16锰低合金高强度大型桥梁钢板的设计及应用

刘东东

摘要：随着现代科技的发展，钢铁产业实现了大规模生产，其典型特点是大型化，集约化，用户对钢铁产品的需求趋于多样化与优质化，市场需求与生产技术间产生较大矛盾，解决矛盾的关键是钢材生产技术的改革，柔性制造技术轧制过程具有较大的灵活性的轧制技术，是最大限度按照用户需求组织生产，解决大规模生产与个性需求间的矛盾。低合金高强度钢板生产技术的开发应用，较好的解决了用户的个性化需求与钢铁生产大型化，集约化间的矛盾。16Mn低合金高强度大型桥梁钢板的设计应用，对促进我国桥梁工程建设发展提供了新的机遇。

关键词：16Mn钢板;低合金高强度钢板;桥梁钢板设计应用

低合金高强度中厚钢板主要应用于钢结构建筑，矿用机械，桥梁等各类工程结构，对韧性要求较高的重要建设工程应用广泛。钢牌号很多，每个品种有不同系列，有应用于桥梁建筑等方面的专用钢种牌号。随着市场竞争的加剧，此系列钢种牌号有快速增多的趋势，冶炼工序波动增大，难以保障达接头前后的铸胚质量，大大增加了炼钢成本。市场需求低合金高强度钢，每个系列钢种强度指标要求基本相同，钢种牌号中，其强度差别不大，主要差别为各等级钢种对冲击韧性要求不同。16锰低合金高强度大型桥梁钢板综合力学性能好，热加工性能与耐腐蚀性能优异，为桥梁工程建设提供了新的高质量建材，具有广阔的发展前景。

一、普通低合金高强度钢简介

普通低合金钢是一种含有少量合金元素的普通合金钢，其强度较高，综合性能较好，具有耐腐蚀性，耐低温性，良好的加工工艺及其他特殊性能等。此钢冶炼生产工艺简单，冶炼轧制基本与碳素钢相同[1]。

普通低合金钢适应各领域多层面的需求，普通低合金钢具有良好的机械性能，能适应化工，桥梁，矿山等方面的用钢需求。普通低合金钢的一些特殊性很大程度上改变相关行业的用钢面貌。为部门产品设计变革提供了物质基础。普通低合金钢高强度结构是低合金钢应用最广泛的钢种。

按钢中重要元素种类可将普通低合金高强度钢分为锰系，锰钒系，锰钛系，硅钛系，含铝系，含磷系与多元素低合金钢等系列。按照普通低合金高强度钢的金相组织，可将其分为铁素体加珠体型金相组织，贝氏体加少量珠光体型金相组织，回火马氏体与贝氏体型金相组织，通过调质处理，屈服强度为685-1440pa，是普通低合金钢向更高强度发展的类型。

二、低合金钢强度大钢板发展的意义

进入21世纪，钢铁产品仍是人类社会最主要的结构材料，覆盖面最广的功能材料，中国是世界上最大的发展中国家，是世界第一产钢大国，但并非钢铁强国，国内钢材市场需求不断上升，钢铁工业进入了结构优化，实现战略性转移的新发展阶段。当前我国钢铁工业发展存在的突出问题是大多中厚钢板轧机装备水平较低，高质量的专用板材生产比例低，与钢铁强国相比在工艺技术，质量档次方面存在很大差距。

发展低合金高强度钢是实现我国钢铁工业战略性结构调整的迫切需要，随着工业化水平的提升，国际市场要求钢材品种结构不断向高使用高强，高强度，高技术含量的方向发展。要适应钢铁行业的发展趋势，钢铁行业必须调整品种结构与工艺技术，淘汰落后工艺产品，从数量与品种上增加市场急需的双高产品，是实现我国钢铁工业振兴的必由之路。

大力发展推广使用普通低合金钢有利于充分利用国家丰富资源，是规避镍镉等资源较少的情况下发展的独立低合金钢系统。有利于提高设备与构件的使用寿命，钢材的截面尺寸可大大降低，耐腐蚀性能优越，延长了设备与构件的使用寿命。

三、16锰低合金高强度大型桥梁钢板的应用

16Mn钢板是低合金结构钢，具有良好的综合力学性能，低温冲击韧性，与A3号钢相比成分加入锰，具有同样好的塑性，屈服强度提高50%左右。低温冲击韧性较A3钢优越，但其缺口敏感性较碳钢大，有缺口的16Mn钢板疲劳强度比A3钢低，此钢种通常在特扎状态下使用，正火后可改善钢材的塑性，冷压成型等加工性能[2]。

16锰低合金高强度钢是近年来我国开始大量生产的钢种，钢铁桥梁大型化，要求提高桥梁用钢的强度，碳素钢不能满足大型桥梁结构件的要求，冶金工业必须寻求低价高强度，适合大型桥梁建筑需要的钢板，16锰低合金高强度钢与三号桥梁钢的强度比为52/38.具有焊接性能良好等特點，生产此类钢使用原料利用矿石残余合金元素，或加入硅与锰等富有资源价格低廉的合金元素。不需经过复杂的热处理工序。

16锰低合金高强度大型桥梁钢板的物理性能要求严格，要求满足抗拉强度，常温冲击等物理性能，要求钢板表面光洁平正。为满足其物理性能与尺寸规格要求，鞍钢添加扁钢锭生产，延长了辊道及冷床与吊具设备，克服16m长度的钢板热处理困难。

改进炼钢与轧钢生产工艺，将脱氧剂加铝量提高400g/t，轧钢厚度增大板坯厚度，严格控制压下制度与修轧无难度。此类大型桥梁钢板经过多次试轧取得了良好效果。目前已批量生产，合格率区域稳定。

国外生产特长大型低合金高强度桥梁钢板需要几年时间掌握生产工艺，我国仅用一年时间掌握特大低合金高强度钢板的生产工艺，鞍钢生产的钢板，在尺寸规格，表面光洁等方面优于进口钢板。

16锰低合金高强度钢板在鞍钢试制成功，改变了我国建筑铁路桥梁用特大规格钢板必须依靠进口的局面，使得我国建筑特大桥所需钢板实现自主供给。

结语：

随着全球钢铁市场一体化，低合金高强度宽厚钢板发展前景广阔，要采用微合金化技术大力进行品种结构调整，以高质量，高附加值为定位，瞄准大项目开发新品种，瞄准国家短缺的品种开发新品种，是实现我国低合金高强度宽厚钢板品种结构优化的有效途径。

参考文献：

[1]常跃峰.低合金高强度宽厚板的发展[J].宽厚板，2002 （05）：1-5.

[2]柳广庆，段文德.16锰低合金高强度大型桥梁钢板的试制[J].鞍钢技术，1964 （03）：82-83.