16錳低合金高強度大型橋梁鋼板的設計及應用

劉東東

摘要：隨著現代科技的發展，鋼鐵產業實現了大規模生產，其典型特點是大型化，集約化，用戶對鋼鐵產品的需求趨于多樣化與優質化，市場需求與生產技術間產生較大矛盾，解決矛盾的關鍵是鋼材生產技術的改革，柔性制造技術軋制過程具有較大的靈活性的軋制技術，是最大限度按照用戶需求組織生產，解決大規模生產與個性需求間的矛盾。低合金高強度鋼板生產技術的開發應用，較好的解決了用戶的個性化需求與鋼鐵生產大型化，集約化間的矛盾。16Mn低合金高強度大型橋梁鋼板的設計應用，對促進我國橋梁工程建設發展提供了新的機遇。

關鍵詞：16Mn鋼板;低合金高強度鋼板;橋梁鋼板設計應用

低合金高強度中厚鋼板主要應用于鋼結構建筑，礦用機械，橋梁等各類工程結構，對韌性要求較高的重要建設工程應用廣泛。鋼牌號很多，每個品種有不同系列，有應用于橋梁建筑等方面的專用鋼種牌號。隨著市場競爭的加劇，此系列鋼種牌號有快速增多的趨勢，冶煉工序波動增大，難以保障達接頭前后的鑄胚質量，大大增加了煉鋼成本。市場需求低合金高強度鋼，每個系列鋼種強度指標要求基本相同，鋼種牌號中，其強度差別不大，主要差別為各等級鋼種對沖擊韌性要求不同。16錳低合金高強度大型橋梁鋼板綜合力學性能好，熱加工性能與耐腐蝕性能優異，為橋梁工程建設提供了新的高質量建材，具有廣闊的發展前景。

一、普通低合金高強度鋼簡介

普通低合金鋼是一種含有少量合金元素的普通合金鋼，其強度較高，綜合性能較好，具有耐腐蝕性，耐低溫性，良好的加工工藝及其他特殊性能等。此鋼冶煉生產工藝簡單，冶煉軋制基本與碳素鋼相同[1]。

普通低合金鋼適應各領域多層面的需求，普通低合金鋼具有良好的機械性能，能適應化工，橋梁，礦山等方面的用鋼需求。普通低合金鋼的一些特殊性很大程度上改變相關行業的用鋼面貌。為部門產品設計變革提供了物質基礎。普通低合金鋼高強度結構是低合金鋼應用最廣泛的鋼種。

按鋼中重要元素種類可將普通低合金高強度鋼分為錳系，錳釩系，錳鈦系，硅鈦系，含鋁系，含磷系與多元素低合金鋼等系列。按照普通低合金高強度鋼的金相組織，可將其分為鐵素體加珠體型金相組織，貝氏體加少量珠光體型金相組織，回火馬氏體與貝氏體型金相組織，通過調質處理，屈服強度為685-1440pa，是普通低合金鋼向更高強度發展的類型。

二、低合金鋼強度大鋼板發展的意義

進入21世紀，鋼鐵產品仍是人類社會最主要的結構材料，覆蓋面最廣的功能材料，中國是世界上最大的發展中國家，是世界第一產鋼大國，但并非鋼鐵強國，國內鋼材市場需求不斷上升，鋼鐵工業進入了結構優化，實現戰略性轉移的新發展階段。當前我國鋼鐵工業發展存在的突出問題是大多中厚鋼板軋機裝備水平較低，高質量的專用板材生產比例低，與鋼鐵強國相比在工藝技術，質量檔次方面存在很大差距。

發展低合金高強度鋼是實現我國鋼鐵工業戰略性結構調整的迫切需要，隨著工業化水平的提升，國際市場要求鋼材品種結構不斷向高使用高強，高強度，高技術含量的方向發展。要適應鋼鐵行業的發展趨勢，鋼鐵行業必須調整品種結構與工藝技術，淘汰落后工藝產品，從數量與品種上增加市場急需的雙高產品，是實現我國鋼鐵工業振興的必由之路。

大力發展推廣使用普通低合金鋼有利于充分利用國家豐富資源，是規避鎳鎘等資源較少的情況下發展的獨立低合金鋼系統。有利于提高設備與構件的使用壽命，鋼材的截面尺寸可大大降低，耐腐蝕性能優越，延長了設備與構件的使用壽命。

三、16錳低合金高強度大型橋梁鋼板的應用

16Mn鋼板是低合金結構鋼，具有良好的綜合力學性能，低溫沖擊韌性，與A3號鋼相比成分加入錳，具有同樣好的塑性，屈服強度提高50%左右。低溫沖擊韌性較A3鋼優越，但其缺口敏感性較碳鋼大，有缺口的16Mn鋼板疲勞強度比A3鋼低，此鋼種通常在特扎狀態下使用，正火后可改善鋼材的塑性，冷壓成型等加工性能[2]。

16錳低合金高強度鋼是近年來我國開始大量生產的鋼種，鋼鐵橋梁大型化，要求提高橋梁用鋼的強度，碳素鋼不能滿足大型橋梁結構件的要求，冶金工業必須尋求低價高強度，適合大型橋梁建筑需要的鋼板，16錳低合金高強度鋼與三號橋梁鋼的強度比為52/38.具有焊接性能良好等特點，生產此類鋼使用原料利用礦石殘余合金元素，或加入硅與錳等富有資源價格低廉的合金元素。不需經過復雜的熱處理工序。

16錳低合金高強度大型橋梁鋼板的物理性能要求嚴格，要求滿足抗拉強度，常溫沖擊等物理性能，要求鋼板表面光潔平正。為滿足其物理性能與尺寸規格要求，鞍鋼添加扁鋼錠生產，延長了輥道及冷床與吊具設備，克服16m長度的鋼板熱處理困難。

改進煉鋼與軋鋼生產工藝，將脫氧劑加鋁量提高400g/t，軋鋼厚度增大板坯厚度，嚴格控制壓下制度與修軋無難度。此類大型橋梁鋼板經過多次試軋取得了良好效果。目前已批量生產，合格率區域穩定。

國外生產特長大型低合金高強度橋梁鋼板需要幾年時間掌握生產工藝，我國僅用一年時間掌握特大低合金高強度鋼板的生產工藝，鞍鋼生產的鋼板，在尺寸規格，表面光潔等方面優于進口鋼板。

16錳低合金高強度鋼板在鞍鋼試制成功，改變了我國建筑鐵路橋梁用特大規格鋼板必須依靠進口的局面，使得我國建筑特大橋所需鋼板實現自主供給。

結語：

隨著全球鋼鐵市場一體化，低合金高強度寬厚鋼板發展前景廣闊，要采用微合金化技術大力進行品種結構調整，以高質量，高附加值為定位，瞄準大項目開發新品種，瞄準國家短缺的品種開發新品種，是實現我國低合金高強度寬厚鋼板品種結構優化的有效途徑。

參考文獻：

[1]常躍峰.低合金高強度寬厚板的發展[J].寬厚板，2002 （05）：1-5.

[2]柳廣慶，段文德.16錳低合金高強度大型橋梁鋼板的試制[J].鞍鋼技術，1964 （03）：82-83.