Japan er en viktig titanprodusent. Fra industristrukturen er Japan avhengig av import av titanmalmråvarer som trengs, og mer enn 60% av titanet som produseres eksporteres. Ved begrensninger i begge ender av industrikjeden er reduksjon av kostnadene ved produksjonsprosessen et viktig tiltak for japanske titanprodusenter for å opprettholde sin konkurranseevne i markedet.
NEDO (National Research and Development Corporation New Energy and Industrial Technology Development Organization) inkluderte titan i programmet "innovative nye strukturelle materialer for forskning og utvikling". 2013, Toho Titanium, Nippon Steel og andre selskaper og institusjoner for i fellesskap å gjennomføre et 10-års "innovativ lavkostteknologiutvikling av titanplater". Prosjektet inkluderer utvikling av lavkostproduksjonsteknologi for titansvamp av høy kvalitet, utvikling av direkterullingsteknologi for titansvamp, og utvikling av elektrolytisk avsetningsteknologi for direkte preparering av titanfolie, og denne artikkelen skisserer bare fremdriften av forskningen i de to første retningene.
1.Research innhold
Den tradisjonelle produksjonsprosessen av kaldvalset titanplate og prosjektforskningen er forpliktet til banebrytende koblinger. Produksjonen av kaldvalset titanplate inkluderer fremstilling av titansvamp, smelting, fremstilling av emner, smiing, varmvalsing og kaldvalsing, etc. Forskningsmålet med dette prosjektet er å utelate prosessene med smelting og smiing av titansvamp, og å redusere betydelig investering i utstyr, energikostnader og materialkostnader.
Etter å ha utelatt smelteprosessen, er det vanskelig å gjøre urenhetselementene (O, Fe, etc.) innenfor titansvampen jevn fordeling. Samtidig kan den lille restmengden av MgCl2 som kunne ha blitt fjernet under smelteprosessen ikke fjernes på grunn av utelatelse av smelteprosessen. Derfor krever denne rette valseprosessen høy renhet (lavt O, Fe-innhold) og lav mengde gjenværende MgCl2 for titansvamp. Basert på de ovennevnte årsakene undersøkte prosjektteamet lavkostproduksjonsteknologien til titansvamp med høy renhet og lav rest MgCl2.
Toho Titanium har forsket på storskala produksjonsteknologi for høykvalitets titansvamp på kostnadsnøytral basis, og høykvalitets titansvampen som produseres har blitt brukt i svampen direkte valsing, og er kjent for å bli brukt i titan nedstrøms industrier som fly og generelle sivile produkter.
Nippon Steel var ansvarlig for den tekniske studien av emnefremstillings- og valseprosessen til dette prosjektet. Høykvalitets titansvamp produsert i forrige prosess komprimeres og formes til en titanblokk, som deretter pakkes i en titanplate og gjøres til en titanemne ved å evakuere interiøret, som varmes opp til 1000 grader og deretter varmvalset, og emballasjematerialet til titanemballasjen (titanplaten) og titansvampen på innsiden er integrert i valseprosessen.
2 høykvalitets titansvamp lavkost produksjonsteknologiutvikling
For å redusere innholdet av Fe, O og resterende MgCl2 i titansvamp på grunnlag av ingen kostnadsøkning, utførte prosjektgruppen komposisjonsanalyse av slutt- og mellomproduktene, og brukte numerisk simulering for å analysere forholdene i reaktoren , mestret faktorene som påvirker innholdet og distribusjonen av urenheter som Fe og O i titansvamp og optimaliserte råvareforholdene og prosessteknologien. For maksimalt å sile ut titansvamp av høy kvalitet med lavt Fe- og MgCl2-innhold, utfører Dongbang Titanium underområdetesting av titanklumper, og kutter og knuser dem individuelt i kombinasjon med den kumulative fordelingen av urenheter som Fe og O fra numerisk simulering. Siden titansvamp med høyt Fe-innhold har høyere reflektivitet, bruker prosjektteamet optiske metoder for å identifisere titansvampkorn som inneholder høye konsentrasjoner av Fe for automatisert inspeksjon og skjerming.
Så langt har prosjektet dannet nøkkelteknologien for stabil forberedelse av høykvalitets titansvamp og oppnådd industriell anvendelse.
3 Høyeffektiv produksjonsteknologi for titanplater (utvikling av teknologi for direkte valsing av titansvamp)
Billet making, varmvalsing og kaldvalsing prosess, prosjektteamet gjennom optimalisering av prosessen slik at titan billett i oppvarming og varmvalsing ikke produserer sprekker og ekspansjon og andre defekter.
Med den store størrelsen til varmvalsende sprekker av titanemne, optimaliserte gruppen titansvampbriketter, fyllmetoder, samt strukturen til titanemne og valseprosess, har rullesprekker blitt effektivt løst, i den påfølgende valsingen 220 ~ 279 mm tykke store titan billet sprekker oppstod ikke. Varmvalset titanplate tykkelse på 5 ~ 6 mm, fjern overflaten av oksidhuden etter kaldvalsing til en tykkelse på 0,5 mm titan kaldvalset plate. Etter inspeksjon er arealforholdet av overflateporøsitet til det kaldvalsede arket mindre enn 0,2 %, dvs. organiseringen av det kaldvalsede titanplate produsert ved rettvalsingsprosessen med titansvamp er den samme som organiseringen av arket produsert av smeltingen prosess.
Sammenligning av ytelsen til titansvamp direktevalset titanplate og konvensjonell prosess kaldvalset titanplate, tykkelsen på den kaldvalsede titansvampplaten som ble brukt i testen er 0.5 ~ 1 mm. hvor: ○ er ytelsen til en kaldvalset titansvamp direkte valset ved bruk av gjenværende MgCl2-innhold på 600 ~ 1000 ppm titansvamp, ▲ er ytelsen til en høykvalitets svamp direkte valset med en svært lav mengde resterende MgCl2, ◆ er ytelsen til den kaldvalsede titanplaten (JIS grad 1) produsert ved den konvensjonelle prosessen. ◆ er ytelsen til kaldvalset titanplate (JIS klasse 1) produsert ved konvensjonell prosess.
Materialene representert ved ○ har høyere strekkfasthet og noe lavere forlengelse på grunn av deres høye urenhetsinnhold, men har nesten samme styrke og forlengelse.
Samtidig, når en svamp av høy kvalitet med en lav mengde resterende MgCl2 brukes, viser den litt lavere styrke og høyere duktilitet på grunn av det lave innholdet av titan O i svampen, og dens ytelse er lik JIS klasse 1 kaldvalset titanplate produsert ved den konvensjonelle prosessen.
