[发明专利]一种高铜钢及其连铸坯的制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种高铜钢及其连铸坯的制备方法与应用，涉及钢铁技术领域，该高铜钢由以下重量百分数的元素组成：C：0.02％～0.08％，Si：0.45％～0.85％，Mn：0.25％～0.50％，P：≤0.018％，S：≤0.006％，Al：0.01％～0.08％，N：≤0.006％，Cu：1.5％～4.5％，Ca：0.001％～0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明钢中的Cu含量远高于常规含铜钢，同时钢中不添加Ni元素或其他贵重合金元素，成本优势显著，满足食品用钢要求，最终产品具有95％以上的抗菌性和良好的不沾性。使用常规的电炉/转炉‑LF精炼‑连铸工艺，控制关键工艺点，得到质量优良的连铸坯。

技术领域

本发明属于钢铁技术领域，具体是一种高铜钢及其连铸坯的制备方法与应用。

背景技术

Cu作为钢中的重要合金元素，不仅对组织结构、力学性能和耐腐蚀性能有重要影响，而且经过适当的热处理后材料具备抗菌杀菌作用。含铜1.8％～2.2％的不锈钢经热处理后，钢中析出细小弥散的ε-Cu富铜相，从而使不锈钢具有强烈广谱抗菌能力和表面防沾能力。然而，含Cu钢在1100℃～1200℃时，由于选择性氧化，Fe优先氧化形成氧化皮，氧化层和钢之间的界面上会有一层极薄的液态Cu(Cu的熔点为1083℃)，经连铸或热轧，液态Cu大量渗入晶界，造成严重的晶间开裂和表面裂纹，此现象称为“铜脆”。因此，大部分钢种都会限制Cu含量，需要加Cu的耐候钢中的Cu含量一般也在0.5％以下，只有抗菌不锈钢的Cu含量会控制在2.0％左右。

为了控制钢中Cu元素带来的“铜脆”缺陷，一般要在钢中加入Ni：Cu比1:1的Ni元素，以形成高熔点的Cu-Ni二元合金相，改变含铜钢近表面富铜层的组成，同时Ni可以提高Cu在奥氏体中的溶解度，减少近表面的液态铜，抑制低熔点液态富铜相的渗透，达到控制“铜致表面热裂纹”的作用。但是贵重金属Ni元素的增加将导致生产成本的增加，同时钢中Ni元素对人体有害，产品不能直接用于锅具等食品器材的制造。

相关技术中提出将钢中Cu:Ni比控制在2.9～3.1:1，同时优化轧钢工艺控制低合金含铜钢的裂纹，钢中仍然需要加入一定量的Ni元素，Cu元素含量只有0.3％～0.6％。

相关技术中公开了一种控制含Cu钢热轧裂纹的方法，但是钢中Cu含量只有0.1％～0.6％，未涉及冶炼工序。含Cu抗菌不锈钢中的Cu含量可以超过1.0％，但是不锈钢中含有大量的Cr、Ni元素，成分设计机理和生产工艺完全不同于常规的含铜钢。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高铜钢，以解决上述背景技术中提出的问题和缺陷的至少一个方面。

本发明还提供了上述高铜钢的制备方法。

本发明还提供了一种连铸坯，由上述制备方法制备得到。

本发明还提供了上述高铜钢的应用。

具体如下，本发明第一方面提供了一种高铜钢，由以下重量百分数的元素组成：

C：0.02％～0.08％，Si：0.45％～0.85％，Mn：0.25％～0.50％，P：≤0.018％，S：≤0.006％，Al：0.01％～0.08％，N：≤0.006％，Cu：1.5％～4.5％，Ca：0.001％～0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质。

根据本发明高铜钢技术方案中的一种技术方案，至少具备如下有益效果：

本发明的高铜钢中Cu元素在1.5％以上，保证最终钢材的抗菌性。不添加任何Ni元素，从而降低了钢材的生产成本，保证钢材对人体无害可用于锅具生产。