一种桥梁用阻尼抗震用软钢材料及其制造方法技术

技术编号:18455838 阅读:22 留言:0更新日期:2018-07-18 11:35
本申请公开了一种桥梁用阻尼抗震用软钢材料及其制造方法,涉及钢材配方。所述软钢材料的配方按钢种组成元素成分的质量百分比配比详见权利。制造方法按照冶炼及连铸、圆钢轧制、圆钢精整及成品锻造步骤执行。按照本申请的配方及制造方法制备出规定化学成分范围的低碳铝镇静钢,同时严格控制影响塑性性能的P、S元素含量,并控制残余元素含量,从而不仅保证软钢的抗拉强度和屈服强度均在一定的强度范围内,而且满足屈服强度与抗拉强度的比值不大于0.72,制作的减隔震装置等效阻尼比及低周疲劳性能优良,从而满足铁路桥梁综合工况的受力与吸能抗震的使用要求。

Design and manufacturing method of damping and anti-seismic soft steel for bridge

The invention discloses a design and manufacturing method of a damping and anti-seismic soft steel material for bridges, which relates to the steel formula. The formula in the design is right according to the mass percentage ratio of the elements in the steel. The manufacturing method is carried out in accordance with smelting and continuous casting, round steel rolling, round steel finishing and forging process. The low carbon aluminum sedation steel with the prescribed chemical composition range is prepared according to the formulation and manufacturing method of this application, and the content of P and S elements affecting the plastic properties are strictly controlled and the content of residual elements is controlled, thus not only ensuring the tensile strength and yield strength of the soft steel in a certain strength range, but also the yield strength and the yield strength. The ratio of tensile strength is not more than 0.72, and the equivalent damping ratio and low cycle fatigue performance of the isolated shock isolation device are excellent, which can meet the requirements of the comprehensive working conditions of the railway bridge and the use of the energy absorption of the energy absorption.

【技术实现步骤摘要】
一种桥梁用阻尼抗震用软钢材料的设计及其制造方法
本申请涉及钢材配方,特别是涉及一种桥梁用阻尼抗震用软钢材料的设计及其制造方法。
技术介绍
铁路桥梁等高架建筑在极端自然条件下(如地震、台风等),结构受到极大的破坏。而诸如铁路桥梁、桥墩等高架建筑,最容易受到破坏的部分是桥墩或桥墩与桥梁之间的联结点。一方面这种破坏轻则造成桥梁和桥墩之间发生横移错位,重则会导致桥梁滑落出桥墩,给行车安全带来致命的威胁。另一方面地震导致桥梁发生损坏后需要能够得到简便快捷的修复。传统的抗震设计往往是通过强化建筑结构本身(如桥墩加固、外围支撑设计)来达到储存和消耗能量的目的,从而满足设计的抗震标准,保证小震可修,大震不倒。这种利用强化结构本身的来保证抗震要求的设计方法存在三个方面的明显缺点:(1)结构本身强化会显著提高建设成本;(2)震动过程中结构主体缺乏自我调节能力,在不确定的自然力作用条件下(如不同的地震波形式与方向),结构本身很可能仍然不满足安全要求;(3)一旦结构受到地震损毁或破坏,修复或重建成本高。近年来,随着建筑技术的发展,结构震动控制技术成为抗震设计的一种合理而有效的途径,其中耗能减震就是其中一种最常用技术,所谓耗能减震就是将输入到结构中的破坏能量引向特殊设计的机构加以吸收和分散,从而达到保护主体结构的目的。伴随着钢铁材料研究的不断进步,在国内外广泛研究的各种耗能减震器中,软钢阻尼减震器是最常见的一种,软钢阻尼减震器以结构简单、造价低廉、吸能效果明显的优点而得到广泛应用。软钢阻尼减震器最早由日本新日铁公司提出,其核心是根据不同的阻尼减震要求设计出相应的软钢材料。新日铁公司于1995年成功开发出牌号为BLY-100和BLY-225两种抗震阻尼器用低屈服点软钢,两种钢种对应屈服强度分别为100MPa和225MPa,目前这两个钢种已经在工程上得到了广泛的应用,主要做成三种类型的抗震阻尼器应用于高层建筑结构的柱梁连接结构、剪力墙等。1998年川崎制铁开发出牌号为RIVERFLEX100和RIVERFLEX235的两种类似低屈服点软钢。JFE成立以后把建筑构造用低屈服点钢纳入钢板产品目录,牌号为JFE-LY100、JFE-LY160、JFE-LY225。中国台湾中钢也于1997年成功研制出牌号为LYS100的软钢。由于不同的工程应用工况对抗震阻尼用软钢材料有着完全不同的机械性能要求。目前,缺少一种满足铁路桥梁防落梁用阻尼减震器制作的软钢材料。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种桥梁用阻尼抗震用软钢材料的配方及制造方法克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题。根据本申请的一个方面,提供了一种桥梁用阻尼抗震用软钢材料的设计,包括所述软钢材料的配方设计,其按组成元素成分的质量百分比配比如下:C:0.11%~0.15%,Si:0.20%~0.30%,Mn:1.45%~1.55%,P:0.006%~0.010%,S:≤0.005%,Nb:≤0.06%,V:≤0.15%,Ti≤0.03%,Cr:≤0.05%,Ni:≤0.05%,Cu:≤0.05%,Mo:≤0.02%,Ce:<0.3%,N:≤0.008%,Als:≥0.025%,其余为铁。可选地,按组成元素成分的质量百分比配比如下:C:0.12%~0.15%,Si:0.20%~0.30%,Mn:1.50%~1.55%,P:0.007%~0.009%,S:0.003%~0.004%,Nb:0.03%,V:0.03%~0.05%,Ti:0.02%~0.03%,Cr:0.01%~0.03%,Al:0.035%~0.040%,Mo:0.01%~0.02%,Ce:0.19%~0.20%,N:0.004%~0.006%,其余为铁。可选地,按组成元素成分的质量百分比配比如下:C:0.12%~0.14%,Si:0.20%~0.25%,Mn:1.45%~1.50%,P:0.009%~0.010%,S:0.004%~0.005%,Nb:0.03%~0.04%,V:0.03%~0.10%,Ti:0.02%~0.03%,Cr:0.01%~0.02%,Al:0.025%~0.040%,Mo:0.01%~0.02%,Ce:0.19%~0.23%,N:0.004%~0.008%,其余为铁。可选地,按组成元素成分的质量百分比配比如下:C:0.12%~0.13%,Si:0.20%~0.25%,Mn:1.50%,P:0.009%~0.010%,S:0.004%~0.005%,Nb:0.02%~0.03%,V:0.03%,Ti:0.020%~0.025%,Cr:0.01%~0.02%,Al:0.035%~0.050%,Mo:0.01%~0.02%,Ce:0.12%~0.19%,N:0.004%~0.005%,其余为铁。可选地,按组成元素成分的质量百分比配比如下:C:0.13%~0.14%,Si:0.25%~0.30%,Mn:1.45%~1.50%,P:0.007%~0.010%,S:0.003%~0.005%,Nb:0.02%~0.03%,V:0.03%~0.05%,Ti:0.025%~0.030%,Cr:0.02%~0.03%,Al:0.035%~0.050%,Mo:≤0.01%,Ce:0.12%~0.20%,N:0.005%~0.006%,其余为铁。可选地,按组成元素成分的质量百分比配比如下:C:0.14%~0.15%,Si:0.25%~0.30%,Mn:1.45%~1.55%,P:0.007%~0.010%,S:0.003%~0.006%,Nb:0.03%~0.04%,V:0.05%~0.10%,Ti:0.030%,Cr:0.02%~0.03%,Al:0.025%~0.035%,Mo:0.01%,Ce:0.20%~0.23%,N:0.006%~0.008%,其余为铁。可选地,所述的设计还包括低倍组织设计,所述软钢材的横截面酸浸低倍组织或断口试片上不得有肉眼可见的缩孔、分层、气泡、裂纹、夹杂、翻皮及白点;所述酸浸低倍组织级别应符合以下规定:根据本申请的另一个方面,还提供了一种桥梁用阻尼抗震用软钢材料的制造方法,所述软钢材料按照权利要求1-6中任一项所述的配方进行配比,所述制造方法按照下述步骤进行:冶炼及连铸——采用LD-LF-RH-CCM工艺流程,顶底复合吹氧、挡渣出钢、埋弧精炼及真空脱气以控制钢中P、S、O、N等杂质含量,其中,大断面铸机拉速1.9-2.2m/min,控制过热度≤25℃,连铸坯冷却检查后进入轧钢工序;圆钢轧制——将上述连铸坯在步进式加热炉内加热到1150℃-1200℃,加热后经除鳞机除鳞后由连轧机轧制成规格的圆钢,从铸坯到圆钢的轧制压缩必须大于8,轧制后的圆钢分段成一定长度后空冷;成品锻造——通过模锻或锻轧方式,将成品圆钢锻造或轧成满足设计要求形状与尺寸的结构件,锻或轧后的成品直接正火处理;其中,所述软钢材料达到的机械性能指标如下:可选地,所述成品锻造之前,还包括将空冷后的圆钢进行精整的工序。可选地,所述圆钢精整工序是冷却后的圆钢通过磁粉或漏磁方式检测表面缺陷,不允许存在深度大于0.2mm的缺陷,存在以上缺陷时表面允许修磨,表面修磨的最大深度从实际尺寸算起不允许大于名义本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种桥梁用阻尼抗震用软钢材料的设计,包括所述软钢材料的配方设计,其按组成元素成分的质量百分比配比如下:C:0.11%~0.15%,Si:0.20%~0.30%,Mn:1.45%~1.55%,P:0.006%~0.010%,S:≤0.005%,Nb:≤0.06%,V:≤0.15%,Ti≤0.03%,Cr:≤0.05%,Ni:≤0.05%,Cu:≤0.05%,Mo:≤0.02%,Ce:

【技术特征摘要】
2018.02.01 CN 20181010361741.一种桥梁用阻尼抗震用软钢材料的设计,包括所述软钢材料的配方设计,其按组成元素成分的质量百分比配比如下:C:0.11%~0.15%,Si:0.20%~0.30%,Mn:1.45%~1.55%,P:0.006%~0.010%,S:≤0.005%,Nb:≤0.06%,V:≤0.15%,Ti≤0.03%,Cr:≤0.05%,Ni:≤0.05%,Cu:≤0.05%,Mo:≤0.02%,Ce:<0.3%,N:≤0.008%,Als:≥0.025%,其余为铁。2.根据权利要求1所述的设计,其特征在于,按组成元素成分的质量百分比配比如下:C:0.12%~0.15%,Si:0.20%~0.30%,Mn:1.50%~1.55%,P:0.007%~0.009%,S:0.003%~0.004%,Nb:0.03%,V:0.03%~0.05%,Ti:0.02%~0.03%,Cr:0.01%~0.03%,Al:0.035%~0.040%,Mo:0.01%~0.02%,Ce:0.19%~0.20%,N:0.004%~0.006%,其余为铁。3.根据权利要求1所述的设计,其特征在于,按组成元素成分的质量百分比配比如下:C:0.12%~0.14%,Si:0.20%~0.25%,Mn:1.45%~1.50%,P:0.009%~0.010%,S:0.004%~0.005%,Nb:0.03%~0.04%,V:0.03%~0.10%,Ti:0.02%~0.03%,Cr:0.01%~0.02%,Al:0.025%~0.040%,Mo:0.01%~0.02%,Ce:0.19%~0.23%,N:0.004%~0.008%,其余为铁。4.根据权利要求1所述的设计,其特征在于,按组成元素成分的质量百分比配比如下:C:0.12%~0.13%,Si:0.20%~0.25%,Mn:1.50%,P:0.009%~0.010%,S:0.004%~0.005%,Nb:0.02%~0.03%,V:0.03%,Ti:0.020%~0.025%,Cr:0.01%~0.02%,Al:0.035%~0.050%,Mo:0.01%~0.02%,Ce:0.12%~0.19%,N:0.004%~0.005%,其余为铁。5.根据权利要求1所述的设计,其特征在于,按组成元素成分的质量百分比配比如下:C:0.13%~0.14%,Si:0.25%~0.30%,Mn:...

【专利技术属性】
技术研发人员:王丽萍沈为忠陈子衡赵其光岳迎九陈应陶
申请(专利权)人:上海衍衡新材料科技有限公司北京交达铁工科技有限公司中铁第一勘察设计院集团有限公司沈为忠
类型:发明
国别省市:上海,31

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