Japāna ir nozīmīgs titāna ražotājs. No rūpnieciskās struktūras Japāna paļaujas uz nepieciešamo titāna rūdas izejvielu importu, un vairāk nekā 60% no saražotā titāna tiek eksportēti. Ierobežojumu gadījumā abos rūpnieciskās ķēdes galos ražošanas procesa izmaksu samazināšana ir svarīgs pasākums Japānas titāna ražotājiem, lai saglabātu savu konkurētspēju tirgū.
NEDO (National Research and Development Corporation New Energy and Industrial Technology Development Organisation) iekļāva titānu "novatorisku jaunu strukturālo materiālu izpētes un izstrādes" programmā. 2013, Toho Titanium, Nippon Steel un citi uzņēmumi un iestādes, lai kopīgi veiktu 10-gadu "novatoriskas zemu izmaksu tehnoloģijas izstrāde titāna loksnēm". Projekts ietver augstas kvalitātes titāna sūkļa zemu izmaksu ražošanas tehnoloģijas izstrādi, titāna sūkļa tiešās velmēšanas tehnoloģijas izstrādi un elektrolītiskās nogulsnēšanas tehnoloģijas izstrādi tiešai titāna folijas sagatavošanai, un šajā rakstā ir tikai izklāstīts progress. pirmajos divos virzienos.
1.Pētījuma saturs
Tradicionālais auksti velmētu titāna plākšņu ražošanas process un projekta izpēte ir apņēmusies panākt revolucionāras saites. Auksti velmētu titāna plākšņu ražošana ietver titāna sūkļa sagatavošanu, kausēšanu, sagatavju izgatavošanu, kalšanu, karsto velmēšanu un auksto velmēšanu utt. Šī projekta izpētes mērķis ir izlaist titāna sūkļa kausēšanas un kalšanas procesus un būtiski samazināt investīcijas iekārtās, enerģijas izmaksas un materiālu izmaksas.
Pēc kausēšanas procesa izlaišanas ir grūti panākt, lai piemaisījumu elementi (O, Fe utt.) titāna sūklī būtu vienmērīgi sadalīti. Tajā pašā laikā nelielo MgCl2 atlikuma daudzumu, kas varēja tikt noņemts kausēšanas procesā, nevar noņemt, jo kausēšanas process ir izlaists. Tāpēc šim taisnajam velmēšanas procesam ir nepieciešama augsta tīrības pakāpe (zems O, Fe saturs) un mazs MgCl2 atlikuma daudzums titāna sūklim. Pamatojoties uz iepriekšminētajiem iemesliem, projekta komanda pētīja titāna sūkļa ar augstu tīrības pakāpi un zemu MgCl2 atlikuma zemu izmaksu ražošanas tehnoloģiju.
Uzņēmums Toho Titanium ir veicis augstas kvalitātes titāna sūkļa lielapjoma ražošanas tehnoloģiju izpēti izmaksu ziņā neitrāli, un ražotais augstas kvalitātes titāna sūklis ir izmantots sūkļa tiešās velmēšanas procesā, un ir zināms, ka to izmanto titāna pakārtotās nozares, piemēram, lidmašīnas un vispārējie civilie izstrādājumi.
Nippon Steel bija atbildīgs par šī projekta sagatavju izgatavošanas un velmēšanas procesa tehnisko izpēti. Augstas kvalitātes titāna sūklis, kas ražots iepriekšējā procesā, tiek saspiests un izveidots titāna lietņā, ko pēc tam iepako titāna plāksnē un, evakuējot iekšpusi, veido titāna sagatavi, kas tiek uzkarsēta līdz 1000 grādiem un pēc tam karsti velmēta, un titāna sagataves (titāna plāksnes) iepakojuma materiāls un iekšpusē esošais titāna sūklis ir integrēti velmēšanas procesā.
2 augstas kvalitātes titāna sūkļa zemu izmaksu ražošanas tehnoloģiju izstrāde
Lai samazinātu Fe, O un atlikuma MgCl2 saturu titāna sūklī, nepalielinot izmaksas, projekta komanda veica gala un starpproduktu sastāva analīzi un izmantoja skaitlisku simulāciju, lai analizētu apstākļus reaktorā. , apguva faktorus, kas ietekmē tādu piemaisījumu saturu un izplatību kā Fe un O titāna sūklī, un optimizēja izejmateriālu apstākļus un procesa tehnoloģiju. Lai maksimāli izsijātu augstas kvalitātes titāna sūkli ar zemu Fe un MgCl2 saturu, Dongbang Titanium veic titāna gabaliņu apakšzonu testēšanu un tos atsevišķi sagriež un sasmalcina kombinācijā ar tādu piemaisījumu kā Fe un O kumulatīvo sadalījumu. skaitliskā simulācija. Tā kā titāna sūklim ar augstu Fe saturu ir augstāka atstarošanas spēja, projekta komanda izmanto optiskās metodes, lai identificētu titāna sūkļa graudus, kas satur augstu Fe koncentrāciju, lai veiktu automatizētu pārbaudi un skrīningu.
Līdz šim projekts ir veidojis galveno tehnoloģiju augstas kvalitātes titāna sūkļa stabilai sagatavošanai un sasniedzis rūpniecisku pielietojumu.
3 Augstas efektivitātes titāna lokšņu ražošanas tehnoloģiju izstrāde (titāna sūkļa tiešās velmēšanas tehnoloģijas izstrāde)
Sagatavju izgatavošanas, karstās velmēšanas un aukstās velmēšanas process, projekta komanda, optimizējot procesu, lai titāna sagatave apkures un karstās velmēšanas procesā neradītu plaisas, izplešanos un citus defektus.
Pateicoties lielajām titāna sagatavju karstās velmēšanas plaisām, grupas optimizētām titāna sūkļa briketēm, pildīšanas metodēm, kā arī titāna sagatavju struktūrai un velmēšanas procesam, velmēšanas plaisas ir efektīvi novērstas, turpmākajā velmēšanā 220 ~ 279mm biezas lielas titāna sagataves plaisas nav radušās. Karsti velmētas titāna plāksnes biezums ir 5–6 mm, pēc aukstās velmēšanas noņemiet oksīda apvalka virsmu 0,5 mm biezā titāna auksti velmētā loksnē. Pēc pārbaudes auksti velmētas loksnes virsmas porainības laukumu attiecība ir mazāka par 0,2%, ti, titāna sūkļa taisnās velmēšanas procesā ražotās auksti velmētas titāna loksnes struktūra ir tāda pati kā kausēšanas procesā ražotās loksnes organizācija. process.
Titāna sūkļa tiešās velmēšanas titāna plāksnes un parastā procesa auksti velmētas titāna plāksnes veiktspējas salīdzinājums, testā izmantotās auksti velmētas titāna sūkļa loksnes biezums ir 0,5 ~ 1 mm. kur: ○ ir auksti velmēta titāna sūkļa veiktspēja, kas tieši velmēta, izmantojot titāna sūkļa atlikušo MgCl2 saturu 600–1000 ppm, ▲ ir augstas kvalitātes sūkļa veiktspēja, kas ir tieši velmēta ar ļoti mazu atlikušā MgCl2 daudzumu, ◆ ir auksti velmētas titāna plāksnes (JIS 1. pakāpe), kas ražotas ar parasto procesu, veiktspēja. ◆ ir auksti velmētas titāna loksnes (JIS 1. pakāpe), kas ražotas ar parasto procesu, veiktspēja.
Materiāliem, kas apzīmēti ar ○, ir lielāka stiepes izturība un nedaudz mazāks pagarinājums to lielā piemaisījumu satura dēļ, taču tiem ir gandrīz vienāda izturība un pagarinājums.
Tajā pašā laikā, ja tiek izmantots augstas kvalitātes sūklis ar mazu atlikušā MgCl2 daudzumu, tam ir nedaudz mazāka izturība un lielāka elastība, jo sūklī ir mazs titāna O saturs, un tā veiktspēja ir līdzīga JIS. 1. pakāpes auksti velmēta titāna loksne, kas ražota ar parasto procesu.
