เทคโนโลยีการผลิตแผ่นไทเทเนียมรีดเย็นต้นทุนต่ำในญี่ปุ่น

ญี่ปุ่นเป็นผู้ผลิตไทเทเนียมรายใหญ่ จากโครงสร้างอุตสาหกรรม ญี่ปุ่นอาศัยการนำเข้าวัตถุดิบแร่ไทเทเนียมที่จำเป็น และมากกว่า 60% ของไทเทเนียมที่ผลิตจะถูกส่งออก ในกรณีของข้อจำกัดที่ปลายทั้งสองด้านของห่วงโซ่อุตสาหกรรม การลดต้นทุนในกระบวนการผลิตเป็นมาตรการสำคัญสำหรับผู้ผลิตไทเทเนียมของญี่ปุ่นในการรักษาความสามารถในการแข่งขันในตลาด

NEDO (องค์กรวิจัยและพัฒนาแห่งชาติองค์กรพัฒนาพลังงานและเทคโนโลยีอุตสาหกรรมใหม่) รวมไทเทเนียมไว้ในโครงการ "การวิจัยและพัฒนาวัสดุโครงสร้างที่เป็นนวัตกรรมใหม่" 2013 Toho Titanium, Nippon Steel และบริษัทและสถาบันอื่นๆ จะร่วมกันดำเนินการ 10- ปี "การพัฒนาเทคโนโลยีต้นทุนต่ำที่เป็นนวัตกรรมใหม่ของแผ่นไทเทเนียม" โครงการนี้ประกอบด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตต้นทุนต่ำสำหรับฟองน้ำไทเทเนียมคุณภาพสูง การพัฒนาเทคโนโลยีการรีดโดยตรงสำหรับฟองน้ำไทเทเนียม และการพัฒนาเทคโนโลยีการสะสมด้วยไฟฟ้าเพื่อการเตรียมฟอยล์ไทเทเนียมโดยตรง และบทความนี้เป็นเพียงการสรุปความคืบหน้าเท่านั้น ของการวิจัยในสองทิศทางแรก

1.เนื้อหาการวิจัย

กระบวนการผลิตแบบดั้งเดิมของแผ่นไทเทเนียมรีดเย็นและการวิจัยโครงการมุ่งมั่นที่จะเชื่อมโยงการพัฒนา การผลิตแผ่นไทเทเนียมรีดเย็นรวมถึงการเตรียมฟองน้ำไทเทเนียม การหลอม การทำบิลเล็ต การปลอม การรีดร้อน และการรีดเย็น ฯลฯ วัตถุประสงค์การวิจัยของโครงการนี้คือการละเว้นกระบวนการของการหลอมและการปลอมฟองน้ำไทเทเนียม และเพื่อลด การลงทุนในอุปกรณ์ ค่าพลังงาน และค่าวัสดุ
หลังจากละเว้นกระบวนการหลอม เป็นเรื่องยากที่จะสร้างองค์ประกอบที่ไม่บริสุทธิ์ (O, Fe ฯลฯ) ภายในการกระจายตัวของฟองน้ำไททาเนียมที่สม่ำเสมอ ในเวลาเดียวกัน MgCl2 ที่เหลือจำนวนเล็กน้อยที่สามารถกำจัดออกได้ในระหว่างกระบวนการถลุงไม่สามารถกำจัดออกได้เนื่องจากการละเลยกระบวนการถลุง ดังนั้นกระบวนการรีดแบบตรงนี้จึงต้องมีความบริสุทธิ์สูง (ปริมาณ O, Fe ต่ำ) และ MgCl2 ที่เหลือในปริมาณต่ำสำหรับฟองน้ำไทเทเนียม ด้วยเหตุผลข้างต้น ทีมงานโครงการได้วิจัยเทคโนโลยีการผลิตฟองน้ำไทเทเนียมที่มีต้นทุนต่ำซึ่งมีความบริสุทธิ์สูงและมี MgCl2 ตกค้างต่ำ
Toho Titanium ได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีการผลิตขนาดใหญ่สำหรับฟองน้ำไทเทเนียมคุณภาพสูงโดยต้นทุนที่เป็นกลาง และฟองน้ำไทเทเนียมคุณภาพสูงที่ผลิตขึ้นได้ถูกนำมาใช้ในกระบวนการรีดฟองน้ำโดยตรง และเป็นที่รู้กันว่าใช้ใน อุตสาหกรรมปลายน้ำไทเทเนียม เช่น เครื่องบินและผลิตภัณฑ์พลเรือนทั่วไป

นิปปอน สตีล รับผิดชอบในการศึกษาทางเทคนิคของกระบวนการผลิตเหล็กแท่งและกระบวนการรีดของโครงการนี้ ฟองน้ำไทเทเนียมคุณภาพสูงที่ผลิตในขั้นตอนก่อนหน้าถูกบีบอัดและขึ้นรูปเป็นแท่งไทเทเนียม จากนั้นบรรจุในแผ่นไทเทเนียมและทำเป็นแท่งไทเทเนียมโดยการอพยพภายในออก ซึ่งถูกทำให้ร้อนถึง 1,000 องศา แล้วจึงรีดร้อน และ วัสดุบรรจุภัณฑ์ของแท่งไทเทเนียม (แผ่นไทเทเนียม) และฟองน้ำไทเทเนียมด้านในถูกรวมเข้าด้วยกันในกระบวนการรีด

2 การพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตฟองน้ำไทเทเนียมคุณภาพสูงต้นทุนต่ำ

เพื่อลดปริมาณ Fe, O และ MgCl2 ที่ตกค้างในฟองน้ำไทเทเนียมโดยไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้น ทีมงานโครงการได้ดำเนินการวิเคราะห์องค์ประกอบของการสร้างขั้นสุดท้ายและขั้นกลาง และใช้การจำลองเชิงตัวเลขเพื่อวิเคราะห์สภาวะในเครื่องปฏิกรณ์ เข้าใจปัจจัยที่ส่งผลต่อเนื้อหาและการกระจายตัวของสิ่งเจือปน เช่น Fe และ O ในฟองน้ำไทเทเนียม และปรับสภาพวัตถุดิบและเทคโนโลยีกระบวนการให้เหมาะสม เพื่อคัดกรองฟองน้ำไทเทเนียมคุณภาพสูงที่มีปริมาณ Fe และ MgCl2 ต่ำให้ได้มากที่สุด Dongbang Titanium จะทำการทดสอบพื้นที่ย่อยของก้อนไทเทเนียม และตัดและบดแยกเป็นรายบุคคลรวมกับการกระจายสะสมของสิ่งสกปรกเช่น Fe และ O จาก การจำลองเชิงตัวเลข เนื่องจากฟองน้ำไทเทเนียมที่มีปริมาณ Fe สูงมีการสะท้อนแสงที่สูงกว่า ทีมงานโครงการจึงใช้วิธีการทางแสงเพื่อระบุเม็ดฟองน้ำไทเทเนียมที่มีความเข้มข้นของ Fe สูงสำหรับการตรวจสอบและคัดกรองอัตโนมัติ
จนถึงขณะนี้ โครงการดังกล่าวได้สร้างเทคโนโลยีที่สำคัญในการเตรียมฟองน้ำไทเทเนียมคุณภาพสูงอย่างมีเสถียรภาพ และประสบความสำเร็จในการใช้งานทางอุตสาหกรรม

3 การพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตแผ่นไทเทเนียมประสิทธิภาพสูง (การพัฒนาเทคโนโลยีการรีดโดยตรงฟองน้ำไทเทเนียม)

การทำบิลเล็ต กระบวนการรีดร้อนและรีดเย็น ทีมงานโครงการผ่านการเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการเพื่อให้บิลเล็ตไทเทเนียมในการทำความร้อนและการรีดร้อนไม่ทำให้เกิดรอยแตกและการขยายตัวและข้อบกพร่องอื่น ๆ
ด้วยรอยแตกร้าวจากการรีดร้อนของแท่งไทเทเนียมขนาดใหญ่ กลุ่มก้อนฟองน้ำไทเทเนียมที่ได้รับการปรับปรุงประสิทธิภาพ วิธีการเติม ตลอดจนโครงสร้างของแท่งไทเทเนียมและกระบวนการรีด รอยแตกจากการรีดได้รับการแก้ไขอย่างมีประสิทธิภาพในการกลิ้ง 22 ครั้งต่อไป0 ไม่มีรอยแตกของแท่งไทเทเนียมขนาดใหญ่หนา ~ 279 มม. ความหนาของแผ่นไทเทเนียมรีดร้อน 5 ~ 6 มม. ลบพื้นผิวของผิวออกไซด์หลังจากการรีดเย็นเป็นความหนา 0 .5 มม. ไทเทเนียมแผ่นรีดเย็น หลังจากการตรวจสอบแล้ว อัตราส่วนพื้นที่ของความพรุนของพื้นผิวของแผ่นรีดเย็นจะน้อยกว่า 0.2% กล่าวคือ การจัดเรียงของแผ่นไทเทเนียมรีดเย็นที่ผลิตโดยกระบวนการรีดตรงของฟองน้ำไทเทเนียมจะเหมือนกับการจัดเรียงของแผ่นที่ผลิตโดยกระบวนการถลุง กระบวนการ.
การเปรียบเทียบประสิทธิภาพของแผ่นไทเทเนียมรีดตรงแบบฟองน้ำไทเทเนียมกับแผ่นไทเทเนียมรีดเย็นแบบธรรมดา ความหนาของแผ่นฟองน้ำไทเทเนียมรีดเย็นที่ใช้ในการทดสอบคือ 0.5 ~ 1 มม. โดยที่: ○ คือประสิทธิภาพของฟองน้ำไทเทเนียมรีดเย็นที่รีดโดยตรงโดยใช้ปริมาณ MgCl2 ที่เหลือ 600 ~ 1,000 ppm ของฟองน้ำไทเทเนียม ▲ คือประสิทธิภาพของฟองน้ำคุณภาพสูงที่รีดโดยตรงด้วยปริมาณ MgCl2 ที่เหลือน้อยมาก ◆ คือ ประสิทธิภาพของแผ่นไทเทเนียมรีดเย็น (JIS เกรด 1) ที่ผลิตโดยกระบวนการทั่วไป ◆ คือประสิทธิภาพของแผ่นไทเทเนียมรีดเย็น (JIS เกรด 1) ที่ผลิตโดยกระบวนการทั่วไป

วัสดุที่แสดงโดย ○ มีความต้านทานแรงดึงสูงกว่าและการยืดตัวลดลงเล็กน้อยเนื่องจากมีปริมาณสิ่งเจือปนสูง แต่มีความแข็งแรงและการยืดตัวเกือบเท่ากัน

ในเวลาเดียวกัน เมื่อใช้ฟองน้ำคุณภาพสูงที่มี MgCl2 ตกค้างในปริมาณต่ำ จะแสดงความแข็งแรงและความเหนียวที่ลดลงเล็กน้อยเนื่องจากมีไทเทเนียม O ในฟองน้ำในปริมาณต่ำ และประสิทธิภาพก็คล้ายคลึงกับ JIS แผ่นไทเทเนียมรีดเย็นเกรด 1 ที่ผลิตโดยกระบวนการธรรมดา