250mm。
实施例2
一种钢铜复合基料用钢及其制造方法，其化学成分见表1，其制造步骤是：（1）转炉冶炼；（2）LF精炼、RH/真空处理；（3）连铸连轧，具体为，转炉冶炼时入炉铁水硫含量为0.05%，转炉冶炼具体为：转炉纯度99.8％高纯度氧气，终点碳和终点温度分别是0.05%（wt/wt）、1658℃，终渣碱度R=4.6，挡渣出钢，LF脱氧造渣炉渣FeO+MnO质量百分含量1.05%的还原性炉渣，通过电极加热钢水温度为1668℃；RH保真空19Min；处理结束后测温、取样分析，钢包底吹氮气保证增氮要求，连铸铸坯厚度为135mm，钢包下渣自动检测，钢包与长水口之间采用氩气密封，中间包使用低碳低硅碱性覆盖剂，结晶器使用低碳高粘度保护渣，中间包ASP铸机结晶器锥度1.15％，厚度为135mm板坯经均热炉加热，均热温度1290℃，坯料经高压水除磷后进入四辊可逆式粗轧机轧制3道次后，轧制成29mm中间坯，粗轧终轧温度1090℃，中间坯再经过7机架热连轧机组轧制为厚度2.8mm的热轧基板，精轧终轧温度880℃，钢板经层流后段稀疏冷却，冷却卷取温度645℃后空冷，钢板晶粒度为ASTM8.5级的铁素体加少量珠光体晶粒，成品规格为2.8*1250mm。
实施例3
一种钢铜复合基料用钢及其制造方法，其化学成分见表1，其制造步骤是：（1）转炉冶炼；（2）LF精炼、RH真空处理；（3）连铸连轧，具体为，转炉冶炼时入炉铁水硫含量为0.04%，转炉纯度99.8％的高纯度氧气，终点碳和终点温度分别是0.05%（wt/wt）、1657℃，保证终渣碱度R=4.6，挡渣出钢，LF脱氧造渣FeO+MnO质量百分含量小于1.5%的还原性炉渣，通过电极加热钢水温度1666℃；RH真空处理保真空20Min；处理结束后测温、取样分析，钢包底吹氮气保证增氮要求，连铸铸坯厚度为135mm，钢包下渣自动检测，钢包与长水口之间采用氩气密封，中间包使用低碳低硅碱性覆盖剂，结晶器使用低碳高粘度保护渣，中间包ASP铸机结晶器锥度1.15％，厚度为135mm板坯经均热炉加热，加热温度控制在1294℃，坯料经高压水除磷后进入四辊可逆式粗轧机轧制3道次后，轧制成30mm中间坯，粗轧终轧温度1087℃，中间坯再经过7机架热连轧机组轧制为厚度4mm的热轧基板，精轧终轧温度895℃，钢卷经层流后段稀疏冷却，冷却卷取温度649℃后空冷。获得晶粒度为ASTM8.5级的铁素体加少量珠光体晶粒，成品规格为4.0*1250mm。
实施例1～3的钢铜复合基料用钢的化学成分如表1所示。
实施例1～3的钢铜复合基料用钢的力学性能如表2所示。
注：拉伸试样标距均为50mm。
经客户试用，该产品完全满足客户需求。
工业生产可实施性
由以上实施例可知，本发明的一种基于ASP产线生产钢铜复合基料的制造方法，完全满足在ASP生产设备条件下生产钢铜复合基料，且生产出产品组织、性能指标良好，完全满足设计要求的产品。