TW202026433A - 金屬料架 - Google Patents

Abstract

一種金屬料架，包含：一座體；一頂接件；及數個柱體，並列設置於該座體與該頂接件之間，每個柱體之一端焊接於該座體，每個柱體之另一端焊接於該頂接件；其中該座體的至少一部分、該頂接件的至少一部分、該柱體的至少一部分各別由一含鋁和鈦的鐵鎳鉻合金組成，該含鋁和鈦的鐵鎳鉻合金以重量百分比計包含：鎳佔30至45%，鉻佔20至35%，鈦佔X%，鋁佔Y%，碳佔Z%，錳佔0.6%，磷佔0.001%，硫佔0.001%，矽佔0.41%，及以鐵補足至總重量百分比為100%，X>0，Y>0，Z>0，0.45≦X+Y≦1.5，3≦X/Z≦8。

Description

金屬料架

本發明係關於一種料架，特別是關於一種能夠用於盤元球化退火爐的金屬料架。

盤元通常是以低碳鋼製成，低碳鋼是以冷抽的方式將其尺寸從原先的直徑(如5.5至19毫米)縮小，再進行表面鍍鋅以防止腐蝕。習用球化退火爐(如鐘罩式盤元球化退火爐)會使用一盤元料架以承載盤元重量(如4噸)。

習用盤元料架通常採用不鏽鋼(如304不鏽鋼)作為一底座、數個柱體及一頂端連接部，該底座、柱體及頂端連接部則以焊料(如309不鏽鋼)焊接而成。

然而，習用盤元料架因長期在高熱(約850℃)環境中承重，會因受熱產生形變，導致材料弱化，高溫環境下的潛變破壞會造成料架損壞。其中，潛變為材料在高溫(T/Tm>0.5)恆荷載作用下，緩慢地產生塑性變形的現象。因此，致使習用盤元料架材料在高溫環境下的抗潛變壽命不如預期，依據實驗結果可知，習用盤元料架約使用10個月即須更換下線維修，如更換過於頻繁，將會造成生產延宕及提高生產成本。

有鑑於此，有必要發展一種技術方案，以解決習用技術所存在的問題。

本發明之一目的在於提供一種金屬料架，其係利用耐高溫特性佳的材質製成，以提升金屬料架在高溫環境下的抗潛變性質。

為達上述之目的，本發明提供一種金屬料架，可包含：一座體；一頂接件；及數個柱體，並列設置於該座體與該頂接件之間，每個柱 體之一端焊接於該座體，每個柱體之另一端焊接於該頂接件；其中該座體的至少一部分、該頂接件的至少一部分、該柱體的至少一部分各別由一含鋁和鈦的鐵鎳鉻合金組成，該含鋁和鈦的鐵鎳鉻合金以重量百分比計包含：鎳佔30至45%，鉻佔20至35%，鈦佔X%，鋁佔Y%，碳佔Z%，錳佔0.6%，磷佔0.001%，硫佔0.001%，矽佔0.41%，及以鐵補足至總重量百分比為100%，X>0，Y>0，Z>0，0.45≦X+Y≦1.5，3≦X/Z≦8。

在本發明之一實施例中，該座體、該頂接件及該柱體被焊接的一部分可由該含鋁和鈦的鐵鎳鉻合金組成，其餘部分可由304不鏽鋼組成。

在本發明之一實施例中，該金屬料架可包含至少一柱接件，該柱接件具有二末端，該二末端焊接於任二柱體的二端之間，該柱接件的至少一部分由該含鋁和鈦的鐵鎳鉻合金組成。

在本發明之一實施例中，該柱接件被焊接的一部分可由該含鋁和鈦的鐵鎳鉻合金組成，其餘部分可由304不鏽鋼組成。

在本發明之一實施例中，該柱接件於該二末端之間具有一側周面，每個末端周圍的該側周面與該柱體之間可附設一強化焊接部。

在本發明之一實施例中，該強化焊接部於該柱接件之側周面的一分佈範圍可小於該柱接件的一長度的四分之一。

在本發明之一實施例中，另包含一焊料用於焊接，該焊料以重量百分比計可包含：碳佔0.005%，矽佔0.07%，錳佔0.001%，鉻佔20.8%，鋁佔0.25%，鈦佔0.26%，鈮佔3.5%，鐵佔0.26%，鉬佔8.81%，鈷佔0.03%，硫佔0.001%，磷佔0.006%，及以鎳補足至總重量百分比為100%。

在本發明之一實施例中，另包含一焊料用於焊接，該焊料以重量百分比計可包含：碳佔0.04%，矽佔0.37%，錳佔1.35%，鎳佔14.5%，鉻佔21.6%，鉬佔0.1%，及以鐵補足至總重量百分比為100%。

在本發明之一實施例中，另包含一焊料用於焊接，該焊料以重量百分比計可包含：碳佔0.02%，矽佔0.1%，錳佔2.8%，鎳佔72.1%，鉻佔16.5%，鈮佔2.2%，及以鐵補足至總重量百分比為100%。

在本發明之一實施例中，該柱體的數量為四個，該頂接件可 具有二桿體及一吊扣部，該二桿體分別以一桿心交叉連接，該吊扣部連接於該桿心，該四個柱體分別焊接於該二桿體之二端。

無論是高溫機械特性或是高溫持久性能，本發明之金屬料架明顯優於習用盤元料架；而且，在同樣的使用條件下，本發明的金屬料架較習用盤元料架的使用壽命大幅提升約3.9倍，因此，本發明的金屬料架能夠直接取代習用盤元料架，可大幅降低材料汰換成本，更可減少產線因不定期維修或更換料架導致生產中斷之風險及損失，進而降低生產成本。

1‧‧‧座體

2‧‧‧頂接件

21a‧‧‧桿體

21b‧‧‧桿體

22‧‧‧吊扣部

3‧‧‧柱體

4‧‧‧柱接件

5‧‧‧強化焊接部

W‧‧‧外徑

第1圖：本發明第一實施例之金屬料架之組合立體圖。

第2圖：本發明第一實施例之金屬料架之側面剖視圖。

第3圖：本發明第二實施例之金屬料架之側面剖視圖。

為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。

請參照第1圖所示，本發明第一實施例之金屬料架可包含一座體1、一頂接件2及數個柱體3，該數個柱體3並列設置於該座體1與該頂接件2之間，每個柱體3之一端焊接於該座體1，每個柱體3之另一端焊接於該頂接件2。本發明之金屬料架盤元係應用於放置在一習用球化退火爐(如鐘罩式盤元球化退火爐)中以承載一個或以上的盤元之重量(如4噸)，其中盤元通常是以低碳鋼製成，低碳鋼是以冷抽的方式將其尺寸從原先的直徑(如5.5至19毫米)縮小，再進行表面鍍鋅以防止腐蝕。以下舉例說明上述金屬料架第一實施例的實施態樣，惟不以此為限。

具體地，如第1圖所示，該座體1的至少一部分、該頂接件2的至少一部分、該柱體3的至少一部分可各別由一含鋁和鈦的鐵鎳鉻合金 組成，該含鋁和鈦的鐵鎳鉻合金以重量百分比計可包含：鎳佔30至45%(如32、35、37、40、42等)，鉻佔20至35%(如23、25、27、30、32等)，鈦佔X%，鋁佔Y%，碳佔Z%，錳佔0.6%，磷佔0.001%，硫佔0.001%，矽佔0.41%，及以鐵補足至總重量百分比為100%，X>0，Y>0，Z>0，0.45≦X+Y≦1.5，3≦X/Z≦8。

舉例而言，如第1圖所示，該座體1、該頂接件2、該柱體3被焊接的一部分可由該含鋁和鈦的鐵鎳鉻合金組成，其餘部分可由不鏽鋼(如304不鏽鋼等)組成，以利在穩定的高溫抗潛變能力下降低製造成本；另一方面，該座體1也可全部由該含鋁和鈦的鐵鎳鉻合金製成，以利提升金屬料架的高溫抗潛變能力。

此外，如第1圖所示，該座體1可為一圓形或方形底座，該座體1之一外徑W可依實際需求設計，例如：150公分等；該柱體3可為圓柱或方柱等，該柱體3的數量可依實際需求改變，例如：該柱體3的數量可為四個，該頂接件2可具有二桿體21a、21b及一吊扣部22，該二桿體21a、21b分別以一桿心(如該二桿體21a、21b的長度中點)交叉連接，該吊扣部22連接於該桿心，該吊扣部22的形狀還可依實際需求加以改變，如形成卡榫或勾體等，該四個柱體3可分別焊接於該二桿體21a、21b之二端，用以固定金屬料架的形狀。

可選地，上述金屬料架實施例還可以包含一焊料用於焊接，例如：該焊料以重量百分比計可包含：碳佔0.005%，矽佔0.07%，錳佔0.001%，鉻佔20.8%，鋁佔0.25%，鈦佔0.26%，鈮佔3.5%，鐵佔0.26%，鉬佔8.81%，鈷佔0.03%，硫佔0.001%，磷佔0.006%，及以鎳補足至總重量百分比為100%。藉此，可提升該座體1、頂接件2及柱體3之間的黏固性，有助於提升金屬料架的高溫抗潛變能力。

替代地，該焊料以重量百分比計可包含：碳佔0.04%，矽佔0.37%，錳佔1.35%，鎳佔14.5%，鉻佔21.6%，鉬佔0.1%，及以鐵補足至總重量百分比為100%。藉此，可增加該焊料的取得便利性，且可避免因焊料成分受限導致成本提高。

替代地，該焊料以重量百分比計可包含：碳佔0.02%，矽佔 0.1%，錳佔2.8%，鎳佔72.1%，鉻佔16.5%，鈮佔2.2%，及以鐵補足至總重量百分比為100%。藉此，可增加該焊料的取得便利性，且可避免因焊料成分受限導致成本提高。

請參照第3圖所示，本發明第二實施例之金屬料架除包含上述第一實施例之座體1、頂接件2及柱體3之外，還可包含至少一柱接件4，該柱接件4具有二末端，該二末端可焊接於任二柱體3的二端之間，該柱接件4的至少一部分可由該含鋁和鈦的鐵鎳鉻合金組成，例如：該柱接件4被焊接的一部分可由該含鋁和鈦的鐵鎳鉻合金組成，其餘部分可由不鏽鋼(如304不鏽鋼等)組成。藉此，可進一步強化上述金屬料架之結構強度，以避免該柱體3的二端之間因支撐力不夠而變形，可大幅提升高溫環境下的抗潛變能力，使潛變壽命延長。

可選地，如第3圖所示，該柱接件4於該二末端之間具有一側周面，每個末端周圍的該側周面與該柱體3之間可附設一強化焊接部5，該強化焊接部5的材料可由上述焊料組成，例如：該強化焊接部5於該柱接件4之側周面的一分佈範圍可小於該柱接件4的一長度的四分之一，以避免用料過度。藉此，還可進一步提升金屬料架的柱體3之間的強固性，有利於提升高溫抗潛變能力。

以下說明本發明上述實施例的實驗結果，例如：一實驗組樣品如本發明第二實施例之金屬料架，該座體、頂接件及柱體整體皆由該含鋁和鈦的鐵鎳鉻合金組成；該含鋁和鈦的鐵鎳鉻合金以重量百分比計包含：鎳佔31.5%，鉻佔21.9%，鈦佔0.24%，鋁佔0.23%，碳佔0.06%，錳佔0.6%，磷佔0.001%，硫佔0.001%，矽佔0.41%，及以鐵補足至總重量百分比為100%；該焊料以重量百分比計可包含：碳佔0.005%，矽佔0.07%，錳佔0.001%，鉻佔20.8%，鋁佔0.25%，鈦佔0.26%，鈮佔3.5%，鐵佔0.26%，鉬佔8.81%，鈷佔0.03%，硫佔0.001%，磷佔0.006%，及以鎳補足至總重量百分比為100%；另一方面，一對照組樣品則如習用採用304不鏽鋼及309不鏽鋼焊接而成的盤元料架。以下分別比較高溫機械特性、高溫持久性能及使用壽命。

表一 本發明金屬料架與習用料架之高溫機械特性比較

由表一、表二可知，無論是高溫機械特性或是高溫持久性能，本發明之金屬料架皆明顯優於習用盤元料架；此外，從表三可知，在同樣的使用條件下，本發明的金屬料架較習用盤元料架的使用壽命大幅提升約3.9倍，因此，本發明的金屬料架能夠直接取代習用盤元料架，可大幅降低材料汰換成本，更可減少產線因不定期維修或更換料架導致生產中斷之風險及損失，進而降低生產成本。

雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧座體

2‧‧‧頂接件

21a‧‧‧桿體

21b‧‧‧桿體

22‧‧‧吊扣部

3‧‧‧柱體

4‧‧‧柱接件

5‧‧‧強化焊接部

W‧‧‧外徑

Claims (10)

1. 一種金屬料架，包含：一座體；一頂接件；及數個柱體，並列設置於該座體與該頂接件之間，每個柱體之一端焊接於該座體，每個柱體之另一端焊接於該頂接件；其中該座體的至少一部分、該頂接件的至少一部分、該柱體的至少一部分各別由一含鋁和鈦的鐵鎳鉻合金組成，該含鋁和鈦的鐵鎳鉻合金以重量百分比計包含：鎳佔30至45%，鉻佔20至35%，鈦佔X%，鋁佔Y%，碳佔Z%，錳佔0.6%，磷佔0.001%，硫佔0.001%，矽佔0.41%，及以鐵補足至總重量百分比為100%，X>0，Y>0，Z>0，0.45≦X+Y≦1.5，3≦X/Z≦8。
2. 如請求項1所述之金屬料架，其中該座體、該頂接件及該柱體被焊接的一部分由該含鋁和鈦的鐵鎳鉻合金組成，其餘部分由304不鏽鋼組成。
3. 如請求項1所述之金屬料架，另包含至少一柱接件，該柱接件具有二末端，該二末端焊接於任二柱體的二端之間，該柱接件的至少一部分由該含鋁和鈦的鐵鎳鉻合金組成。
4. 如請求項3所述之金屬料架，其中該柱接件被焊接的一部分由該含鋁和鈦的鐵鎳鉻合金組成，其餘部分由304不鏽鋼組成。
5. 如請求項3所述之金屬料架，其中該柱接件於該二末端之間具有一側周面，每個末端周圍的該側周面與該柱體之間附 設一強化焊接部。
6. 如請求項5所述之金屬料架，其中該強化焊接部於該柱接件之側周面的一分佈範圍小於該柱接件的一長度的四分之一。
7. 如請求項1至6任一項所述之金屬料架，另包含一焊料用於焊接，該焊料以重量百分比計包含：碳佔0.005%，矽佔0.07%，錳佔0.001%，鉻佔20.8%，鋁佔0.25%，鈦佔0.26%，鈮佔3.5%，鐵佔0.26%，鉬佔8.81%，鈷佔0.03%，硫佔0.001%，磷佔0.006%，及以鎳補足至總重量百分比為100%。
8. 如請求項1至6任一項所述之金屬料架，另包含一焊料用於焊接，該焊料以重量百分比計包含：碳佔0.04%，矽佔0.37%，錳佔1.35%，鎳佔14.5%，鉻佔21.6%，鉬佔0.1%，及以鐵補足至總重量百分比為100%。
9. 如請求項1至6任一項所述之金屬料架，另包含一焊料用於焊接，該焊料以重量百分比計包含：碳佔0.02%，矽佔0.1%，錳佔2.8%，鎳佔72.1%，鉻佔16.5%，鈮佔2.2%，及以鐵補足至總重量百分比為100%。
10. 如請求項1所述之金屬料架，其中該柱體的數量為四個，該頂接件具有二桿體及一吊扣部，該二桿體分別以一桿心交叉連接，該吊扣部連接於該桿心，該四個柱體分別焊接於該二桿體之二端。

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