专利名称：：一种用于固定耐热衬里材料的扒钉及其制造方法
技术领域：
：本发明涉及一种扒钉及其制造方法，特别是涉及一种用于固定耐热衬里材料的扒钉及其制造方法。
背景技术：
：在工业锅炉，水泥窑炉，或耐热管道等需要在高温环境下工作的设备中，常常为了保护金属壳体和减少热量损失，需要在其内部增加耐热衬里材料。以水泥煅烧系统中的重要组成部分窑尾预热器为例，因为预热器内部在煅烧过程中温度很高，在预热器内部许多地方都需要浇注耐火浇集料作为耐热衬里材料。而在将这些耐火浇集料放置在预热器的筒内壁上时需要使用扒钉来进行固定。因此，扒钉所使用的材料也必须是耐高温的耐热钢，并且还必须满足在高温下的机械强度，才能在高温环境工作时不至于产生如耐火浇集料垮塌，预热器被烧毁等严重后果。现有技术中的扒钉通常采用ICrlSNiOTi棒料制造，该材料含有高含量的Cr和Ni，而目前我国这两种金属资源匮乏，其价格不断上涨，因此导致扒钉的生产成本增加。同时，目前常采用的Y型或V型结构的扒钉，都是在其分叉处采用焊接的方法来制作，这也导致了扒钉强度上的降低，易发生耐火烧集料等耐热衬里材料垮塌的事故。
发明内容针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于固定耐热衬里材料的扒钉，能够节省资源并降低成本，同时该扒钉还满足工作状态下的高温短时强度和高温持久强度。为了解决上述技术问题，本发明的用于固定耐热衬里材料的扒钉，采用耐热钢2Crl3Mn9Ni4，其中Cr质量百分比为12.0%~14.0%,Ni质量百分比为3.7%5.0%，Μη质量百分比为8.0%10.0%。作为上述技术方案的优选，本发明的扒钉为Y型或V型结构。本发明的另一个目的是在上述基础上，提供一种用于固定耐热衬里材料的扒钉，能够克服现有焊接方法使强度降低的缺陷。为了解决上述技术问题，本发明所述扒钉为整体一次成型结构。作为上述技术方案的优选，所述Y型或V型结构的扒钉的分叉处互为90°。本发明的再一个目的是提供一种用于固定衬里材料的Y型或V型结构扒钉的制造方法，该方法包括将2Crl3Mn9Ni4耐热钢板从径向中部剪开，形成一个开缝，并将开缝两边的钢板沿径向中心向两边对称折弯，形成Y或V形扒钉，所述扒钉为整体一次成型结构。作为上述技术方案的优选，所述的2Crl3Mn9Ni4耐热钢板的厚度为48mm。现有技术常用的扒钉材料lCrl8Ni9Ti中Cr质量百分比为17.0%19.0%，Ni质量百分比为80Z011%，而本发明用于固定衬里材料的扒钉，采用了耐热钢2Crl3Mn9Ni4，该耐热钢中Cr质量百分比为12.0%14.0%,Ni质量百分比为3.7%5.0%，因此很明显的能够降低高价格的金属Cr和Ni的含量。即可减少5%的Cr含量，每吨扒钉可以节省50Kg的Cr；和减少4%的Ni含量，每吨钢材可以节省4060Kg的Ni，以现有价格计算每吨扒钉可以节约1250元。因此能够显著降低成本，并且能够缓解我国Cr、Ni资源压力。同时本发明扒钉使用的耐热钢2Crl3Mn9Ni4中Mn质量百分比为8.0%10.0%，Mn元素的加入能够提高材料的高温性能，在满足扒钉工作状态下的高温短时强度和高温持久强度的情况下，可以取代现有的ICrlSNiOTi扒钉。本发明的扒钉还通过采用整体一次成型制造，并在扒钉Y型或V型结构的分叉处互为90°，可以保证交叉处扒钉的强度，克服了现有焊接方法中易导致耐热衬里材料垮塌事故的缺陷。图1是本发明优选实施例Y型扒钉的结构图；图2是本发明扒钉与现有ICrlSNiOTi扒钉的高温持久强度对比图。具体实施例方式下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。对于所属
技术领域：
的技术人员而言，从对本发明的详细说明中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。实施例1[扒钉的制造]本实施例以Y型扒钉为例，本领域技术人员可以很容易的根据本实施例公开的Y型扒钉的制造方法，将其应用到其他类型的扒钉当中。制造成型后的Y型扒钉的结构图如图1所示，该扒钉中Y型的交叉处互为90°。首先将6mm厚的2Crl3Mn9Ni4耐热钢板从径向中部剪开，形成一个开缝，然后将开缝两边的钢板沿径向中心向两边对称折弯，形成Y形扒钉结构，与用焊接方法制造的扒钉不同，该扒钉为整体一次成型结构。最后将制造完成的扒钉成品用于工业锅炉，水泥窑炉如窑尾预热器，或耐热管道中固定耐热衬底材料，保护金属壳体并减少热量损失。钢板厚度为48mm时，都能够依照上述方法得到形态相当的扒钉。本实施例制造Y型扒钉的特点在于，采用了较高的高温强度和较好的抗氧化性的2Crl3Mn9Ni4耐热钢，因此可以使整个过程采用整体成型制造所述扒钉，而不必像现有技术那样由于ICrlSNiOTi性能的因素，需要通过两个棒料之间的交叉焊接而形成Y型结构。所以不会产生因焊接而导致交叉处扒钉强度下降的问题，避免了产生耐热衬里材料垮塌事故的缺陷，而且还能够提高扒钉的使用寿命。实施例2[高温力学性能测试]本实施例对使用的2Crl3Mn9Ni4扒钉进行了力学性能测试，并与现有的ICrlSNiOTi扒钉之间分别进行了比较。本实施例的力学性能测试主要包括高温短时强度和高温持久强度两项指标。在本领域技术人员所公知的常用测试条件下，分别对比了2Crl3Mn9Ni4扒钉和现有ICrlSNiOTi扒钉在600°C，700°C，80(rC时的高温短时强度，如表1所示单位=MPa<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表1从表中可以看出，本发明2Crl3Mn9Ni4扒钉在三个温度下的短时高温强度均优于现有的lCrl8Ni9Ti扒钉。在高温持久强度方面，对2Crl3Mn9Ni4扒钉进行了100小时的高温持久性能测试，同样也表现出了较优异的性能，如表2所示，在温度达700°C时其强度仍然能够达到127MPa，所以可以满足扒钉高温工作状态下的强度需要。单位=MPa<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2图2是本发明扒钉与现有ICrlSNiOTi扒钉的高温持久强度对比图，图中直线阴影部分为ICrlSNiOTi扒钉经过IO5小时后的强度范围，斜线阴影部分为ICrlSNiOTi扒钉经过IO4小时后的强度范围。本发明在100小时的高温持久强度明显更高，而且通过衰减规律，本发明的扒钉依然可以在高温下工作更长的时间才会失效，所以也完全可以满足工业上对于扒钉的寿命要求。从以上的说明可以得出，从高温测试性能方面，本发明提供的用于固定衬里材料的扒钉，完全可以取代现有技术中的ICrlSNiOTi扒钉。而且在扒钉生产成本方面，本发明的优势也是显而易见的。虽然，本发明已通过以上实施例及其附图而清楚说明，然而在不背离本发明精神及其实质的情况下，所属
技术领域：
的技术人员当可根据本发明作出各种相应的变化和修正，但这些相应的变化和修正都应属于本发明的权利要求的保护范围。权利要求一种用于固定耐热衬里材料的扒钉，其特征在于，所述扒钉采用耐热钢2Cr13Mn9Ni4，其中Cr质量百分比为12.0％～14.0％，Ni质量百分比为3.7％～5.0％，Mn质量百分比为8.0％～10.0％。2.如权利要求1所述的用于固定耐热衬里材料的扒钉，其特征在于，所述扒钉为Y型或V型结构。3.如权利要求2所述的用于固定耐热衬里材料的扒钉，其特征在于，所述扒钉为整体一次成型结构。4.如权利要求2或3所述的用于国定耐热衬里材料的扒钉，其特征在于，所述Y型或V型结构的扒钉的分叉处互为90°。5.一种如权利要求2所述的扒钉的制造方法，其特征在于，该方法包括将2Crl3Mn9Ni4耐热钢板从径向中部剪开，形成一个开缝，并将开缝两边的钢板沿径向中心向两边对称折弯，形成Y或V形扒钉，所述扒钉为整体一次成型结构。6.如权利要求5所述的扒钉的制造方法，其特征在于，所述的2Crl3Mn9Ni4耐热钢板的厚度为48mm。全文摘要本发明提出了一种用于固定耐热衬里材料的扒钉及其制造方法。该扒钉采用耐热钢2Cr13Mn9Ni4，其中Cr质量百分比为12.0％～14.0％，Ni质量百分比为3.7％～5.0％，Mn质量百分比为8.0％～10.0％，扒钉为Y型或V型结构，扒钉的分叉处互为90°，并为整体一次成型结构。本发明的扒钉在满足高温短时强度和高温持久强度条件下，能够显著节省Ni，Cr资源并降低成本，采用整体一次成型结构还能提高扒钉的强度，与现有的1Cr18Ni9Ti扒钉相比具有明显的优势。文档编号B23P15/00GK101798664SQ20091023541公开日2010年8月11日申请日期2009年10月13日优先权日2009年10月13日发明者周申燕,杨明友,杨鑫,王雪梅,高超申请人:中国建材装备有限公司