광석에서 완제품까지: 티타늄의 공정 어려움과 혁신

티타늄은 지각 매장량 측면에서 상위 10대 금속 중 하나이며 희소한 자원이 아닙니다. 그럼에도 불구하고, 티탄철광과 금홍석 광석을 티타늄 기반 재료로 변환하는 데는 엄청난 야금학적 및 가공상의 어려움이 따릅니다. 지속적인 연구 개발과 산업적 노력 덕분에 티타늄 산업 체인 전반에 걸쳐 광석 선광, 티타늄 스폰지 제련, 용해 단조 및 정밀 기계 가공을 포함하는 다양한 기술 혁신이 달성되었으며 점차적으로 기술 장벽이 허물어졌습니다.고급 티타늄 소재.

 

 

 

 

1.광석 선광 및 농축

원료: 일메나이트, 금홍석
공정 : 중력분리, 자력선별, 부유선광 → 고티타늄 정광

 

2. 티타늄 스펀지 생산을 위한 염소화 환원

공정: 고온 염소화 + 정류 정제 → 사염화티타늄; 크롤공정 → 불순물 제거, 파쇄, 스크리닝을 위한 진공증류 → 티타늄 스펀지

 

3.티타늄 잉곳 생산을 위한 진공 용해 및 주조

공정: 알루미늄, 바나듐, 몰리브덴과 같은 합금 원소를 티타늄 스폰지에 첨가한 후 진공 용해 및 주조 → 티타늄 잉곳

 

4.티타늄 제품의 가압가공 및 정밀가공

공정 : 단조, 압연, 압출, 용접, 열처리 → 티타늄 바, 플레이트, 튜브, 단조품 등 완제품

응용 분야: 항공우주, 해양 공학, 의료 기기, 염소 알칼리 장비 및 기타 분야

 

 

1. 광석 농축 및 염소화의 문제점

천연 일메나이트는 이산화티탄 함량이 낮고 불순물이 풍부한 것이 특징입니다. 고티타늄 슬래그/합성 금홍석을 생산하려면 에너지 소비가 많고 시간이 오래 걸리는 업그레이드 절차가 필요합니다. 염소화는 부식성이 강한 사염화티타늄을 생성하여 심각한 장비 마모를 유발합니다. 조악한 사염화티타늄의 정류 정제에는 복잡한 작업 흐름이 수반되므로 상당한 재료 손실이 발생하고 부산물 처리에 큰 부담이 가해집니다.

 

2. 티타늄 스펀지 제련의 단점

주류 Kroll 마그네슘 열 환원은 배치 모드 생산 기술입니다. 단일 용해로 사이클은 며칠에서 10일 이상 지속되며 강철이나 알루미늄 생산과 달리 불연속적이므로 효율성이 낮고 에너지 소비가 높습니다. 공정 전반에 걸쳐 고순도 불활성 가스 보호가 필요하며 염화마그네슘 재활용을 위한 장비는 정교합니다. 티타늄 스폰지의 다공성 구조는 불순물을 가두는 경향이 있어 밀봉, 원자재 품질 및 운영 제어에 대한 엄격한 요구 사항을 부과합니다. 사소한 오작동으로 인해 전체 용광로 배치의 성능이 저하되어 항공우주 등급 티타늄 스폰지 제조에 높은 장벽이 생길 수 있습니다.

 

3.용해, 주조, 단조의 어려움

티타늄 스펀지 용융은 진공 또는 불활성 분위기에서 수행되어야 합니다. 대형 티타늄 잉곳은 성분 분리 및 포함 결함이 발생하기 쉽습니다. 티타늄 합금은 높은 변형 저항성, 좁은 가공 온도 범위, 고온에서 불순물 픽업 및 산화에 대한 민감성, 저온에서 열악한 성형성을 나타냅니다. 티타늄 합금은 절삭 중에 점도가 높아 공구가 심하게 마모됩니다. 주조 주괴 부품을 가공하는 동안 재료 손실이 70%를 초과하여 전체 비용이 증가할 수 있습니다. 공기와 접촉하는 용접은 부서지기 쉬운 산화물 층을 생성하며 항공우주 및 심해 장비에는 매우 엄격한 용접 품질 표준이 적용됩니다.

 

4. 고급 합금 성능 제어의 과제

항공우주, 심해 엔지니어링, 의료 및 기타 응용 분야에서는 티타늄 합금에 다양한 성능 요구 사항이 적용됩니다. 합금 조성, 용융 냉각 절차 및 열처리 매개변수의 약간의 변화로 인해 재료 특성이 변경되어 고급 티타늄 합금에 대한 높은 기술적 장벽이 생길 수 있습니다.

 

 

1.티타늄 스폰지 제련

국산 대규모 환원증류로 국산화를 달성하였습니다. 대용량 용해로는 티타늄 스폰지 생산량과 품질을 향상시키는 동시에 에너지 소비를 줄이고, 항공우주 등급 제품의 비율을 높이고, 수입 고급 공급품에 대한 의존도를 줄입니다. 최적화된 마그네슘-염소 순환 공정은 기존 Kroll 경로의 비용과 오염을 줄입니다. FFC 및 USTB와 같은 새로운 용융염 전기분해 기술은 티타늄을 직접 생산하고 염소화 단계를 건너뛸 수 있지만 산업 규모 배포 없이 실험실 단계에 머물러 있습니다.

 

2.잉곳 용해

전자빔 냉로 용해가 산업화되었습니다. 잉곳의 개재물 결함을 해결하고, 티타늄 스크랩을 재활용하며, 대형 고순도 티타늄 잉곳을 제조해 해외 독점을 깨뜨립니다. 다단계 용융은 구성 분리를 완화합니다. 국내 대형 티타늄 합금 주괴는 10 000미터 깊이 작업을 위한 대형 항공기 및 유인 심해 잠수정과 같은 주요 국가 장비의 제조를 지원합니다.

 

3.압력가공

만톤 고속 단조 프레스와 티타늄 스트립 열간 연속 압연기를 포함한 국내 제조 장비가 시운전되었습니다. 이를 통해 폭이 넓고 크기가 크며 벽이 얇은 티타늄 소재의 대량 생산이 가능합니다. 2.5mm Gr5 열간 압연 코일 및 0.1mm 초박형 티타늄 스트립과 같은 제품은 연료 전지, 3C 및 화학 산업에 사용됩니다. 강철-티타늄 복합 재료 및 거의 순 형상 형성 절단 재료 손실. 고급 용접 기술을 통해 해양 내압 실린더 및 염소 알칼리 DSA 양극용 기판 재료와 같은 대규모 구성 요소를 제작할 수 있습니다.

 

4.합금개발 및 적층가공

독립적으로 개발된 티타늄 합금은 심해 장비 및 항공기 엔진의 극한 작동 조건을 충족합니다. 항공우주 하중 지지 부품을 위한 티타늄 3D 프린팅 파우더의 대량 생산이 실현되었습니다. 후처리는 적층 제조된 부품의 피로 저항을 향상시키고, 거의 정형에 가까운 성형을 통해 생산 중 재료 소비를 줄입니다.

 

Ruihang은 정밀 부품에 최적 품질의 원자재를 공급하는 티타늄 제품의 직접 제조업체입니다. 자세한 내용은 이메일을 통해 언제든지 문의해 주세요.Sam.Rui@bjrh-titanium.com