Από το μετάλλευμα στο τελικό προϊόν: Δυσκολίες διεργασίας και ανακαλύψεις στο τιτάνιο

Το τιτάνιο κατατάσσεται μεταξύ των δέκα κορυφαίων μετάλλων όσον αφορά τα αποθέματα φλοιού και δεν είναι ένας σπάνιος πόρος. Ωστόσο, η μετατροπή μεταλλευμάτων ιλμενίτη και ρουτιλίου σε υλικά με βάση το τιτάνιο συνεπάγεται τεράστιες προκλήσεις μεταλλουργίας και επεξεργασίας. Χάρη στη συνεχή έρευνα και ανάπτυξη και τις βιομηχανικές προσπάθειες, έχουν επιτευχθεί πολλαπλές τεχνικές ανακαλύψεις σε όλη τη βιομηχανική αλυσίδα τιτανίου, που καλύπτουν τον εμπλουτισμό μεταλλεύματος, την τήξη σπόγγων τιτανίου, τη σφυρηλάτηση τήξης και τη μηχανική κατεργασία ακριβείας, καταργώντας σταδιακά τα τεχνικά εμπόδια γιαυλικά τιτανίου υψηλής ποιότητας.

 

 

 

 

1. Εμπλουτισμός και Εμπλουτισμός Μεταλλευμάτων

Πρώτες ύλες: ιλμενίτης, ρουτίλιο
Διαδικασία: διαχωρισμός βαρύτητας, μαγνητικός διαχωρισμός, επίπλευση → συμπύκνωμα υψηλής περιεκτικότητας σε τιτάνιο

 

2.Μείωση χλωρίωσης για την παραγωγή σπόγγων τιτανίου

Διαδικασία: χλωρίωση σε υψηλή θερμοκρασία + καθαρισμός διόρθωσης → τετραχλωριούχο τιτάνιο. Διαδικασία Kroll → απόσταξη κενού για αφαίρεση ακαθαρσιών, σύνθλιψη και κοσκίνισμα → σφουγγάρι τιτανίου

 

3. Τήξη και χύτευση υπό κενό για την παραγωγή πλινθωμάτων τιτανίου

Διαδικασία: στοιχεία κράματος όπως αλουμίνιο, βανάδιο και μολυβδαίνιο προστίθενται στο σφουγγάρι τιτανίου, ακολουθούμενα από τήξη και χύτευση υπό κενό → πλινθώματα τιτανίου

 

4. Επεξεργασία υπό πίεση και Κατασκευή Ακριβείας Προϊόντων Τιτανίου

Διαδικασία: σφυρηλάτηση, έλαση, εξώθηση, συγκόλληση, θερμική επεξεργασία → τελικά προϊόντα, συμπεριλαμβανομένων ράβδων τιτανίου, πλάκες, σωλήνες και σφυρηλάτηση

Εφαρμογές: αεροδιαστημική, θαλάσσια μηχανική, ιατρικές συσκευές, εξοπλισμός χλωρίου-αλκαλίου και άλλοι τομείς

 

 

1.Προκλήσεις στον εμπλουτισμό και τη χλωρίωση μεταλλευμάτων

Ο φυσικός ιλμενίτης έχει χαμηλή περιεκτικότητα σε διοξείδιο του τιτανίου και άφθονες ακαθαρσίες. Η παραγωγή σκωρίας υψηλής περιεκτικότητας σε τιτάνιο / συνθετικού ρουτιλίου απαιτεί μακροχρόνιες διαδικασίες αναβάθμισης με υψηλή κατανάλωση ενέργειας. Η χλωρίωση δημιουργεί εξαιρετικά διαβρωτικό τετραχλωριούχο τιτάνιο, προκαλώντας σοβαρή φθορά του εξοπλισμού. Ο διορθωτικός καθαρισμός του ακατέργαστου τετραχλωριούχου τιτανίου περιλαμβάνει πολύπλοκες ροές εργασίας, με σημαντικές απώλειες υλικού και μεγάλη πίεση για την απόρριψη των υποπροϊόντων.

 

2. Ελλείψεις στην τήξη σφουγγαριών τιτανίου

Η κύρια τεχνολογία θερμικής αναγωγής μαγνησίου Kroll είναι μια τεχνολογία παραγωγής κατά παρτίδες. Ένας κύκλος μεμονωμένου κλιβάνου διαρκεί από αρκετές ημέρες έως περισσότερες από δέκα ημέρες, ασυνεχής σε αντίθεση με την παραγωγή χάλυβα ή αλουμινίου, με αποτέλεσμα χαμηλή απόδοση και υψηλή κατανάλωση ενέργειας. Απαιτείται προστασία αδρανούς αερίου υψηλής καθαρότητας σε όλη τη διαδικασία και ο εξοπλισμός για την ανακύκλωση χλωριούχου μαγνησίου-μαγνήσιου είναι εξελιγμένος. Η πορώδης δομή του σφουγγαριού τιτανίου τείνει να παγιδεύει ακαθαρσίες, επιβάλλοντας αυστηρές απαιτήσεις για τη σφράγιση, την ποιότητα της πρώτης ύλης και τον λειτουργικό έλεγχο. Μικρή κακή λειτουργία μπορεί να υποβαθμίσει ολόκληρη την παρτίδα του κλιβάνου, δημιουργώντας υψηλά εμπόδια για την κατασκευή σπόγγων τιτανίου αεροδιαστημικής ποιότητας.

 

3.Δυσκολίες στην τήξη, χύτευση και σφυρηλάτηση

Η τήξη του σπόγγου τιτανίου πρέπει να διεξάγεται υπό κενό ή αδρανή ατμόσφαιρα. Τα πλινθώματα τιτανίου μεγάλου μεγέθους είναι επιρρεπή σε διαχωρισμό της σύνθεσης και ελαττώματα εγκλεισμού. Τα κράματα τιτανίου παρουσιάζουν υψηλή αντοχή στην παραμόρφωση, στενά παράθυρα θερμοκρασίας επεξεργασίας, ευαισθησία στην παραλαβή ακαθαρσιών και οξείδωση σε υψηλές θερμοκρασίες και κακή μορφοποίηση σε χαμηλές θερμοκρασίες. Τα κράματα τιτανίου παρουσιάζουν υψηλό ιξώδες κατά την κοπή, οδηγώντας σε βαριά φθορά του εργαλείου. Οι απώλειες υλικών κατά τη μηχανική κατεργασία εξαρτημάτων χυτού πλινθώματος μπορεί να υπερβούν το 70%, αυξάνοντας το συνολικό κόστος. Η συγκόλληση σε επαφή με τον αέρα παράγει εύθραυστα στρώματα οξειδίου και ισχύουν εξαιρετικά αυστηρά πρότυπα ποιότητας συγκόλλησης για εξοπλισμό αεροδιαστημικής και βαθέων υδάτων.

 

4. Προκλήσεις στον έλεγχο της απόδοσης των κραμάτων υψηλής ποιότητας

Η αεροδιαστημική, η μηχανική βαθέων υδάτων, οι ιατρικές και άλλες εφαρμογές επιβάλλουν αποκλίνουσες απαιτήσεις απόδοσης στα κράματα τιτανίου. Μικρές παραλλαγές στη σύνθεση του κράματος, στις διαδικασίες τήξης-ψύξης και στις παραμέτρους θερμικής επεξεργασίας μπορούν να αλλάξουν τις ιδιότητες του υλικού, δημιουργώντας υψηλά τεχνικά εμπόδια για κράματα τιτανίου υψηλής ποιότητας.

 

 

1.Titanium Sponge Smelting

Οι κλίβανοι μείωσης-απόσταξης μεγάλης κλίμακας εγχώριας κατασκευής έχουν επιτύχει εντοπισμό. Οι κλίβανοι μεγάλης χωρητικότητας βελτιώνουν την παραγωγή και την ποιότητα των σπόγγων τιτανίου, ενώ μειώνουν την κατανάλωση ενέργειας, αυξάνοντας το ποσοστό των προϊόντων αεροδιαστημικής ποιότητας και μειώνοντας την εξάρτηση από εισαγόμενες προμήθειες υψηλής ποιότητας. Η βελτιστοποιημένη κυκλοφορία μαγνησίου-χλωρίου μειώνει το κόστος και τη ρύπανση για την παραδοσιακή διαδρομή Kroll. Οι νέες τεχνολογίες ηλεκτρόλυσης τετηγμένου άλατος όπως το FFC και το USTB μπορούν να παράγουν άμεσα τιτάνιο και να παρακάμψουν το στάδιο της χλωρίωσης, ωστόσο παραμένουν σε εργαστηριακό στάδιο χωρίς ανάπτυξη βιομηχανικής κλίμακας.

 

2.Τήξη πλινθωμάτων

Η τήξη με δέσμη ηλεκτρονίων σε ψυχρή εστία έχει βιομηχανοποιηθεί. Επιλύει ελαττώματα συμπερίληψης σε πλινθώματα, επιτρέπει την ανακύκλωση σκραπ τιτανίου και κατασκευάζει πλινθώματα τιτανίου μεγάλου μεγέθους, υψηλής καθαρότητας, σπάζοντας τα ξένα μονοπώλια. Η τήξη πολλαπλών σταδίων μετριάζει τον διαχωρισμό της σύνθεσης. Τα εγχώρια πλινθώματα από κράμα τιτανίου μεγάλου μεγέθους υποστηρίζουν την κατασκευή βασικού εθνικού εξοπλισμού, όπως αεροσκάφη μεγάλου μεγέθους και επανδρωμένα υποβρύχια βαθιάς θάλασσας για λειτουργίες βάθους 10 000‑μέτρων.

 

3.Επεξεργασία πίεσης

Έχει τεθεί σε λειτουργία ο εγχώριας κατασκευής εξοπλισμός, συμπεριλαμβανομένων των πρέσων ταχείας σφυρηλάτησης δέκα χιλιάδων τόνων και των μύλων συνεχούς έλασης με λωρίδες τιτανίου. Επιτρέπουν τη μαζική παραγωγή υλικών τιτανίου μεγάλου πλάτους, μεγάλης διάστασης και λεπτού τοιχώματος. Προϊόντα όπως ρόλοι θερμής έλασης 2,5 mm Gr5 και εξαιρετικά λεπτές λωρίδες τιτανίου 0,1 mm εξυπηρετούν τις βιομηχανίες κυψελών καυσίμου, 3C και χημικών. Σύνθετα υλικά χάλυβα-τιτανίου και σχεδόν δίχτυ που σχηματίζουν απώλειες κομμένου υλικού. Οι προηγμένες τεχνολογίες συγκόλλησης επιτρέπουν την κατασκευή εξαρτημάτων μεγάλης κλίμακας, όπως κύλινδροι ανθεκτικοί στην πίεση της θάλασσας και υλικά υποστρώματος για άνοδους χλωροαλκαλίου DSA.

 

4.Ανάπτυξη κραμάτων και κατασκευή πρόσθετων

Τα ανεξάρτητα ανεπτυγμένα κράματα τιτανίου πληρούν τις ακραίες συνθήκες λειτουργίας για εξοπλισμό βαθέων υδάτων και αεροκινητήρες. Έχει πραγματοποιηθεί μαζική παραγωγή σκόνης τρισδιάστατης εκτύπωσης τιτανίου για φέροντα εξαρτήματα της αεροδιαστημικής. Η μετα-επεξεργασία βελτιώνει την αντοχή στην κόπωση των εξαρτημάτων που κατασκευάζονται με πρόσθετα και η διαμόρφωση σχεδόν διχτυού μειώνει την κατανάλωση υλικού κατά την παραγωγή.

 

Η Ruihang είναι ένας άμεσος κατασκευαστής προϊόντων τιτανίου, παρέχοντας πρώτες ύλες βέλτιστης ποιότητας για τα εξαρτήματά σας ακριβείας. Για περισσότερες λεπτομέρειες, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας μέσω email:Sam.Rui@bjrh-titanium.com