一种硅合金钢及其制造方法 【技术领域】
本发明涉及一种硅合金钢，属于低合金钢领域。
背景技术
硅是炼钢过程中常用的还原剂和脱氧剂，镇静钢中一般含有0.15～0.30％的硅。硅主要固溶于基体中，不形成碳化物，也不溶于其它碳化物，除了提高钢的淬透性外，还有助于提高在高温回火过程中析出特殊碳化物的弥散度，可使二次硬化峰增高，因而硅对提高基体的强度及回火抗力有利。硅能显著提高钢的弹性极限、屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0～1.2％的硅，强度可提高15～20％。此外，硅还能增加钢的高温抗氧化能力。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1～4％的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做硅钢片。同时由于硅合金价格比锰等强化元素低，随着合金价格的持续上涨，钢铁生产成本也逐步升高，因此采用硅作为在钢铁材料中作为强化元素越来越受青睐。
【发明内容】
本发明提供一种具有较高强度、良好的延展性能且生产成本较低的硅合金钢。
一种硅合金钢，其特征在于化学成分如下，均为重量百分比：
0＜C≤0.50％，0.50％＜Si≤2.0％，0.20％＜Mn≤2.0％，P≤0.045％，S≤0.050％，其余为Fe和微量杂质。
进一步优选的，硅合金钢的化学成分如下，均为重量百分比：
0＜C≤0.30％，0.50％＜Si≤1.0％，Mn：0.20～1.0％，P≤0.040％，S≤0.040％，其余为Fe和微量杂质。
一种硅合金钢的制造方法，包括铁水脱硫预处理、转炉冶炼、钢包吹氩处理、连铸、热连轧机组轧制，包括下列步骤：
1)铁水预处理铁水硫控制在0.035％以下，温度为：1200℃～1300℃；
2)脱硫完毕扒净铁水表面的渣；脱硫铁水兑入转炉冶炼，转炉冶炼终点控制：C：0～0.20％，P：0～0.035％，S：0～0.035％；
3)转炉冶炼完毕，放钢过程进行脱氧合金化处理；
4)钢水进入吹氩站进行吹氩和成分微调处理，吹氩时间5～20min；
5)钢水在连铸机上进行浇注，连铸全程保护浇注，结晶器进出水温差4～7℃，二次冷却比水量1.3～1.6 L/kg；
6)连铸坯再进入热连轧机组进行轧制；加热时间60～90min，钢坯的出炉温度为1100℃～1300℃，终轧温度800℃～920℃，卷取温度600℃～700℃。
得到的硅合金钢的化学成分按重量百分比含量如下：0＜C≤0.30％，0.50％＜Si≤1.0％，0.20％≤Mn≤1.0％，P≤0.040％，S≤0.040％，其余为Fe和微量杂质。
优选的，步骤1)中铁水预处理铁水温度为：1250℃～1300℃。
优选的，步骤2)中转炉冶炼终点控制：C：0.05～0.20％，P：0～0.030％，S：0～0.030％。
步骤3)所述的脱氧合金化采用公知的方法进行。
优选的，步骤6)中，加热时间65～85min，钢坯的出炉温度为1150～1250℃，终轧温度850～900℃，卷取温度630～700℃。
比水量的含义是单位时间内冷却水消耗量(L)和通过二冷区铸坯质量(kg)的比值，其单位为L/kg，是连铸二次水冷却喷水强度的指标。比水量的大小随着钢种、铸坯断面尺寸以及拉坯速度等参数不同而变化，通常波动在0.5～1.5L/kg之间。针对各钢种的热物理性能(导热系数、热膨胀性)、高温力学性能(延伸率、高温强度)以及裂纹敏感性的不同，应选择不同的冷却强度。对于普碳钢和低合金钢，冷却强度一般为1.0～1.2L/kg；中高碳钢和合金钢为0.6～0.8L/kg；某些裂纹敏感性强的钢0.4～0.6L/kg；高速钢为0.1～0.3L/kg。本发明进行了大量试验，进行了参数的调整，最后找到了最佳的工艺条件，得到了元素配比简单、成本低、屈服强度和抗拉强度高的硅合金钢及其制造方法。
本发明的有益效果：
1.钢中合金元素含量较低，生产过程配加合金劳动量较小；
2.钢中添加适量价格低廉的Si元素，减少常用强化元素Mn的添加量，使钢具有较高的强度；
3.硅合金钢与普通碳素结构钢相比，在高温下具有一定的抗氧化能力。
与现有技术相比，本发明采用较简单的元素配比，生产过程、化学成分容易稳定控制。采用价格低廉的Si作为强化元素，生产成本较低，且钢具有较高的强度，并具有一定的抗高温氧化性能。与强度级别相近的低合金钢Q345B相比，吨钢生产成本低70～100元；与普通碳素结构钢Q235相比，屈服强度、抗拉强度提高50～100MPa。
【具体实施方式】
实施例1：
1、钢的化学成分按重量百分比如下：
C：0.11％，Si：0.69％，Mn：0.39％，P：0.016％，S：0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2、硅合金钢的制造方法，以2.0mm厚钢带为例，铸坯断面规格为165mm×200mm：
(1)制备工艺路线
铁水预处理-转炉冶炼-钢包吹氩处理-连铸-热连轧机组轧制。
(2)制备方法，步骤如下：
铁水预处理铁水硫控制在0.035％以下，温度为：1260℃，脱硫完毕扒净铁水表面的渣。转炉冶炼终点控制：C：0.08％，P：0.014％，S：0.026％。钢水进入吹氩站，立即进行测温和成分检验，根据检验结果，调整成分，吹氩时间10min。连铸全程保护浇注，结晶器进出水温差6～7℃，二次冷却比水量1.4～1.5L/kg。轧制在热连轧机组进行，加热时间80min，钢坯的出炉温度为1200℃，终轧温度870℃，卷取温度630℃。
经采用国际通用标准检测，具体数据见表1。
实施例2：
1、钢的化学成分按重量百分比如下：
C：0.11％，Si：0.68％，Mn：0.32％，P：0.022％，S：0.027％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2、硅合金钢的制造方法，以2.9mm厚钢带为例，铸坯断面规格为120mm×360mm，生产工艺路线同实施例1，步骤如下：
铁水预处理铁水硫控制在0.035％以下，温度为：1300℃，脱硫完毕扒净铁水表面的渣。转炉冶炼终点控制：C：0.08％，P：0.020％，S：0.028％。钢水进入吹氩站，立即进行测温和成分检验，根据检验结果，调整成分，吹氩时间11min。连铸全程保护浇注，结晶器进出水温差5～6℃，二次冷却比水量1.5～1.6L/kg。轧制在热连轧机组进行，加热时间72min，钢坯的出炉温度为1200℃，终轧温度900℃，卷取温度690℃。
经采用国际通用标准检测，硅合金钢强度较高，具有较低的屈强比和较高地延伸率，具体数据见表1。
表1
类型钢 厚度， mm 屈服强 度，MPa 抗拉强 度，MPa 屈强比 延伸率，％ L0＝50mm 180°弯曲 800℃氧化 速度，g/m2·h 实施例1 2.0 340 470 0.723 32 d＝2a合格 9.34 实施例2 2.9 320 465 0.688 38.5 d＝2a合格 9.26 对比钢 Q235B 2.5 265 405 0.654 40 d＝2a合格 14.01