內(nèi)容
1. 原料準(zhǔn)備
- 鈦礦石選?。翰捎酶咂肺坏拟佽F礦，如金紅石或鈦磁鐵礦，確保含鈦量在45%以上。
- 礦石預(yù)處理：通過破碎、篩選，去除雜質(zhì)，保證原料純凈。
2. 冶煉過程
- 高溫還原：將預(yù)處理后的礦石與炭黑混合，在電爐內(nèi)高溫還原為ticl4氣體，同時(shí)排出雜質(zhì)。
- 氣體精煉：ticl4經(jīng)過冷卻、液化，然后通過精餾除去氯化物雜質(zhì)。
3. 四氯化鈦的氣相沉積
- 催化裂解：將純化的ticl4在氫氣環(huán)境中進(jìn)行催化裂解，生成鈦蒸氣和氯化氫。
- 鈦蒸氣沉積：鈦蒸氣在冷凝器中冷卻，形成固態(tài)金屬鈦。
4. 金屬鈦的后處理
- 冷卻固化：沉積的金屬鈦需要在惰性氣體保護(hù)下緩慢冷卻，防止氧化。
- 機(jī)械加工：冷卻后的鈦塊經(jīng)過切割、打磨、熱處理等步驟，制成所需形狀和尺寸的產(chǎn)品。
5. 質(zhì)量控制
- 成品檢驗(yàn)：利用光譜分析、硬度測試等手段，確保產(chǎn)品純度和力學(xué)性能達(dá)標(biāo)。
- 質(zhì)量記錄：詳細(xì)記錄每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，以便追溯和改進(jìn)。
標(biāo)準(zhǔn)
1. iso 9001:2015 質(zhì)量管理體系：遵循該標(biāo)準(zhǔn)，確保從原料到成品的全過程質(zhì)量控制。
2. astm b348 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格：參照此規(guī)格，規(guī)定金屬鈦的化學(xué)成分和機(jī)械性能要求。
3. gb/t 3620.1-2007 鈦及鈦合金牌號和化學(xué)成分：國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定鈦合金的成分和分類。
4. en 10204-3.1 材料證書：按照此標(biāo)準(zhǔn)，提供符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量證明文件。
5. ohsas 18001:2007 職業(yè)健康安全管理體系：保障員工安全，預(yù)防生產(chǎn)事故。
以上規(guī)程旨在規(guī)范金屬鈦的制取過程，確保產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，并遵守相關(guān)國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。各環(huán)節(jié)操作人員需嚴(yán)格遵循規(guī)程，確保工藝穩(wěn)定，保證最終產(chǎn)品的高質(zhì)量輸出。持續(xù)改進(jìn)和優(yōu)化生產(chǎn)流程，以適應(yīng)市場需求和技術(shù)進(jìn)步。
金屬鈦制取方法技術(shù)規(guī)程范文
鈦及其合金具有密度小耐腐蝕、耐高溫等優(yōu)異性能。世界鈦工業(yè)正經(jīng)歷著以航空航天為主要市場的單一模式,向冶金、能源、交通、化工、生物醫(yī)藥等民用領(lǐng)域?yàn)橹攸c(diǎn)發(fā)展的多元模式過渡。目前世界上能進(jìn)行鈦工業(yè)化生產(chǎn)的國家只有美國、日本、俄羅斯、中國等少數(shù)國家,鈦的世界年總產(chǎn)量僅有幾萬噸。但是由于鈦的重大戰(zhàn)略價(jià)值和在國民經(jīng)濟(jì)中的地位,鈦將成為繼鐵、鋁之后崛起的“第三金屬”,21世紀(jì)將是鈦的世紀(jì)。
當(dāng)前鈦的生產(chǎn)方法當(dāng)前鈦的生產(chǎn)采用金屬熱還原法,其是指利用金屬還原劑(r)與金屬氧化物或氯化物(m_)的反應(yīng)制備金屬m。已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的鈦冶金方法為鎂熱還原法(kroll法)和鈉熱還原法(hunter法)。因?yàn)閔unter法比kroll法生產(chǎn)成本高,所以目前在工業(yè)中廣泛應(yīng)用的方法只有kroll法。kroll法從1948年開發(fā)當(dāng)初就因其成本高、還原效率低而受到批評。半個(gè)世紀(jì)過去了,該工藝并沒有根本的改變,仍然是間歇式生產(chǎn),未能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)化。
金屬鈦生產(chǎn)方法的新動向世界鈦工業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展,盡管對kroll法和hunter法進(jìn)行了一系列的改進(jìn),但它們均是間歇操作,小的改進(jìn)并不能大幅度降低鈦的價(jià)格。因此應(yīng)開發(fā)新的、低成本的連續(xù)化工藝才能從根本上解決高生產(chǎn)成本這一問題。為此,研究人員進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)和研究。當(dāng)前研究的重點(diǎn)有以下幾種方法:電化學(xué)還原法為了降低成本,人們對金屬鈦直接除氧進(jìn)行了研究。國外有人用電化學(xué)的方法使鈦中固溶氧的濃度降低到檢出界限(500ppm)以下。他們認(rèn)為在電化學(xué)除氧的過程中,除氧劑鈣在電解氯化鈣熔鹽時(shí)產(chǎn)生,o2-在陽極以co2或co的形式析出。這種新型高純化方法,不僅用于鈦的脫氧,而且適用于釔、釹等稀土金屬,并且可使氧含量降低到10ppm。
電化學(xué)的方法的工業(yè)化實(shí)驗(yàn)的流程是:首先將二氧化鈦粉末用澆注或壓力成形,燒結(jié)后作陰極,以石墨為陽極,以cacl2為熔鹽,在石墨或鈦坩堝中進(jìn)行電解。所加電壓2.8v~3.2v,低于cacl2的分解電壓(3.2v~3.3v)。電解一定時(shí)間后,陰極由白色變?yōu)榛疑?在sem下觀察,0.25μm的tio2轉(zhuǎn)變?yōu)?2μm的海綿鈦。以氯化鈣為熔鹽,最主要的原因是其價(jià)格低,并且對o2-具有一定的溶解度,使析出的鈦不易被氧化;另外,cacl2無毒,對環(huán)境無污染。
與ticl4熔鹽電解相比,此方法所用原料是氧化物而不是易揮發(fā)的氯化物,所以制備過程可以簡化,而且產(chǎn)品質(zhì)量高;不會發(fā)生鈦的各價(jià)離子間的氧化還原反應(yīng);陽極析出氣體為純氧氣(惰性陽極)或co、co2的混合氣體(石墨陽極),易于控制,無污染。
該法不僅促進(jìn)了陰極附近的還原反應(yīng),同時(shí)使還原得到的鈦脫氧。這種方法將氧化物的直接電解還原和電化學(xué)脫氧法相結(jié)合,是制備鈦的一種新型方法,成為鈦提取工藝中最引人注目的方法。根據(jù)2000年英國自然雜志發(fā)表論文的數(shù)據(jù)估算,采用該方法,每噸海綿鈦降低生產(chǎn)成本13000美元左右,目前全球五六萬噸的總產(chǎn)量如果改由該電化學(xué)方法生產(chǎn),每年將節(jié)省7.7億美元的生產(chǎn)成本。
armstrong法amstrong等對hunter法進(jìn)行改進(jìn),使之成為連續(xù)化生產(chǎn)工藝。其流程是:首先將ticl4氣體注入過量熔融的鈉中,過量的鈉起冷卻還原產(chǎn)物并攜帶產(chǎn)物進(jìn)入分離工序的作用。除去鈉和鹽即可得到產(chǎn)品鈦粉。產(chǎn)品中氧含量最低為0.2%,達(dá)到二級鈦的標(biāo)準(zhǔn)。對工藝略加改進(jìn),可生產(chǎn)vti、alti合金。與hunter法相比,該方法的具有連續(xù)化生產(chǎn)、投資少、產(chǎn)品應(yīng)用范圍廣、副產(chǎn)物分解為鈉和氯氣可循環(huán)利用的優(yōu)點(diǎn)。
該方法已經(jīng)接近了工業(yè)化生產(chǎn),但仍然存在幾個(gè)問題,如怎樣進(jìn)一步降低氧含量,產(chǎn)品成本如何等。
ticl4電解還原法從電解工藝過程角度看,采用ticl4電解法比kroll法和hunter法均具有優(yōu)越性。因此,從kroll開發(fā)熱還原法當(dāng)初就有將鈦的冶煉過程轉(zhuǎn)變?yōu)殡娊夥ǖ南敕ā?/p>
ticl4電解還原法是惟一一種曾經(jīng)被認(rèn)為是可能取代kroll工藝的方法,美國、前蘇聯(lián)、日本、法國、意大利、中國等都對其進(jìn)行了長期和深入的研究。采用ticl4電解還原法在技術(shù)上首先需要將ticl4轉(zhuǎn)變位鈦的低價(jià)氯化物且使之溶解于熔體中,同時(shí),必須將陰極區(qū)和陽極區(qū)隔開和使電解槽密封。
意大利有人一直致力于ticl4電解法的研究,他們通過對氯化法電解數(shù)據(jù)的分析,發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度在900℃以上,電解液中不存在ti2+或ti3+,只有ti4+和ti。以此為依據(jù)所建立的電解工藝為:ticl4氣體注入多層電解質(zhì)中并被吸收。這個(gè)多相層由鉀、鈣、鈦、氯、氟的離子以及鉀、鈣等組成,并且把鈦陰極以及石墨陽極分開。在最低層生成的液體鈦沉到熔池底部至帶有水冷的銅坩堝中,形成鑄錠。但是該方法得到的鈦的純度不高,效率低。
展望具有優(yōu)越性能且資源豐富的鈦從20世紀(jì)后半葉起作為理想材料受到關(guān)注,但迄今為止都沒有從稀有金屬中擺脫出來,世界鈦的年產(chǎn)量僅有數(shù)萬噸。由于kroll法是以金屬鎂還原四氯化鈦得到海綿狀金屬鈦,再加上流程長、工序多等因素的迭加,導(dǎo)致海綿鈦成本居高不下,影響了鈦在各行業(yè)的應(yīng)用,使其在許多應(yīng)用領(lǐng)域中尚未推廣使用。但是,我們相信,隨著科技的發(fā)展,金屬鈦新的生產(chǎn)工藝開發(fā)、生產(chǎn)成本的降低、生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大,21世紀(jì)將真正成為鈦的世紀(jì)。
入到工件表層,形成冶金型牢固結(jié)合的沉積層。主機(jī)電源放電周期為10-3~10-1秒,高頻率的放電和電極棒(焊條)在工件表面的高速旋轉(zhuǎn)掃描,可實(shí)現(xiàn)大面積高效率的沉積涂層。
為什么能實(shí)現(xiàn)“冷焊”(熱輸入低)
這是因?yàn)榉烹姇r(shí)間(pt)比放電間隔時(shí)間(it)短,放電間隔期間熱量迅速擴(kuò)散到工件的其他部分,因此熱量不會集中在工件的處理部分,實(shí)現(xiàn)真正意義的冷焊。
為什么結(jié)合強(qiáng)度高
電極棒(焊條)瞬間被電弧離子化并轉(zhuǎn)移到與其接觸的工件上面,同時(shí)出與等離子電弧的高溫(8000-10000℃)在工件表層下形成如盤跟錯(cuò)節(jié)般的堅(jiān)固擴(kuò)散層,因此結(jié)合強(qiáng)度高不會脫落。
精密模具修補(bǔ)冷焊機(jī)設(shè)備特點(diǎn):
設(shè)備先進(jìn)可靠,德國本土技術(shù),國際水準(zhǔn)大功率氬氣保護(hù),可長時(shí)間工作。¤旋轉(zhuǎn)式自損電極,沉積、堆焊效率高,冶金結(jié)合、涂層質(zhì)密?！枰粰C(jī)多用,可進(jìn)行堆焊沉積、表面強(qiáng)化等功能。通過調(diào)節(jié)設(shè)備的放電電壓,和放電頻率,可獲得須求的堆焊或強(qiáng)化涂層的厚度和光潔度。操作簡單、低熱輸入,模具修補(bǔ)時(shí)無須預(yù)熱,堆焊的瞬間過程中無熱輸入,因而模具不變形、不退火、咬邊和殘余應(yīng)力,不改變模具或產(chǎn)品金屬組織狀態(tài)。¤電極來源廣,經(jīng)濟(jì)實(shí)用。¤適用基材廣,包括低碳鋼、中碳鋼、模具鋼、不銹鋼、工具鋼、鑄鐵、鑄鋼、鑄鋁、鋁合金、銅合金、鎳合金、碳鎢合金等,以及所有可以導(dǎo)電的導(dǎo)電體?！璀h(huán)保性,工作過程中無任何污染?！杞?jīng)濟(jì)性,可現(xiàn)場在線修復(fù),提高生產(chǎn)效率,節(jié)省時(shí)間和費(fèi)用?！栊迯?fù)精度高,涂層厚度從幾微米到幾毫米,只須打磨、拋光。也可進(jìn)行車、銑、刨、磨等各類機(jī)械加工,以及電鍍等后期加工。
