2016年12月7日，《一种高耐久长标距光纤光栅传感器及其制造方法》获得第十八届中国专利优秀奖。

根据传感器的用途、测量精度分为三种类型，基本型、填充型和增敏型高耐久长标距光纤光栅传感器。

1）基本型光纤光栅传感器，如图2所示，包括长度

其制作工艺主要包括如下步骤：

第一步、确定传感标距长度

第二步、对除去包覆层的锚固段光纤13进行封装保护，封装时要使保护层及界面的弹模与纤芯的弹模相匹配，一方面可降低测量过程中滑移对测量精度的影响，另一方面对除去包覆层的光纤进行保护；

第三步、将商业光纤5固定在套管7的两端，固定时施加一定的预应力以确保制作过程中光纤处于伸直状态并能满足压应变测量需求；

第四步、用编织机30在套管7、锚固段光纤13及连接光纤15的外围自动编织纤维套层8，纤维29可选用玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维及芳纶纤维等纤维材料；

第五步、用抗老化增强树脂14对长标距光纤光栅传感器的锚固段12进行全面浸渍；

第六步、用抗老化树脂9对长标距光纤光栅传感器的封装结构6及连接光纤15进行全面浸渍；

第七步、对用树脂浸渍后的长标距光纤光栅传感器进行养护，并连接传输光缆16。

2）用于潮湿、振动大等严酷环境的填充型光纤光栅传感器，如图3所示。与基本型光纤光栅传感器相比，主要区别为套管7内充入填充介质，制作工艺主要区别在于第三步，即在将连接光纤5固定在套管7两端时，在套管内充入填充介质10后严格密封；介质可以为惰性气体或油脂类液体，如二氧化碳、氮气、润滑油脂等。填充型传感器主要针对地下工程等潮湿和严酷环境下应用，能够有效防止水及蒸汽进入套管而影响传感器的寿命及测量精度；另外，充入油脂后可有效缓冲并降低由于外界振动对光纤光栅传感器测量误差的影响，适合于传感标距较长的使用情况。

3）增敏型光纤光栅传感器，如图4所示。与基本型与填充型光纤光栅传感器相比，其主要区别在于套管7内的光纤有增敏封装段18。其制作工艺主要包括如下步骤：

第一步、确定传感标距长度

第二步、对除去包覆层的锚固段光纤13进行封装保护，封装时要使保护层及界面的弹模与纤芯的弹模相匹配，一方面可降低测量过程中滑移对测量精度的影响，另一方面对除去包覆层的光纤进行保护；

第三步、根据增敏系数，确定增敏封装段长度及增敏封装材料，用高模量的材料对增敏封装段18进行封装，提高该段的刚度，使传感器受力后变形能均匀的集中在光纤光栅附近

第四步、将连接光纤5固定在套管7的两端，固定时施加一定的预应力以确保制作过程中光纤处于伸直状态并能满足压应变测量需求；

第五步、用编织机30在套管7、锚固段光纤13及连接光纤15的外围自动编织纤维套层8，纤维29可选用玄武岩纤维、高性能玻璃纤维、碳纤维及芳纶纤维等纤维材料；

第六步、用抗老化增强树脂14对长标距光纤光栅传感器的锚固段12进行全面浸渍；

第七步、用抗老化树脂9对长标距光纤光栅传感器的长标距传感段6及连接光纤15进行全面浸渍；

第八步、对用树脂浸渍后的长标距光纤光栅传感器进行养护，并连接传输光缆16。

高耐久长标距光纤光栅传感器制作用树脂设计：

树脂是决定长标距光纤光栅传感器寿命和精度的一个主要因素，在高耐久长标距光纤光栅传感器制作中选用两类改性树脂。

一类是抗老化树脂9，如图5所示，即在树脂19中添加抗老化剂20，抗老化剂由苯并三唑类、苯酮类、受阻酚类、受阻胺类、三嗪类及水杨酸酯类中的一种或几种混合组成，质量百分比添加量通常在0.05-5%；主要用于封装结构6和连接光纤15等部分的封装。另一类是抗老化增强树脂14，如图6所示，即在树脂19中添加了抗老化剂20和增强相21，抗老化剂与抗老化树脂9中的抗老化剂种类及质量百分比含量相同；所添加的增强相21为炭黑、纳米碳管、陶瓷颗粒、金属颗粒及金属氧化物颗粒的一种或几种混合组成，添加的质量百分比为0.5-20%。树脂19主要为环氧类树脂，对于标距较长的传感器可以选用固化后呈柔软状的环氧树脂，以便用产品的运输和安装。

分布式传感器设计：

分布式长标距光纤光栅传感器是由多个长标距光纤光栅传感器串联而成，通常有两种方式实现其分布式传感，如图7所示。

一是，将制备的单个长标距光纤光栅传感器用光缆进行串联连接，然后在被测工程结构上分布式布设。

二是，一体化封装制作，与单个长标距光纤光栅传感器制作基本相同，主要制作步骤如下：

第一步、在封装前将光纤光栅传感器用光纤进行串联连接，根据测量需要预留好光纤光栅传感器之间的距离；

第二步、分段除去每个长标距传感器套管内固定点11和两端锚固段的包覆层并进行清洗，两相邻长标距传感器可以共用之间的锚固段，但要确保锚固段的长度≥

第三步、对串联的每个光纤光栅传感器穿过长度为

第四步、在预张拉的情况下将光纤光栅传感器固定在每个传感器的套管两端，固定长度为

第五步、在编织机上，在串联光纤光栅传感器的外面用纤维材料编制纤维套管，套管可以进行单向编织也可进行双向编织；

第六步、在锚固段

长标距光纤光栅传感器锚固：

封装后的长寿命高精度长标距光纤光栅传感器与混凝土结构具有良好的粘结性能，而且小型轻巧，既便于在土建交通工程结构表面进行安装布设，也便于在大型工程结构内埋入布设，不影响结构的力学性能。安装布设的关键是确保每个长寿命高精度长标距光纤光栅传感器的锚固段12与被测结构必须进行牢固结合，其余部分粘结在结构上即可。

鉴于长标距光纤光栅传感器的特性，提出以下两种主要安装布设方式。

1）表面布设

表面布设可分为表面全分布式和表面局部分布式布设。表面全分布式布设：对于大型土建交通工程结构，由于损伤位置及程度存在较大的随机性，为对结构进行全面监测，将长标距光纤光栅传感器沿被测结构物表面用树脂进行全面分布式粘贴。表面局部分布式布设：根据工程经验和理论分析，对结构的应变分布及可能出现的损伤部位进行预测，在应变较大和易出现损伤的位置布设长标距光纤光栅传感器。

2）埋入布设

对于预制结构，可以将长标距光纤光栅传感器预埋入结构，也可分为全分布式埋入布设和局部分布式埋入布设。全分布式埋入布设：对于无法具体预测损伤位置及程度的大型工程结构，将分布式长标距光纤光栅传感器沿着钢筋或某方向布设，然后进行混凝土浇筑；或在结构物上开槽，长标距传感器布设好后用树脂、腻子等将所开的槽填平。局部分布式埋入布设：根据工程经验和理论分析，对结构的应变分布及可能出现的损伤部位进行预测，在混凝土浇筑前在相应的钢筋处布设长标距传感器，然后进行混凝土浇筑；或在结构上局部开槽，长标距传感器布设好后用树脂、腻子等将所开的槽填平。

制作时，首先以光纤光栅4为中心向两边分别量取一半传感标距长度

将单个长寿命高精度长标距光纤光栅传感器进行熔接，形成串联连接，将分布熔接串联光栅的光纤或分布刻写光栅的光纤缠绕在轴筒23上，以备分布式光纤传感器的连续封装。对于分布刻写光栅，可以在248纳米波长激光透明的特殊涂敷层光纤上刻写，以避免常规光纤光栅刻写前须剥除涂敷层这一弊端，有效提高了传感器抗破坏性能，同时提高了光纤光栅使用寿命以及耐潮、耐水性能，也可以在普通单模光纤上刻写。采用在光纤上直接刻写的优点是不需要将单个光纤光栅传感器通过熔接形成串联分布，自然形成串联分布，减少了单个光纤光栅的熔接工艺，同时极大降低了测量中的光损和极大提高了光纤的强度。

长寿命高精度长标距光纤光栅传感器采用流水线封装作业，在牵引机装置34的牵引下，轴筒23自动将串联了光栅4的光纤按一定速度放光纤。在光纤包覆层剥除及封装装置24处，自动除去套管内固定点11及锚固段12处的涂覆层3，同时进行抗滑移封装。在穿套管装置25处，进行套管安装，每个套管的长度为

1.一种高耐久长标距光纤光栅传感器的制造方法，其特征在于包括如下步骤：

选取：首先以光纤光栅（4）为中心向两边分别量取一半传感标距长度（），确定标距长度为AB，利用光纤涂覆层剥除及封装装置剥除该段光纤的包覆层，用丙酮或乙醇进行清洗后利用高模量材料进行再封装；然后，通过穿套管装置（25）在传感标距长度（）上穿过套管（7），用高弹性模量的胶将光纤光栅传感器的两端固定在套管的A与B两端，固定长度为；

制造：将单个长寿命高精度长标距光纤光栅传感器进行熔接，形成串联连接，将分布熔接串联光栅的光纤或分布刻写光栅的光纤缠绕在轴筒（23）上，以备分布式光纤传感器的连续封装；

在牵引及产品收集装置（34）的牵引下，轴筒（23）自动将串联了光纤光栅（4）的光纤按一定速度放光纤；在光纤包覆层剥除及封装装置（24）处，自动除去套管内固定点（11）及锚固段（12）处的涂覆层（3），同时进行抗滑移封装；在穿套管装置（25）处，进行套管安装，每个套管的长度为

2.根据权利要求1所述的高耐久长标距光纤光栅传感器的制造方法，其特征在于上述对锚固段（12）进行浸渍的环氧树脂中添加了质量百分比为0.05-5%抗老化剂（20）和0.5-20%增强相（21），对其他部分进行浸渍的环氧树脂中添加了质量百分比为0.05-5%抗老化剂（20）。

3.根据权利要求2所述的高耐久长标距光纤光栅传感器的制造方法，其特征在于上述抗老化剂（18）由苯并三唑类、苯酮类、受阻酚类、受阻胺类、三嗪类及水杨酸酯类中的一种或几种混合组成，增强相（21）为炭黑、纳米碳管、陶瓷颗粒、金属颗粒及金属氧化物颗粒的一种或几种混合组成。

4.根据权利要求1所述的高耐久长标距光纤光栅传感器的制造方法，其特征在于上述套管（7）选取毛细玻璃管、细金属管或高性能聚合物管中的一种。

5.一种基于权利要求1所述的制造方法得到的高耐久长标距光纤光栅传感器，其特征在于包括自内往外依次布置的纤芯（1）、保护层（2）、涂覆层（3），所述纤芯（1）为长度为的商业光纤（5），商业光纤（5）的中段设置光纤光栅（4），商业光纤（5）的外周设置由套管（7）、编织纤维套层（8）、封装结构（6）组成的保护层，商业光纤（5）与套管（7）之间通过厚度为的套管内固定点（11）固定；套管内固定点（11）与编织纤维套层（8）之间分别设置厚度为的锚固段（12）；商业光纤（5）的两端依次连接锚固段光纤（13）、连接光纤（15），连接光纤（15）的末端通过连接法兰（17）连接传输光缆（16）。

6.根据权利要求5所述的高耐久长标距光纤光栅传感器，其特征在于上述位于套管（7）内充入填充介质（10）；所述填充介质（10）为惰性气体或油脂类液体。

7.根据权利要求6所述的高耐久长标距光纤光栅传感器，其特征在于上述填充介质（10）为二氧化碳、氮气、润滑油脂。

8.根据权利要求6所述的高耐久长标距光纤光栅传感器，其特征在于上述商业光纤（5）的外周自两端向光纤光栅（4）分别包裹长度为

《一种高耐久长标距光纤光栅传感器及其制造方法》涉及光纤光栅传感器的技术领域。

图1为常用商用光纤的结构示意图。

图2为基本型高耐久长标距光纤光栅传感器的结构示意图。

图3为填充型高耐久长标距光纤光栅传感器的结构示意图。

图4为增敏型高耐久长标距光纤光栅传感器的结构示意图。

图5为抗老化树脂的示意图。

图6为抗老化增强树脂的示意图。

图7为分布式高耐久长标距光纤光栅传感器的结构示意图。

图8为分布式高耐久长标距光纤光栅传感器制作工艺的示意图。

图中：1、纤芯；2、保护层；3、涂覆层；4、光纤光栅；5、商业光纤；6、封装结构；7、套管；8、纤维套层；9、抗老化树脂；10、填充介质；11、套管内固定点；12、锚固段；13、锚固段光纤；14、抗老化增强树脂；15、连接光纤；16、传输光缆；17、连接法兰；18-增敏封装段；19、树脂；20、抗老化剂；21、增强相；22、单个区域光纤光栅传感器；23、轴筒；24、光纤包覆层剥除及封装装置；25、穿套管装置；26、光纤套管内固定装置；27、光纤张拉应变控制装置；28、纱轴；29、纤维；30、编织机；31、锚固段树脂浸渍机；32、树脂浸渍机；33、烘干装置；34、牵引及产品收集装置；35、智能生产控制系统。

一种高耐久长标距光纤光栅传感器及其制造方法专利目的

《一种高耐久长标距光纤光栅传感器及其制造方法》目的是提供一种能够解决传统光纤光栅传感器在恶劣环境下长期检/监测稳定性与耐久差等问题，并克服光纤光栅传感器测量过程中存在的纤芯与包覆层存在的滑移问题，提高光纤光栅传感器在土建交通工程领域应用的适用性和耐久性，为土建交通领域大型工程结构的长期检测和健康监测提供一种稳定可靠的高耐久长标距光纤光栅传感器及其制造方法。

一种高耐久长标距光纤光栅传感器及其制造方法技术方案

《一种高耐久长标距光纤光栅传感器及其制造方法》包括如下步骤：

选取：首先以光纤光栅为中心向两边分别量取一半传感标距长度

制造：将单个长寿命高精度长标距光纤光栅传感器进行熔接，形成串联连接，将分布熔接串联光栅的光纤或分布刻写光栅的光纤缠绕在轴筒上，以备分布式光纤传感器的连续封装；

在牵引及产品收集装置的牵引下，轴筒自动将串联了光纤光栅的光纤按一定速度放光纤；在光纤包覆层剥除及封装装置处，自动除去套管内固定点及锚固段处的涂覆层，同时进行抗滑移封装；在穿套管装置处，进行套管安装，每个套管的长度为

《一种高耐久长标距光纤光栅传感器及其制造方法》对锚固段进行浸渍的环氧树脂中添加了质量百分比为0.05-5%抗老化剂和0.5-20%增强相，对其他部分进行浸渍的环氧树脂中添加了质量百分比为0.05-5%抗老化剂。

比较好的是，该发明的抗老化剂由苯并三唑类、苯酮类、受阻酚类、受阻胺类、三嗪类及水杨酸酯类中的一种或几种混合组成，增强相为炭黑、纳米碳管、陶瓷颗粒、金属颗粒及金属氧化物颗粒的一种或几种混合组成。

比较好的是，该发明的套管选取直径为0.2-2.0毫米的毛细玻璃管、细金属管或高性能聚合物管中的一种。

《一种高耐久长标距光纤光栅传感器及其制造方法》的长寿命高精度长标距光纤光栅传感器通过特殊的纤维复合材料封装设计实现其在恶劣及暴露环境下长期检/监测的稳定性和长寿命化；其中，在封装复合材料的基体树脂中加入抗老化剂，以提高其在光照射、温度及湿度变化等条件下的抗老化性能与耐久性；为减小甚至避免测量过程中存在的纤芯与包覆层存在的滑移问题，在锚固段采用高弹性模量和高刚度的树脂基体，并在封装时除去锚固段光纤的低弹模树脂包覆层；同时，为使光纤光栅传感器具有区域传感功能，在光纤光栅外套一段长度为标距长度

1）长寿命的实现，由于树脂是高分子材料，在土建交通等粗放与暴露环境下经日晒雨淋容易出现老化，严重影响长期测量的精度和稳定性，该发明专利采用了在浸渍树脂中添加了抗老化剂，由苯并三唑类、苯酮类、受阻酚类、受阻胺类、三嗪类及水杨酸酯类中的一种或几种混合组成，极大提高了长标距光纤光栅传感器的寿命和长期稳定性；另外，可选择采用具有对248纳米激光透明涂敷层的光纤进行光栅制作，通过高功率准分子激光器脉冲光，可在不剥离涂敷层情况下制作出光纤光栅，一方面能有效提高光栅抗破坏性能，另一方面可实现光栅的耐水、抗潮性能，进一步提高其寿命与稳定性。

2）长标距传感的实现，其技术关键是自由封装套管的使用，在包括光纤光栅在内的长标距传感段用套管穿过，套管的内壁要均匀光滑，与光纤的摩擦系数小，使长标距传感段内的光纤可自由移动，受力后形成均匀的应变场；根据实际工程需求，自由封装套管通常选用聚合物套管及金属套管，也可选择使用毛细玻璃套管；

3）防滑移处理，主要采取了两种措施，一是除去锚固段光纤的包覆层，二是采用弹性模量高的树脂进行纤维复合材料封装，大幅提高光纤与封装复合材料的界面模量。

此外，在制作过程中对光纤光栅进行一定的预张拉，以使光纤光栅处于拉伸状态，同时可以对压应变进行测量。预张拉应变的大小可以根据测量压应变的大小而定，通常情况下为了避免长期预张拉状态下的光纤可能存在的滑移，预张拉应变一般小于300με。

封装后的长标距光纤光栅传感器可以进行串联，实现分布式长期检/监测。长标距传感器可以与普通光缆进行熔接，通过光缆进行数据传递。封装后的长标距传感器抗老化、抗腐蚀性能优良，可以在土建交通工程结构的表面粘贴或埋入结构进行长期检测和健康监测，具有优良的测量稳定性和准确性。

蒸汽及水对光纤光栅传感器的长期测量性能影响大，因而在长标距光纤光栅传感器制作过程中应对套管两端进行严格的密封，防止水和蒸汽进入。

一种高耐久长标距光纤光栅传感器及其制造方法改善效果

1）长寿命。由于采用了纤维材料和改性树脂（抗老化、高强韧性）进行封装，传感器的耐久性和长期测量稳定性得到了根本性的提高，适合土建交通工程结构在暴露及严酷环境下的长期检测和健康监测。

2）高测量准确性和精度。针对影响传感器测量准确性的光纤滑移现象，采用除去光纤锚固段涂覆层、加长锚固段及提高锚固段树脂弹性模量与强韧性等技术手段，极大改善了光纤的滑移，从而提高了测量的准确性和精度。

3）长标距传感。采用长标距传感技术，可以得到大型土建交通工程结构一定区域内的平均应变，可以避免混凝土结构因裂缝等因素引起的应力集中对监测结果引起的影响，测量结果更能反映结构的应力应变特征。

4）分布式传感。可以将长标距光纤光栅传感器进行串联测量，尽可能广的覆盖大型土建交通工程结构较大范围，对结构进行整体监测，同时可以通过长标距分布应变获得大型结构的变形分布、转角等信息，适合大型土木交通工程结构的检/监测。

5）多功能性。长标距光纤光栅传感器可以对结构进行动态和静态检/监测、整体和局部检/监测，同时能获得结构的应变、变形、曲率、频率、模态、振型等综合性参数信息。

截至2013年8月，结构健康监测技术作为提高大型土木交通工程结构安全性能、防灾减灾能力、管养智能化水平的一种重要技术，已引起了广泛的重视。自20世纪90年代以来，该技术在美国、欧洲及亚洲的日本、中国和韩国得到广泛的研究并在实际工程上得以应用，中国国新建大型桥梁结构都不同程度的安装了结构健康监测系统。

然而，2013年8月前土建交通基础设施等大型工程结构的结构健康监测系统中的关键传感技术多数是早期应用于航天航空、军事及精密机械等方面的传感技术，甚至多数结构损伤识别理论也是针对均质、小型结构而并非大型的土建交通等工程结构而开发的。传统传感器耐久性差，数据传递受干扰大，只适用于短期、小范围的检测，不适合埋入式的长期实时监测，难以满足长期检测及结构健康监测。

2013年8月前大型桥梁、隧道等工程结构上还多以“点”式检测为主（应变片、加速度计、GPS等），而且传统传感器的价格较高不适合大范围的分布布设。对于主体为钢筋混凝土的大型土建交通工程结构，局部检测很难捕捉到结构的损伤信息。如，对于比较小的损伤如果应变片或加速度计等布置位置离真实损伤较远，则这些传感器很难监测到损伤信息，如果应变片等布置在裂缝等损伤上，则传感器很容易被破坏。而且，对于动态测量，基于“点式”动态测量的识别方法很难反映结构的整体性态，很难有效捕捉到结构事先不可预知的损伤。

针对2013年8月前“点式”传感器在大型土建交通工程中应用的技术瓶颈，东南大学吴智深教授所领导的课题组开展了“点式”传感器长标距化技术研究。专利文献（ZL200610097290.1）公开了一种分布式长标距光纤布拉格光栅传感器，采用了纤维复合材料封装，使光纤布拉格光栅传感器具有分布传感功能，实现了增敏和温度自补偿。但，传感器的长期监测稳定性及耐久性有待进一步提高，且没有考虑锚固段的预张拉滑移问题。用于土建交通等大型工程结构长期检测和健康监测的传感器需要有良好的长期测量稳定性和耐久性，然而当前常用的传感器较难满足土建交通工程领域长期检测的性能要求。

一种高屈强比热镀锌结构件用钢及其制造方法专利目的

《一种高屈强比热镀锌结构件用钢及其制造方法》的第一个目的是提供一种高屈强比热镀锌结构件用钢。

《一种高屈强比热镀锌结构件用钢及其制造方法》的第二个目的是提供这种高屈强比热镀锌结构件用钢的制造方法。

一种高屈强比热镀锌结构件用钢及其制造方法技术方案

《一种高屈强比热镀锌结构件用钢及其制造方法》提供的高屈强比热镀锌结构件用钢具有如下以重量百分比计的化学成分：C：0.02～0.10％；Si：≤0.1％；Mn：0.10～0.80％；P：≤0.05％；S：≤0.015％；T.Al：0.01～0.10％；Nb：0.002～0.02％；其余为Fe和不可避免的杂质。

《一种高屈强比热镀锌结构件用钢及其制造方法》的高屈强比热镀锌结构件用钢具有的抗拉强度为350兆帕～430兆帕。

《一种高屈强比热镀锌结构件用钢及其制造方法》的高屈强比热镀锌结构件用钢的合金设计理由如下：

C：0.02～0.10％。C是重要的固溶强化元素，可以使材料获得高的强度，但高的碳含量会使材料的冲压性和焊接性恶化，所以碳不能太高，再结合考虑材料需要达到的350～430兆帕的强度级别和性能范围，因此碳控制在0.02～0.10％。

Si：≤0.1％。Si是铁素体固溶强化元素，极大地提高强度，但对于热镀锌钢板来说，Si含量高时在钢板表面析出产生氧化膜影响表面处理，从而降低钢板和液体锌的湿润粘附张力，会直接影响基板的可镀性，从而影响热镀锌钢板表面质量，所以Si元素控制尽量少。

Mn：为了保证钢的综合机械性能（强度、韧性），需要添加一定量的Mn，Mn尤其对抗拉强度影响较大。但Mn含量高时一方面会影响基板的可镀性和表面质量，同时也对焊接性不利，所以在保证材料强度的前提下尽量减少锰元素的添加量。

T.Al：0.02～0.10％。Al的主要功能是脱氧剂，不宜过低，但过高时影响连铸生产。

P：≤0.05％。P是一种价廉的固溶强化元素，适量的P对强度是有益的，但过高时影响焊接性。所以《一种高屈强比热镀锌结构件用钢及其制造方法》在保证材料强度的前提下尽量控制P元素；

S：≤0.015％。S在钢中易形成MnS，引起热脆，同时影响焊接性，所以S要尽量低，一般控制在0.015％以下。

Nb：0.002～0.02％。一方面Nb通过抑制再结晶细化晶粒提高材料的强度和韧性，另一方面，NbC、NbN等析出物弥散分布，通过位错的“绕过析出物”和“切过析出物”两种机理起到析出强化的作用，但考虑《一种高屈强比热镀锌结构件用钢及其制造方法》的材料强度相对较低，抗拉强度350兆帕，所以添加了很少量的Nb元素，在降低C、Si、Mn、P元素含量的情况下保证材料的强度，同时使材料有高的屈强比（0.7以上），从而保证材料有好的综合机械性能、良好的焊接性和表面质量。

《一种高屈强比热镀锌结构件用钢及其制造方法》的第二方面提供上述高屈强比热镀锌结构件用钢的制备方法，包括冶炼、连铸、热轧、酸洗、冷轧轧制、退火和热镀锌工序，其中热轧工序控制加热温度≤1250℃，终轧温度≥870℃，卷取温度在600℃～680℃；退火工序控制温度在720℃～820℃。

按如下以重量百分比计的化学成分进行冶炼：C：0.02～0.10％；Si≤0.1％；Mn：0.10～0.80％；P≤0.05％；S≤0.015％；T.Al：0.01～0.10％；Nb：0.002～0.02％；其余为Fe和不可避免的杂质。

然后通过连铸铸成板坯。

热轧工序中控制以下参数：

终轧温度：热轧时材料是进行完全再结晶轧制，为了避免材料进入两相区轧制导致混晶，所以终轧温度≥870℃，控制在Ar3温度之上。

卷曲温度：卷曲温度过高，会导致晶粒粗大最终对成品材料强度影响较大。综合考虑到析出物的析出和长大，采用600～680℃的高温卷曲，以得到较细小的铁素体基体晶粒组织和尺寸适当的碳、氮析出物原始组织。

然后按常规进行酸洗冷轧。

退火工序如图1所示。再结晶退火温度是控制高强钢性能最为重要的工艺因素，在保证材料完全再结晶退火和奥氏体组织不粗化的前提下尽量采取低的退火温度；但考虑到锌层的可镀性，所以退火温度不要太低。《一种高屈强比热镀锌结构件用钢及其制造方法》的高屈强比热镀锌钢板制备方法中，临界再结晶退火温度为720～820℃。

一种高屈强比热镀锌结构件用钢及其制造方法改善效果

《一种高屈强比热镀锌结构件用钢及其制造方法》涉及的一种抗拉强度350～430兆帕热镀锌汽车结构件的生产制造技术，具有良好的焊接性、高屈强比和优质的表面质量，基板为冷轧板，镀层分有热镀纯锌及锌铁合金化热镀锌，微观组织如图2所示为均匀的铁素体基体加沿晶界弥散析出的渗碳体。

《一种高屈强比热镀锌结构件用钢及其制造方法》通过控制一定量的碳含量，低的锰含量（0.3以下），不加Si，不添加Mo和Cr，添加少量的微合金元素Nb，通过碳锰的固溶强化和NbC的析出强化的效果得到抗拉强度350～430兆帕的析出强化钢，同时较低的Si、Mn含量使热镀锌钢板有好的可镀性从而保证材料有高的表面质量。《一种高屈强比热镀锌结构件用钢及其制造方法》钢种的微观组织如图2所示，为均匀的铁素体基体加沿晶界弥散析出的渗碳体。

《一种高屈强比热镀锌结构件用钢及其制造方法》钢材的成分体系低硅、低锰，且不含铬、钼等合金元素，故成本低。

《一种高屈强比热镀锌结构件用钢及其制造方法》钢材的横向力学性能满足屈服强度260～330兆帕，抗拉强度350～430兆帕，延伸率EL₈₀≥26％。

一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法专利目的

《一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法》所要解决的技术问题是提供一种能在连续热镀锌生产线上制造抗拉强度在490～700兆帕之间、强度和延性匹配良好、可镀性能优良的高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法。

一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法技术方案

《一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法》在不需要复合添加Mo、Cr、B、Ni等多种贵重合金元素的情况下，控制热轧和退火镀锌工艺参数，保证钢板的高强度、两相组织和镀锌质量。

一种高强度冷轧热镀锌双相钢板，其特征在于成分按质量百分比为C：0.03％～0.15％、Si：≤0.15％、Mn：1.00％～1.75％、P：≤0.015％、S：≤0.012％、Al：0.02％～0.15％、Cr：0.35～0.75％、Cu：0.02％～0.15％、Ti0.010～0.035％、N：≤0.005％，并且满足1.5％≤Mn 1.29Cr 0.46Cu≤2.5％，余量为Fe和不可避免的杂质。

组成成分优选按质量百分比：C：0.06％～0.12％、Si：≤0.10％、Mn：1.20％～1.50％、P：≤0.010％、S：≤0.008％、Al：0.050％～0.100％、Cr：0.40～0.60％、Cu：0.07％～0.10％、Ti：0.015～0.030％、N：≤0.003％，并且满足1.7％≤Mn 1.29Cr 0.46Cu≤2.3％，余量为Fe和不可避免的杂质。

《一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法》钢种成分控制原理如下：

C：是最有效的强化元素，是形成马氏体的主要元素，直接影响临界区处理后双相钢中马氏体体积分数和马氏体中的碳含量，并决定了双相钢的硬度和马氏体的精细结构。双相钢中碳含量一般应该小于0.2％，为保证钢具有好的伸长率和良好的焊接性，该发明中碳含量控制在0.03％～0.15％。

Si：是强化铁素体的元素，促使碳向奥氏体偏聚，对铁素体中固溶碳有清除和净化作用，以避免间隙固溶强化和冷却时粗大碳化物的生成，有助于提高双相钢的延性，但为了避免Si含量过高引起钢板的浸镀性能，《一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法》Si控制在的0.15％以下。

Mn：属于扩大奥氏体相区，稳定奥氏体的元素，可以有效提高奥氏体岛的淬透性，因而可以降低临界区加热后获得双相钢组织和性能所必须的冷却速率，并起到固溶强化和细化铁素体晶粒的作用，可显著推迟珠光体转变和贝氏体转变。高锰含量容易引起渗碳体、珠光体、贝氏体为主的带状组织，同时影响基板的可镀性和焊接性。《一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法》Mn含量控制在1.00％～1.75％。

Cr：中强碳化物形成元素，显著提高钢的淬透性，能强烈推迟珠光体转变和贝氏体转变，增大奥氏体的过冷能力，从而细化组织，起到强化效果。另外，钢中的铬元素能促进锌液对钢的侵蚀。《一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法》Cr的含量控制在0.35％～0.75％。

Al：Al在双相钢中所起的作用与Si相似，同时Al还可以形成AlN析出，起到一定的细化晶粒作用。由于《一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法》钢中硅含量低，因此少量铝的存在，在保证强度的前提下，可提高双相钢的延性，同时Al是主要的脱氧剂，不宜过低，但过多簇状氧化铝内夹杂物增多，使钢的延展性变差，又会影响炼钢和连铸生产，该发明中Al含量控制在0.02％～0.15％。

Cu：是对钢强化的有效元素和提高钢的耐腐蚀性元素。在退火后的冷却过程中能抑制珠光体的生成，并且促使马氏体生成。另外，铜能促进钢内部氧化而提高镀层粘合性。发明中Cu含量控制在0.02％～0.15％。

Ti：强碳化物形成元素，具有脱氧和固碳、氮的作用。它能与钢中游离的碳和氮结合形成TiC和TiN，从而可改善碳和氮对钢引起的时效现象，另外钢中的钛可将酸洗或氢还原时吸入钢基体中的氢气固定，使之在热镀锌时不致逸出，从而可防止氢气对镀锌层的不利影响。《一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法》中Ti含量控制在0.010％～0.035％。

N：是劣化钢的耐常温时效性元素，尽量减少其含量，《一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法》中N含量控制在0.005％以下。

P，S：为钢中的有害元素。P易在晶界上偏聚引起脆化，使耐冲击性变差，并对焊接不利。S在钢中易形成MnS等夹杂物，热引起热脆，并且S对焊接性影响较大。《一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法》中P，S含量分别控制在0.015％和0.012％以下。

一种高强度热镀锌钢板的制造方法，其特征在于，首先上述成分转炉冶炼，炉外精炼后浇铸成170～230毫米厚的板坯，再进行热连轧、冷酸连轧；在连续镀锌线上退火镀锌，从均热温度冷却至锌池温度进行热浸镀，完成浸镀后冷却至室温，制得高强度热镀锌双相钢。

热连轧时，将板坯加热到1250～1350℃，保温120-180分钟，精轧开轧温度为1000～1100℃，终轧温度为890～950℃，卷取温度620～700℃，得到显微组织为铁素体和珠光体的热轧卷板。热轧卷板厚度为2.0～6.5毫米。

热轧卷板经酸洗后冷轧成冷轧薄板，冷轧压下率为60～80％，冷轧卷板厚度为0.5～2.5毫米。

在连续镀锌线上退火时，加热段末段钢带的温度为810～830℃，均热段温度为740～780℃，均热时间为30～120秒，炉内保护气体露点温度为-20～-55℃。

退火后采用2段冷却，冷却1段将钢板从均热温度冷却到660-710℃，冷却速率为3～12℃/秒，冷却2段再将钢板冷却到450～490℃，冷却速率为10～25℃/秒。

然后进锌池镀锌，锌池温度为450～490℃，镀锌时间为5～20秒，镀锌结束后冷却至室温，终冷速率为5～25℃/秒。

《一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法》选择上述各特征中工艺参数的原因如下：

将厚度为170～230毫米的板坯加热，均热温度控制在1250～1350℃之间，均热时间为120-180分钟，是为了防止温度过高导致板坯的过烧和过热，并使板坯的组织和成分均匀化。

精轧开轧温度控制在1000～1100℃之间，是为了精轧的前几个机架实现再结晶区轧制，降低前几个机架大压下量下的轧制负荷。

终轧温度控制在890～950℃之间，是为了合金元素固溶，在退火镀锌中析出以细化晶粒。同时Ar3以上的高温终轧有利于组织均匀性，防止出现严重的带状组织。

卷取温度控制在620～700℃之间，是因为在此温度区间下高温卷取，在随后的共析转变中容易生成较粗大而弥散分布的碳化物，并且C、Mn等元素在珠光体中明显富集，可以提高退火镀锌时奥氏体的淬透性，弥补连续镀锌设备快冷能力的不足。

热轧卷板后酸洗后冷轧压下率控制在60～80％之间，是为充分发挥冷轧机轧制能力。冷轧压下率低于60％，冷轧效率低，冷轧压下率高于80％，加工硬化加强，冷轧变形抗力增加，易造成冷轧机组负荷超限。另外，此压下率下钢组织中的珠光体团间距减小和珠光体被破碎得较充分，为镀锌退火过程中的晶粒细化提供条件。

连续热镀锌退火线均热段长度通常为冷轧退火线均热段的1/3左右，在同样走带速度的前提下其均热时间也大大缩短。为生产同样强度级别的双相钢，在减少均热时间的同时就要求相对高的均热温度，《一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法》为降低均热温度节约能源，特采用将加热区末段温度控制在810～830℃之间，即“高加热终止温度、低均热温度”的工艺方法（见附图1）。均热温度控制在740～780℃之间，均热时间为30～120秒，为使钢的组织奥氏体化及C、Mn等合金元素从铁素体中向奥氏体中扩散，提高铁素体的纯净度，降低钢的屈服强度。均热温度低于740℃，钢的组织奥氏体化程度不够，冷却时不能得到合适的马氏体含量。

炉内保护气体露点控制在-20～-55℃之间，是因为在此露点范围锌液浸润性稳定且易于控制。露点低于-55℃控制难度加大，但高于-20℃时平衡浸润张力及浸润速率均急剧下降。

在连续镀锌线上冷却1段将钢带从均热温度冷却到660～710℃，冷却速率为3～12℃/秒，是为调节钢中奥氏体的数量和分布，改善合金元素在奥氏体和铁素体中的分布形态。冷却2段以10～25℃/秒的冷却速率，将钢板冷却到450～490℃，是为避开珠光体和贝氏体转变进入锌池镀锌。

锌池温度控制在450～490℃，是为锌池保持与钢带相同的温度镀锌，减少了钢带与锌液之间的热传导，有利于提高生产效率。根据钢带运行速度，钢带在锌池镀锌时间为5～20秒。镀锌完毕后以5～25℃/秒的终冷速率冷到室温，为使钢发生低温转变，得到铁素体和马氏体两相组织的双相钢。

一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法改善效果

《一种高强度冷轧热镀锌双相钢板及其制造方法》冶炼时通过减少Si元素的添加量，同时添加一定量的Cr、Ti、Cu合金元素，得到的钢合金元素组成相对较少；轧制时通过控轧控冷得到合理组织组成和板形优良的镀锌基板；连续退火镀锌时采用加热末段到均热段的微缓冷和快冷段两次快冷等方式，最终得到抗拉强度在490～700兆帕之间，强度和延性匹配良好，可镀性能优良，厚度在0.5～2.5毫米之间，可用作汽车覆盖件、内板和结构件等的冷轧热镀锌双相钢板。

一种精陶质卫生陶瓷坯体及其制造方法专利目的

《一种精陶质卫生陶瓷坯体及其制造方法》用于克服2010年3月前已有技术的缺陷而提供一种釉面质量好、使用寿命长、生产成本低、产品合格率高的精陶质卫生陶瓷坯体及其制造方法。

一种精陶质卫生陶瓷坯体及其制造方法技术方案

一种精陶质卫生陶瓷坯体，其特别之处是，所述坯体原料包括如下质量份的物质：球土10-30，高岭土20-35，瓷土5-15，石英5-15，煅烧高岭上10-25，硅灰石5-15。

上述精陶质卫生陶瓷坯体，所述坯体原料加入如下质量份的物质：高岭石5-15，长石2-5。

上述精陶质卫生陶瓷坯体，所述坯体原料由如下质量份的物质组成：球土20，高岭土20，瓷土15，石英10，煅烧高岭土17，硅灰石10，高岭石5，长石3。

上述精陶质卫生陶瓷坯体制造方法，它包括原料称取、泥浆制备、注浆成型、脱模干燥等步骤，所述泥浆制备步骤的主要工艺参数如下：泥浆浓度（克/200毫升）360-380，细度（350目筛余％）6-10，吸浆速度（毫米/45分钟）5-6.5，流动性V₀（秒）50-70。

一种精陶质卫生陶瓷坯体及其制造方法改善效果

《一种精陶质卫生陶瓷坯体及其制造方法》通过优选精陶质坯体原料及合理控制各原料的添加比例，控制莫来石、石英等晶相含量，减少玻璃相含量，降低其高温塑性形变，达到降低精陶质卫生陶瓷变形的目的；在降低坯体吸湿膨胀的同时，提高坯体在200℃的热膨胀系数，使釉面承受较高的压应力，因而提高了精陶质卫生陶瓷成品的抗龟裂性能，保证其具有足够长的使用寿命。以该发明坯体制造的卫生陶瓷产品，总收缩率低于7％以下，标准变形度在7毫米以下，可以减少卫生陶瓷制品在干燥及烧成过程中的开裂缺陷和变形缺陷，釉面针孔缺陷少，无需使用化妆土来减少针孔，简化了生产工艺，提高了生产效率和产品合格率。该发明方法可从根本上解决瓷质卫生陶瓷坯体收缩大、变形大的问题，适合用于制造瓷质卫生陶瓷坯体无法满足设计要求的大尺寸、结构复杂的产品。