티타늄 합금의 5가지 용융 방법

티타늄 합금의 5가지 용융 방법

티타늄 합금의 용융 방법은 일반적으로 다음과 같이 나뉩니다.: 1. 진공 소모성 아크로 용해 방법; 2. 비소모성 진공 아크로 용해 방법; 3. 냉로 베드 용해 방식; 4. 냉도가니 용해방식; 5. 전기 슬래그 용해의 5가지 방법.

1. 진공 소모성 아크로 용해 방법 (줄여서 VAR 방식)

진공기술의 발달과 컴퓨터의 응용으로, VAR 방법은 빠르게 성숙한 티타늄 산업 생산 기술이 되었습니다.. 오늘, 대다수의 티타늄과 그 합금 잉곳은 이 방법을 사용하여 생산됩니다.. VAR 방식의 가장 큰 특징은 낮은 전력 소모입니다., 높은 용융 속도, 그리고 좋은 품질의 재현성. VAR법으로 용해된 잉곳은 좋은 결정구조와 균일한 화학성분을 가지고 있습니다.. 대개, 완성된 잉곳은 VAR법으로 용해하고 최소 2번의 재용해 공정을 거쳐야 합니다.. VAR 방법은 티타늄 잉곳을 생산하는 데 사용됩니다., 전 세계 제조업체가 사용하는 프로세스는 기본적으로 유사합니다., 다른 전극 준비 방법과 장비를 사용한다는 차이점이 있습니다.. 전극 준비는 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다: 첫 번째, 일괄적으로 재료를 첨가하여 연속적으로 압착하는 일체형 전극을 사용, 전극 용접 공정 제외; 두번째, 단일 전극 압착 및 소모성 전극 접합. 그리고 플라즈마 아르곤 아크 용접이나 진공 용접으로 함께 용접됩니다.; 세 번째는 다른 용융 방법을 사용하여 캐스팅 전극을 준비하는 것입니다..

최신 첨단 VAR 용광로의 기술적 특성 및 장점:

(1) 전체 동축 전원 입력, 이는 전체 퍼니스 높이의 완전한 동축성을 나타냅니다., 동축 전원 공급 장치라고 합니다, 분리 현상 발생 감소;

(2) 도가니 내부의 전기 교정을 X축/Y축 방향으로 미세 조정 가능;

(3) 정밀한 전극 계량 시스템 탑재, 용융 속도가 자동으로 제어됩니다., 일정한 용융 속도 달성 및 용융 품질 보장;

(4) 각 용해 공정의 반복성과 일관성을 보장합니다.;

(5) 유연성은 하나의 용광로에서 다양한 잉곳 유형을 생산하고 잉곳을 대규모로 생산할 수 있는 능력을 의미합니다., 생산성을 크게 향상시킬 수 있는;

(6) 경제적 생존력이 좋다. 그만큼 “동축 전원 공급 장치” 방법은 도가니에 대한 불균형 전류 공급으로 인한 자기 누출을 방지할 수 있습니다., 용융된 제품에 대한 유도 자기장의 역효과를 약화시키거나 제거합니다., 전기 효율을 향상시키고, 이를 통해 안정적인 품질의 잉곳을 얻을 수 있습니다.. 목적 “일정한 속도로 녹는다” 잉곳의 품질을 향상시키는 것입니다, 용융 공정 중 일정한 아크 길이와 용융 속도를 보장하기 위해 고급 전자 제어 시스템과 중량 센서를 사용합니다., 이를 통해 응고 과정을 제어. 효과적으로 분리를 방지하고 잉곳의 본질적인 품질을 보장할 수 있습니다..

위의 두 가지 특징 외에도, 티타늄 용해를 위한 최신 VAR 용광로는 VAR 용광로의 대규모 생산도 달성했습니다.. 최신 VAR로는 직경 1.5m, 무게 32t의 대형 잉곳을 녹일 수 있습니다..

VAR 공법은 티타늄 및 티타늄 합금의 현대적인 표준이 되는 산업용 용융법입니다.. 하지만 아직 해결해야 할 다음과 같은 기술이 있습니다.:

첫째로, 전극 준비 방법. 전극 준비 과정은 매우 복잡합니다., 스펀지 티타늄을 압축하려면 값비싼 프레스를 사용해야 합니다., 중간 합금, 잔류 물질을 일체형 전극이나 단일 소형 전기판으로 되돌려 보냅니다.. 단일 전극도 소모성 전극에 용접해야 합니다.. 동시에, 소모성 전극 부품의 균일성을 보장하기 위해, 원단 등 해당 설비, 계량, 믹싱을 구성해야 합니다..

둘째, 분리와 같은 간헐적인 야금학적 결함, 조성분리, 응고분리 등.

전자는 전극 내에 불순물 원소나 합금 원소가 고르지 않게 분포되어 발생합니다., 용융 중 평형 분포에 도달하기 전에 응고되는 물질; 후자는 때때로 고밀도 개재물이 도입되기 때문입니다. (HDI) 저밀도 개재물 (LDI) 원자재나 공정에, 용해 과정에서 완전히 용해될 수 없는 물질, 함유물과 같은 매우 위험한 야금학적 결함이 발생합니다..

2. 비소모성 진공 아크로 용해 방법 (NC 방식으로 단순화)

현재, 수냉식 구리 전극은 티타늄 산업의 초기 단계에서 텅스텐 토륨 전극 또는 흑연 전극을 대체했습니다., 산업 공해 문제를 해결하고 NC법을 티타늄 및 티타늄 합금을 녹이는 중요한 방법으로 만듭니다.. 유럽과 미국에서는 수 톤의 NC 용해로가 운영되고 있습니다..

수냉식 구리 전극에는 두 가지 유형이 있습니다.: 하나는 스스로 회전하고 있어요; 또 다른 유형은 회전 자기장입니다., 전기 아크로 인한 전극 소손을 방지하는 것이 목적입니다..

NC로는 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다: 하나는 수냉식 구리 도가니에서 원료를 녹여 수냉식 구리 주형에서 잉곳으로 주조하는 것입니다.; 또 다른 방법은 수냉식 구리 도가니에 원료를 연속적으로 공급하여 용융 및 응고시키는 것입니다..

NC 용해방식의 장점은 다음과 같습니다.: ① 전극을 압착하고 전극을 용접하는 공정을 생략할 수 있습니다.; ② 소재에 아크를 장기간 머물게 할 수 있습니다., 이로써 잉곳 조성의 균일성이 향상됩니다.; ③ 다양한 모양과 크기의 원료를 사용할 수 있습니다., 그리고 100% 티타늄 재활용을 달성하기 위해 용해 과정에서 잔류 물질을 추가할 수 있습니다..

NC 방법, 제련 과정으로, 잔재물 회수율 향상 및 비용 절감 측면에서 상당히 유리합니다.. 대개, NC로와 VAR로를 함께 사용하여 각각의 장점을 최대한 활용.

3. 냉로 베드 용해 방식 (CHM 방법이라고 함)

원자재 오염과 비정상적인 용융 공정으로 인해 티타늄 및 티타늄 합금 잉곳의 야금학적 개재 결함은 항공우주 분야에서 티타늄 및 티타늄 합금의 적용에 영향을 미치고 있습니다.. 티타늄 합금 항공기 엔진의 회전 부품에서 금속 개재물을 제거하기 위해, 냉난로 용해 기술이 도입되었습니다..

CHM법의 가장 큰 특징은 용융물이 분리된다는 점이다., 정제, 및 응고 과정. 즉, 녹은 노 재료는 먼저 녹기 위해 링 노 베드에 들어갑니다., 그런 다음 정제를 위해 차가운 ​​노 베드의 정제 구역으로 들어갑니다., 최종적으로 결정화 영역에서 잉곳으로 응고됩니다.. CHM 기술의 중요한 장점은 저온로 베드의 벽에 응축된 쉘을 형성할 수 있다는 것입니다., 그리고 그것의 “점성대” 고밀도 개재물을 포착할 수 있습니다. (HDI) 화장실과 같은, 모, 깃 달기, 등. 동시에, 정밀 구역에서, 저밀도 개재물의 체류 시간 (LDI) 고온 액체의 입자가 길어집니다., LDI의 완전한 용해를 보장하고 함유 결함을 효과적으로 제거할 수 있습니다.. 즉,, 저온로 베드 용해의 정화 메커니즘은 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다: 비중 분리 및 용융 분리.

3.1 전자빔 콜드 베드 용해 (EBCHM) 전자빔 용해 (EB) 고속 전자의 에너지를 이용하여 소재 자체에 열을 발생시켜 용융, 정제하는 공정입니다.. 차가운 퍼니스 베드를 갖춘 EB 퍼니스를 EBCHM이라고 합니다.. EBCHM 공법은 기존 용해법이 갖지 못한 뛰어난 기능을 가지고 있습니다.:

(1) 고밀도 함유물을 효과적으로 제거 (HDI) 탄탈륨과 같은, 몰리브덴, 텅스텐, 텅스텐 카바이드, 그리고 질화티타늄. 저밀도 함유물 (LDI) 산화티타늄과 같은;

(2) 다양한 수유 방법이 허용됩니다., 티타늄 잔류물의 회수가 상대적으로 쉽습니다.. 다른 제련방법으로는 사용할 수 없는 폐기물을 사용할 수 있다고 하더라도, 순수 티타늄 잉곳은 여전히 ​​생산 가능합니다., 제품 가격을 대폭 절감;

(3) 직접 샘플링 가능, 분석됨, 액체 금속으로 테스트;

(4) 불규칙한 형태의 잉곳 생산 가능, 생산 공정을 줄이다, 낮은 원자재 소비, 제품 수율 향상;

EBCHM 방법에는 다음과 같은 단점도 있습니다.:

(1) 용융은 고진공 조건에서 수행되어야 합니다., 그래서 염화물 함량이 높은 스펀지 티타늄은 직접 녹일 수 없습니다.;

(2) 합금 원소는 휘발성이 있고 화학적 조성을 제어하기 어렵습니다..

3.2 플라즈마 콜드베드 용해 방식 (PCHM 튜브 방식)

PCHM 방식은 불활성 가스 이온화에 의해 발생하는 플라즈마 아크를 열원으로 사용하는 방식입니다., 저진공부터 대기압 부근까지 넓은 압력 범위에서 용융을 완료할 수 있습니다.. 이 방법의 중요한 특징은 증기압이 다른 합금의 조성을 보장할 수 있다는 것입니다., 녹는 과정에서는 뚜렷한 차이가 없습니다. 이 방법은 향상된 전통적인 테이블 금속 특성을 제공하고 다양한 합금의 용융을 달성할 수 있습니다.. 기존 용해방식에 비해 경제적인 용해방식입니다.. 이 방법을 이용하여 녹이는 방법, 티타늄 및 티타늄 합금에 대해 하나의 용융 공정으로 이상적인 잉곳을 얻을 수 있습니다.. 최신 PCHM 방법의 장점은 다음과 같습니다.:

① 낮은 설비투자, 쉬운 조작, 안전하고 믿을 수 있는;

② 다양한 종류와 형태의 원료 사용 가능, 높은 잔류 물질 회수율;

③ 다양한 합금의 화학성분 확보;

④ 비용이 많이 드는 불활성 가스의 재활용 및 재사용이 이루어졌습니다., 생산 비용 절감.

PCHM 방식의 단점은 전기적 효율이 낮다는 것. EBCHM과 PCHM의 유사점은 HDI와 LDI를 제거하는 능력에 있습니다.. 전자는 일반적으로 순수 티타늄을 녹이는 데 더 적합합니다.; 합금용, 후자가 더 적합하다. VAR 방식과 마찬가지로, 위의 두 가지 방법은 대규모 프로세스 자동화 제어를 달성합니다., 프로세스 매개변수 포함 (녹는 속도, 용융 및 응고 과정 중 온도 분포, 녹는 동안 조성의 변화, 불용성 개재물 제거 정도, 등.) 그리고 품질.

4. 냉도가니 용해방식 (줄여서 CCM 방식)

1980년대, 미국 페로실리콘 회사가 슬래그 프리 유도 용해 기술을 개발했습니다., 티타늄 잉곳 및 정밀 주조 생산을 위한 산업 생산 응용 분야에 CCM 방법을 적용. 최근에는, 일부 경제 선진국에서는, CCM 방식은 산업 생산 규모에 진입하기 시작했습니다., 잉곳의 최대 직경은 1m이고 길이는 2m입니다., 그리고 그 발전 전망은 놀랍습니다. CCM 제련 공정은 비전도성 수냉식 호형 블록이나 구리관으로 구성된 금속 도가니에서 수행됩니다.. 이 조합의 가장 큰 장점은 각 두 블록 사이의 간격이 강화된 자기장이라는 것입니다., 자기장에 의해 발생하는 강한 교반으로 인해 화학적 조성과 온도가 일정하게 유지됩니다., thereby improving product quality. The CCM method combines the characteristics of VAR method and induction melting of refractory materials in crucibles. It does not require refractory materials or electrodes to obtain high-quality ingots with uniform composition and no crucible contamination in a single melting process. Compared with VAR method, CCM method has the advantages of low equipment cost and easy operation, but from the current perspective, this technology is still in the development stage.

5. Electroslag Melting Method (ESR Method for short)

The ESR method converts electrical energy into thermal energy by utilizing the collision of charged particles when current passes through conductive slag. The heat generated by the resistance of the slag is used to melt and refine the furnace material. ESR 공법은 비활성 슬래그의 일렉트로슬래그 용해를 위해 소모성 전극을 사용하는 방식입니다. (CaF2), 동일한 형상의 잉곳으로 직접 용융이 가능하고 표면 품질이 우수한 제품, 다음 공정에서 직접 처리에 적합. 이 법의 장점은:

(1) ESR 퍼니스의 완전한 동축성은 최고 품질의 잉곳의 반복성을 보장합니다.;

(2) 잉곳의 축방향 결정화, 치밀하고 균일한 구조로;

(3) 고정밀 전극 계량 시스템 및 용융 속도 제어 시스템;

(4) 장비가 간단하고 조작이 쉽습니다.. 단점은 잉곳에 슬래그 오염물을 배출할 수 없다는 점이다..