Japonsko je významným producentom titánu. Z priemyselnej štruktúry sa Japonsko spolieha na dovoz potrebných surovín titánovej rudy a viac ako 60 % vyrobeného titánu sa vyváža. V prípade obmedzení na oboch koncoch priemyselného reťazca je zníženie nákladov na výrobný proces dôležitým opatrením pre japonských výrobcov titánu na udržanie ich konkurencieschopnosti na trhu.
NEDO (National Research and Development Corporation New Energy and Industrial Technology Development Organization) zaradil titán do programu „výskumu a vývoja inovatívnych nových konštrukčných materiálov“. 2013, Toho Titanium, Nippon Steel a ďalšie spoločnosti a inštitúcie, aby spoločne uskutočnili 10-ročný „inovačný nízkonákladový technologický vývoj titánového plechu“. Projekt zahŕňa vývoj nízkonákladovej technológie výroby vysokokvalitnej titánovej špongie, vývoj technológie priameho valcovania titánovej špongie a vývoj technológie elektrolytického nanášania na priamu prípravu titánovej fólie a tento článok len načrtáva pokrok výskumu v prvých dvoch smeroch.
1. Obsah výskumu
Tradičný výrobný proces za studena valcovaného titánového plechu a projektový výskum je zameraný na prelomové prepojenia. Výroba za studena valcovaného titánového plechu zahŕňa prípravu titánovej huby, tavenie, výrobu predvalkov, kovanie, valcovanie za tepla a valcovanie za studena atď. Výskumným cieľom tohto projektu je vynechať procesy tavenia a kovania titánovej huby a výrazne znížiť investície do zariadení, nákladov na energiu a materiálu.
Po vynechaní procesu tavenia je ťažké dosiahnuť rovnomerné rozloženie nečistôt (O, Fe, atď.) v titánovej hube. Súčasne malé množstvo zvyškového MgCl2, ktoré sa mohlo odstrániť počas procesu tavenia, nemožno odstrániť z dôvodu vynechania procesu tavenia. Preto tento priamy valcovací proces vyžaduje vysokú čistotu (nízky obsah O, Fe) a nízke množstvo zvyškového MgCl2 pre titánovú špongiu. Na základe vyššie uvedených dôvodov projektový tím skúmal nízkonákladovú technológiu výroby titánovej huby s vysokou čistotou a nízkym zvyškovým MgCl2.
Spoločnosť Toho Titanium vykonala výskum technológie výroby vysokokvalitnej titánovej špongie vo veľkom meradle na cenovo neutrálnom základe a vyrobená vysokokvalitná titánová špongia sa použila v procese priameho valcovania špongie a je známe, že sa používa v titánové nadväzujúce odvetvia, ako sú lietadlá a všeobecné civilné produkty.
Spoločnosť Nippon Steel bola zodpovedná za technickú štúdiu procesu výroby predvalkov a valcovania tohto projektu. Vysokokvalitná titánová špongia vyrobená v predchádzajúcom procese sa stlačí a vytvaruje do titánového ingotu, ktorý sa potom zabalí do titánovej platne a vyprázdnením vnútra sa spracuje na titánový blok, ktorý sa zahreje na 1000 stupňov a potom sa valcuje za tepla a obalový materiál titánového bloku (titánová platňa) a titánová špongia vo vnútri sú integrované do procesu valcovania.
2 vysokokvalitná titánová špongia s nízkymi nákladmi na vývoj technológie výroby
Aby sa znížil obsah Fe, O a zvyškového MgCl2 v titánovej špongii bez zvýšenia nákladov, projektový tím vykonal analýzu zloženia finálnych a medziproduktov a použil numerickú simuláciu na analýzu podmienok v reaktore. , zvládli faktory ovplyvňujúce obsah a distribúciu nečistôt ako Fe a O v titánovej špongii a optimalizovali surovinové podmienky a technológiu spracovania. Aby bolo možné maximálne odfiltrovať vysokokvalitnú titánovú špongiu s nízkym obsahom Fe a MgCl2, Dongbang Titanium vykonáva podoblasťové testovanie titánových hrudiek a jednotlivo ich reže a drví v kombinácii s kumulatívnou distribúciou nečistôt ako Fe a O z numerická simulácia. Keďže titánová špongia s vysokým obsahom Fe má vyššiu odrazivosť, projektový tím používa optické metódy na identifikáciu zŕn titánovej špongie obsahujúcich vysoké koncentrácie Fe na automatizovanú kontrolu a skríning.
Projekt doteraz vytvoril kľúčovú technológiu stabilnej prípravy vysokokvalitnej titánovej špongie a dosiahol priemyselné využitie.
3 Vysokoúčinný vývoj technológie výroby titánových plechov (vývoj technológie priameho valcovania titánovej špongie)
Proces výroby predvalkov, valcovania za tepla a valcovania za studena projektový tím optimalizuje proces tak, aby titánový predvalok pri zahrievaní a valcovaní za tepla nevytváral trhliny a expanziu a iné chyby.
Vďaka veľkej veľkosti trhlín pri valcovaní titánových predvalkov za tepla skupina optimalizovala brikety z titánovej huby, metódy plnenia, ako aj štruktúru titánových predvalkov a proces valcovania, praskliny pri valcovaní boli účinne vyriešené pri následnom valcovaní 220 ~ 279 mm hrubé trhliny veľkých titánových predvalkov sa nevyskytli. Hrúbka titánového plechu valcovaného za tepla 5 ~ 6 mm, po valcovaní za studena odstráňte povrch oxidovej kože na hrúbku 0,5 mm titánový plech valcovaný za studena. Po kontrole je plošný pomer povrchovej pórovitosti plechu valcovaného za studena menší ako 0,2 %, tj organizácia za studena valcovaného titánového plechu vyrobeného priamym valcovaním z titánovej huby je rovnaká ako organizácia plechu vyrobeného tavením. proces.
Pri porovnaní výkonu titánovej huby priamo valcovanej titánovej platne a konvenčnej titánovej platne valcovanej za studena, hrúbka titánovej hubovej dosky valcovanej za studena použitej v teste je 0,5 ~ 1 mm. kde: ○ je výkon za studena valcovanej titánovej huby priamo valcovanej s použitím zvyškového obsahu MgCl2 600 ~ 1000 ppm titánovej huby, ▲ je výkon vysokokvalitnej huby priamo valcovanej s veľmi nízkym množstvom zvyškového MgCl2, ◆ je výkon za studena valcovanej titánovej dosky (JIS stupeň 1) vyrobenej konvenčným procesom. ◆ je výkon za studena valcovaného titánového plechu (JIS stupeň 1) vyrobený konvenčným procesom.
Materiály reprezentované ○ majú vyššiu pevnosť v ťahu a mierne nižšiu ťažnosť v dôsledku ich vysokého obsahu nečistôt, ale majú takmer rovnakú pevnosť a ťažnosť.
Zároveň pri použití kvalitnej špongie s nízkym množstvom zvyškového MgCl2 vykazuje o niečo nižšiu pevnosť a vyššiu ťažnosť vďaka nízkemu obsahu titánu O v špongii a jej výkon je podobný ako u JIS. za studena valcovaný titánový plech triedy 1 vyrobený konvenčným spôsobom.
