티타늄 합금 제련 방법은 일반적으로 다음과 같이 나뉩니다. 1. 진공 소모품 아크로 제련 방법; 2. 비소모성 진공 아크로 제련 방법; 3. 냉로 제련법; 4. 냉도가니 제련법; 5. 일렉트로슬래그 제련 5가지 방법.
1. 진공소모품 아크로 용해법(VAR법이라 함)
진공 기술의 발달과 컴퓨터의 응용으로 VAR 방식은 티타늄의 산업적 생산 기술로 빠르게 발전했으며 오늘날 대부분의 티타늄 및 그 합금 잉곳은 이 방식을 사용하여 생산됩니다. VAR 방법의 두드러진 특징은 낮은 전력 소비, 높은 용융 속도 및 우수한 품질 재현성입니다. VAR 방법으로 제련된 잉곳은 결정학적 구조가 양호하고 화학 조성이 균일합니다. 일반적으로 완성된 잉곳은 VAR 방법을 제련하여 얻어야 합니다. 최소한 두 번의 재용융이 필요합니다. VAR 공법으로 티타늄 잉곳을 생산할 때 전 세계 제조사들이 사용하는 공정은 기본적으로 비슷하며 전극 준비 방법과 장비가 다르다는 점에서 차이가 있다. 전극 준비는 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 하나는 부분적으로 연속적으로 눌러지는 일체형 전극을 사용하여 전극 용접 프로세스를 제거하는 것입니다. 다른 하나는 맞춤형 전극을 사용하여 소모성 전극으로 용접하는 단일 조각 전극을 누르는 것입니다. 그리고 플라즈마 아르곤 아크 용접 또는 진공 용접을 통해 하나로 용접하는 단계; 세 번째는 주조 전극을 준비하기 위해 다른 제련 방법을 사용하는 것입니다.
최신 고급 VAR 퍼니스의 기술적 특징 및 장점:
(1) 전체 동축 전원 입력, 즉 전체 노 본체의 높이에 대한 완전한 동축성, 즉 동축 전원 공급 장치라고 하며 편석의 발생을 줄입니다.
(2) 도가니의 전기 교정은 X 축/Y 축에서 미세 조정할 수 있습니다.
(3) 정확한 전극 칭량 시스템을 가지고 있으며 일정한 속도의 용융을 달성하기 위해 용융 속도가 자동으로 제어됩니다. 용융 품질 보장;
(4) 각 제련의 반복성과 일관성을 보장합니다.
(5) 유연성, 즉 하나의 로에서 다양한 잉곳 유형과 대규모 잉곳을 생산할 수 있어 생산성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
(6) 경제성이 좋다. "동축 전원 공급" 방법은 도가니의 불균형 공급 전류로 인한 자기 바이어스 누설을 피할 수 있습니다. 제련 제품에 대한 유도 자기장의 역효과를 약화시키거나 제거합니다. 그리고 전기 효율이 향상되어 안정적인 품질의 잉곳을 얻을 수 있습니다. "일정 속도 제련"의 목적은 고급 전자 제어 시스템과 중량 센서를 통해 잉곳의 품질을 개선하여 제련 과정에서 일정한 아크 길이와 용융 속도를 보장하여 응고 과정을 제어하는 것입니다. 그것은 효과적으로 분리를 방지하고 잉곳의 고유 품질을 보장할 수 있습니다. 위의 두 가지 특성 외에도 현대식 티타늄 제련용 VAR로는 대규모 VAR로도 구현합니다. 현대식 VAR 용광로는 직경 1.5m, 무게 32t의 대형 잉곳을 제련할 수 있습니다. vAR 방법은 현대 티타늄 및 티타늄 합금의 표준 산업 용융 방법입니다. 해결해야 할 기술은 다음과 같습니다. 첫째, 전극 준비 방법입니다. 전극 준비 과정은 매우 복잡합니다. 스폰지 티타늄, 중간 합금 및 반환 잔류 물질을 통합 전극 또는 단일 소형 전기 트리거로 누르기 위해서는 값비싼 프레스를 사용해야 합니다. 단일 전극도 소모성 전극에 용접해야 합니다. 동시에, 소모성 전극 조성의 균일성을 확보하기 위해서는 천, 칭량 및 혼합과 같은 해당 설비의 구성도 필요하다. 둘째, 이따금 분리와 같은 야금학적 결함이 있습니다. 구성 분리 및 응고 분리와 같은. www.lh-ti.com은 전자가 전극 내 불순물 원소나 합금 원소의 불균일한 분포 때문이라고 소개했다. 후자는 고밀도 개재물(HDI)과 저밀도 개재물(LDI)이 원료나 공정에 간헐적으로 도입되어 발생하며, 이러한 개재물은 제련 과정에서 완전히 용해되지 않습니다. 극도로 유해한 개재물과 같은 야금학적 결함을 발생시킵니다.
2. 비소모성 진공 아크로 제련법(Jian Mi NC법)
현재 수냉식 구리 전극은 티타늄 산업의 초기 단계에서 텅스텐 - 토륨 전기 도금 또는 흑연 전기 도금을 대체하여 산업 오염 문제를 해결하여 NC 방법이 티타늄 및 티타늄을 제련하는 중요한 방법이되었습니다 금. NC 퍼니스는 이미 유럽과 미국에서 운영되고 있습니다. 수냉식 구리 전극에는 두 가지 유형이 있습니다. 다른 하나는 회전 자기장이며, 그 목적은 아크가 전극을 태우는 것을 방지하는 것입니다. NC로는 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 하나는 수냉식 구리 도가니에서 원료를 제련하고 수냉식 구리 몰드에서 잉곳으로 주조하는 것입니다. 다른 하나는 수냉식 구리 도가니에 원료를 지속적으로 부어 제련 및 응고시키는 것입니다. NC 제련의 장점은 다음과 같습니다. 1. 전극을 누르고 용접하는 공정을 생략할 수 있습니다. 2. 아크가 재료에 오랫동안 머물 수 있으므로 잉곳 조성의 균질화가 향상됩니다. 3. 다양한 모양과 크기의 원료를 사용할 수 있습니다. 제련 과정에서 100 % 잔류 재료를 추가하여 티타늄 재활용을 실현할 수도 있습니다. 제련 공정으로서 NC 공법은 잔류 물질의 회수율 향상 및 비용 절감 측면에서 상당히 유리합니다. 일반적으로 NC 퍼니스와 VAR 퍼니스는 각각의 장점을 최대한 활용하기 위해 함께 사용됩니다.
3. 냉로상 용해법(CHM법이라 함)
원자재 오염 및 비정상적인 제련 공정으로 인한 티타늄 및 티타늄 합금 잉곳의 야금 적 개재 결함은 항공 우주 분야에서 티타늄 및 티타늄 합금의 응용에 항상 영향을 미쳤습니다. 티타늄 합금 항공기 엔진의 회전 부품에서 야금학적 개재물을 제거하기 위해 냉상 용해 기술이 등장했습니다. CHM 공법의 가장 큰 특징은 용융, 정제 및 고화 공정의 분리입니다. 즉, 용융 장입물이 링 노로에 들어간 후 먼저 용융 된 다음 정제를 위해 냉로의 정제 구역에 들어가서 최종적으로 응고됩니다. 결정화 영역의 잉곳으로. CHM 기술의 중요한 장점은 응축수 크러스트가 콜드 노로의 바닥 벽에 형성될 수 있고 "점성 영역"이 WC, Mo, Ta 등과 같은 고밀도 개재물(HDI)을 포착할 수 있다는 것입니다. 동시에, 정제 영역에서 저밀도 개재물, 고온 액체에서 (LDI) 입자의 연장된 체류 시간은 LDI의 완전한 용해를 보장하여 개재물 결함을 효과적으로 제거할 수 있습니다. 즉 말하자면. 냉로 제련의 정화 메커니즘은 중력 분리와 용융 분리의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.
3.1 전자빔 냉로 용해법(EBCHM) 전자빔 용해(EB)는 고속 전자의 에너지를 사용하여 재료 자체에서 제련 및 제련을 위한 열을 발생시키는 과정입니다. 차가운 난로가 있는 EB 퍼니스를 EBCHM이라고 합니다. EBCHM 방법은 기존의 제련 방법에는 없는 우수한 기능을 가지고 있습니다.
(1) 탄탈륨, 몰리브덴, 텅스텐, 텅스텐 카바이드 및 티타늄 질화물과 같은 고밀도 개재물(HDI)을 효과적으로 제거합니다. 산화티타늄과 같은 저밀도 개재물(LDI);
(2) 다양한 공급 방법을 수용 할 수 있으며 티타늄 잔류 물의 회수가 비교적 쉽습니다. 즉, 다른 제련 방법으로 사용할 수없는 스크랩을 사용할 수 있으며 순수한 티타늄 잉곳을 여전히 얻을 수있어 크게 감소합니다. 제품 비용;
(3) 분석 및 테스트를 위해 금속 액체에서 직접 샘플링할 수 있습니다.
(4) 특별한 모양의 잉곳을 생산하고 생산 공정을 줄이며 원료 소비를 줄이고 수율을 향상시킬 수 있습니다.
EBCHM 방법에는 다음과 같은 단점도 있습니다.
(1) 제련은 고진공 조건에서 수행되어야 하므로 염화물 함량이 높은 스폰지 티타늄은 직접 제련에 사용할 수 없습니다.
(2) 합금원소는 휘발성이 있어 화학조성을 조절하기 어렵다.
3.2 플라즈마 냉상 제련법(PCHM법이라고 함)
PCHM 공법은 불활성 가스의 이온화에 의해 생성된 플라즈마 아크를 열원으로 사용하며 저진공에서 대기압에 가까운 넓은 압력 범위에서 제련을 완료할 수 있습니다. 이 방법의 주목할만한 특징은 증기압이 다른 합금 성분을 보장할 수 있고 제련 과정에서 뚜렷한 차이가 없다는 것입니다. 이 방법은 전통적인 금속 특성을 개선하는 능력이 있으며 다양한 합금의 제련을 실현할 수 있습니다. 기존의 제련 방법보다 경제적인 방법입니다. 제련법. 이 제련 방법을 사용하면 티타늄 및 티타늄 합금의 경우 한 번의 제련으로 이상적인 잉곳을 얻을 수 있습니다. 최신 PCHM 방법의 장점은 다음과 같습니다.
① 장비 투자가 적고 작동하기 쉽고 안전하고 신뢰할 수 있습니다.
② 원료의 종류와 형태가 다양하고 잔재의 회수율이 높다.
③ 다양한 합금의 화학적 조성을 확인한다.
④ 고가의 불활성 가스 회수 및 재사용을 실현하여 생산 비용을 절감합니다. PCHM 방법의 단점은 낮은 전기 효율입니다. EBCHM과 PCHM은 둘 다 HDI와 LDI를 제거할 수 있다는 점에서 유사합니다. 일반적으로 전자는 순수 티타늄을 제련하는 데 더 적합합니다. 합금의 경우 후자가 더 적합합니다. 위의 두 가지 방식은 VAR 방식과 마찬가지로 공정 파라미터(용융 속도, 제련 및 응고 시 온도 분포, 제련 중 조성 변화, 불용성 개재물 제거 정도 등) 및 품질을 포함한 광범위한 공정 자동화 제어를 구현합니다. . .
4. 냉도가니 용융법(줄여서 CCM법)
1980년대에 American Ferrosilicon Company는 슬래그 없는 유도 용해 공정을 개발하고 CCM 방법을 티타늄 잉곳 및 티타늄 정밀 주조 생산을 위한 산업 생산 응용 분야에 적용했습니다. 최근 몇 년 동안 일부 경제 선진국에서는 CCM 방법이 산업 생산 규모에 진입하기 시작했습니다. 잉곳의 최대 직경은 1m, 길이는 2m로 개발 전망이 눈길을 끈다. CCM 방식의 제련 공정은 서로 전도성이 없는 수냉식 아크 블록 또는 동관의 조합인 금속 도가니에서 수행됩니다. 이 조합의 가장 큰 장점은 각 두 블록 사이의 간격이 강화된 자기장이며, 강한 자기장이 생성된다는 점이다. 교반은 화학 성분과 온도를 조정하여 제품 품질을 향상시킵니다. CCM 공법은 VAR 공법의 특성과 내화물의 도가니 유도 용해를 결합한 것입니다. 균일한 조성과 도가니 오염이 없는 고품질 잉곳을 얻기 위해 내화 재료 또는 전극이 필요하지 않습니다. CCM 방식은 VAR 방식에 비해 장비 비용이 저렴하고 조작이 간편하다는 장점이 있지만 현시점에서 아직 기술 개발 단계에 있다.
5. 일렉트로슬래그 제련법(ESR법이라 함)
ESR 방식은 전도성 일렉트로슬래그에 전류가 흐를 때 하전입자의 충돌을 이용하여 전기에너지를 열에너지로 변환하는 방식이다. 즉, 슬래그 저항에 의해 발생하는 열에너지를 이용하여 장입물을 용융 및 정제한다. ESR 공법은 동일한 형상의 잉곳으로 직접 주조할 수 있는 불활성 슬래그(CaF2)의 일렉트로슬래그 제련에 소모성 전극을 사용하고 표면 품질이 우수하여 다음 공정에서 직접 가공하기에 적합합니다. 이 방법의 장점은 다음과 같습니다.
(1) ESR 퍼니스의 완전한 동축성은 최고 품질의 잉곳의 반복성을 보장합니다.
(2) 잉곳이 축 방향으로 결정화되고 구조가 조밀하고 균일합니다.
(3) 극도로 정밀한 전극 계량 시스템 및 제련율 제어 시스템;
(4) 장비가 간단하고 조작이 편리하다. 단점은 슬래그에 의한 잉곳의 오염이 배수될 수 없다는 것이다.
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