16錳低合金高強(qiáng)度大型橋梁鋼板的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

劉東東

摘要：隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，鋼鐵產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模生產(chǎn)，其典型特點(diǎn)是大型化，集約化，用戶對(duì)鋼鐵產(chǎn)品的需求趨于多樣化與優(yōu)質(zhì)化，市場(chǎng)需求與生產(chǎn)技術(shù)間產(chǎn)生較大矛盾，解決矛盾的關(guān)鍵是鋼材生產(chǎn)技術(shù)的改革，柔性制造技術(shù)軋制過(guò)程具有較大的靈活性的軋制技術(shù)，是最大限度按照用戶需求組織生產(chǎn)，解決大規(guī)模生產(chǎn)與個(gè)性需求間的矛盾。低合金高強(qiáng)度鋼板生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，較好的解決了用戶的個(gè)性化需求與鋼鐵生產(chǎn)大型化，集約化間的矛盾。16Mn低合金高強(qiáng)度大型橋梁鋼板的設(shè)計(jì)應(yīng)用，對(duì)促進(jìn)我國(guó)橋梁工程建設(shè)發(fā)展提供了新的機(jī)遇。

關(guān)鍵詞：16Mn鋼板;低合金高強(qiáng)度鋼板;橋梁鋼板設(shè)計(jì)應(yīng)用

低合金高強(qiáng)度中厚鋼板主要應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)建筑，礦用機(jī)械，橋梁等各類工程結(jié)構(gòu)，對(duì)韌性要求較高的重要建設(shè)工程應(yīng)用廣泛。鋼牌號(hào)很多，每個(gè)品種有不同系列，有應(yīng)用于橋梁建筑等方面的專用鋼種牌號(hào)。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，此系列鋼種牌號(hào)有快速增多的趨勢(shì)，冶煉工序波動(dòng)增大，難以保障達(dá)接頭前后的鑄胚質(zhì)量，大大增加了煉鋼成本。市場(chǎng)需求低合金高強(qiáng)度鋼，每個(gè)系列鋼種強(qiáng)度指標(biāo)要求基本相同，鋼種牌號(hào)中，其強(qiáng)度差別不大，主要差別為各等級(jí)鋼種對(duì)沖擊韌性要求不同。16錳低合金高強(qiáng)度大型橋梁鋼板綜合力學(xué)性能好，熱加工性能與耐腐蝕性能優(yōu)異，為橋梁工程建設(shè)提供了新的高質(zhì)量建材，具有廣闊的發(fā)展前景。

一、普通低合金高強(qiáng)度鋼簡(jiǎn)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(qiáng)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(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，冶煉軋制基本與碳素鋼相同[1]。

普通低合金鋼適應(yīng)各領(lǐng)域多層面的需求，普通低合金鋼具有良好的機(jī)械性能，能適應(yīng)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(guān)行業(yè)的用鋼面貌。為部門產(chǎn)品設(shè)計(jì)變革提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。普通低合金鋼高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)是低合金鋼應(yīng)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(qiáng)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(qiáng)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(guò)調(diào)質(zhì)處理，屈服強(qiáng)度為685-1440pa，是普通低合金鋼向更高強(qiáng)度發(fā)展的類型。

二、低合金鋼強(qiáng)度大鋼板發(fā)展的意義

進(jìn)入21世紀(jì)，鋼鐵產(chǎn)品仍是人類社會(huì)最主要的結(jié)構(gòu)材料，覆蓋面最廣的功能材料，中國(guó)是世界上最大的發(fā)展中國(guó)家，是世界第一產(chǎn)鋼大國(guó)，但并非鋼鐵強(qiáng)國(guó)，國(guó)內(nèi)鋼材市場(chǎng)需求不斷上升，鋼鐵工業(yè)進(jìn)入了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)移的新發(fā)展階段。當(dāng)前我國(guó)鋼鐵工業(yè)發(fā)展存在的突出問(wèn)題是大多中厚鋼板軋機(jī)裝備水平較低，高質(zhì)量的專用板材生產(chǎn)比例低，與鋼鐵強(qiáng)國(guó)相比在工藝技術(shù)，質(zhì)量檔次方面存在很大差距。

發(fā)展低合金高強(qiáng)度鋼是實(shí)現(xiàn)我國(guó)鋼鐵工業(yè)戰(zhàn)略性結(jié)構(gòu)調(diào)整的迫切需要，隨著工業(yè)化水平的提升，國(guó)際市場(chǎng)要求鋼材品種結(jié)構(gòu)不斷向高使用高強(qiáng)，高強(qiáng)度，高技術(shù)含量的方向發(fā)展。要適應(yīng)鋼鐵行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，鋼鐵行業(yè)必須調(diào)整品種結(jié)構(gòu)與工藝技術(shù)，淘汰落后工藝產(chǎn)品，從數(shù)量與品種上增加市場(chǎng)急需的雙高產(chǎn)品，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)鋼鐵工業(yè)振興的必由之路。

大力發(fā)展推廣使用普通低合金鋼有利于充分利用國(guó)家豐富資源，是規(guī)避鎳鎘等資源較少的情況下發(fā)展的獨(dú)立低合金鋼系統(tǒng)。有利于提高設(shè)備與構(gòu)件的使用壽命，鋼材的截面尺寸可大大降低，耐腐蝕性能優(yōu)越，延長(zhǎng)了設(shè)備與構(gòu)件的使用壽命。

三、16錳低合金高強(qiáng)度大型橋梁鋼板的應(yīng)用

16Mn鋼板是低合金結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的綜合力學(xué)性能，低溫沖擊韌性，與A3號(hào)鋼相比成分加入錳，具有同樣好的塑性，屈服強(qiáng)度提高50%左右。低溫沖擊韌性較A3鋼優(yōu)越，但其缺口敏感性較碳鋼大，有缺口的16Mn鋼板疲勞強(qiáng)度比A3鋼低，此鋼種通常在特扎狀態(tài)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(qiáng)度鋼是近年來(lái)我國(guó)開始大量生產(chǎn)的鋼種，鋼鐵橋梁大型化，要求提高橋梁用鋼的強(qiáng)度，碳素鋼不能滿足大型橋梁結(jié)構(gòu)件的要求，冶金工業(yè)必須尋求低價(jià)高強(qiáng)度，適合大型橋梁建筑需要的鋼板，16錳低合金高強(qiáng)度鋼與三號(hào)橋梁鋼的強(qiáng)度比為52/38.具有焊接性能良好等特點(diǎn)，生產(chǎn)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(jià)格低廉的合金元素。不需經(jīng)過(guò)復(fù)雜的熱處理工序。

16錳低合金高強(qiáng)度大型橋梁鋼板的物理性能要求嚴(yán)格，要求滿足抗拉強(qiáng)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(guī)格要求，鞍鋼添加扁鋼錠生產(chǎn)，延長(zhǎng)了輥道及冷床與吊具設(shè)備，克服16m長(zhǎng)度的鋼板熱處理困難。

改進(jìn)煉鋼與軋鋼生產(chǎn)工藝，將脫氧劑加鋁量提高400g/t，軋鋼厚度增大板坯厚度，嚴(yán)格控制壓下制度與修軋無(wú)難度。此類大型橋梁鋼板經(jīng)過(guò)多次試軋取得了良好效果。目前已批量生產(chǎn)，合格率區(qū)域穩(wěn)定。

國(guó)外生產(chǎn)特長(zhǎng)大型低合金高強(qiáng)度橋梁鋼板需要幾年時(shí)間掌握生產(chǎn)工藝，我國(guó)僅用一年時(shí)間掌握特大低合金高強(qiáng)度鋼板的生產(chǎn)工藝，鞍鋼生產(chǎn)的鋼板，在尺寸規(guī)格，表面光潔等方面優(yōu)于進(jìn)口鋼板。

16錳低合金高強(qiáng)度鋼板在鞍鋼試制成功，改變了我國(guó)建筑鐵路橋梁用特大規(guī)格鋼板必須依靠進(jìn)口的局面，使得我國(guó)建筑特大橋所需鋼板實(shí)現(xiàn)自主供給。

結(jié)語(yǔ)：

隨著全球鋼鐵市場(chǎng)一體化，低合金高強(qiáng)度寬厚鋼板發(fā)展前景廣闊，要采用微合金化技術(shù)大力進(jìn)行品種結(jié)構(gòu)調(diào)整，以高質(zhì)量，高附加值為定位，瞄準(zhǔn)大項(xiàng)目開發(fā)新品種，瞄準(zhǔn)國(guó)家短缺的品種開發(fā)新品種，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)低合金高強(qiáng)度寬厚鋼板品種結(jié)構(gòu)優(yōu)化的有效途徑。

參考文獻(xiàn)：

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

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