大型炉小颗粒海绵钛关键技术研发及产业化
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完成单位:洛阳双瑞万基钛业有限公司、中国船舶集团有限公司第七二五研究所
登记编号:CAPE-CXCG-2024-J-T-009
登记年份:2024
发布时间:2024-07-17
成果主要完成人
许伟春、姜建伟、刘正红、李士凯、曲银化、代应杰、高向阳、尹世豪、李 汉、王丽娟、邓 超、张盘龙、黄燕峰、李亚军、魏治中、李 煜、袁 伟、王 刚
项目概况
钛在航空航天及军工等高端装备制造中具有其他金属不可替代的作用。海绵钛是钛产业链的基础,其质量好坏直接影响钛合金材料的质量。目前,国内钛合金主要采用电弧自耗炉熔炼海绵钛制备,小粒度海绵钛因粒度小、桶装密度好等特点,更利于与合金元素配比压电极,熔炼的钛锭成分更均匀,更适合高性能钛材的制备。航空航天和军工领域对钛材需求量的跨越式增长,使得小粒度海绵钛需求量呈爆发式增长。这些领域不仅要求小粒度海绵钛粒度范围窄(颗粒范围为3-12.7mm),还要求“三高一低”,即“高纯净、高均匀、高一致、低成本”,尤其是在航空航天锻件用钛合金领域,要求尤为严格。
海绵钛制备中,10吨还蒸炉相比5吨还蒸炉具有产量高、能耗低、成分均匀等优势,是国际化发展趋势。但是,10吨炉生产海绵钛的致命弱点是钛坨结构致密,Fe元素超标,加之原料纯度和破碎工艺技术水平受限,导致小粒度海绵钛得料率仅20%左右。技术团队进行了系统研究,基于原料纯度低,开展了四氯化钛和精镁提纯技术;基于钛结晶成核理论,开展了还原各区温度对海绵钛疏松度的影响研究,提升了钛坨的疏松度;基于原电池化学反应理论,开展了氯化镁管防堵管技术研究,解决了疏松度改善后排氯化镁困难的难题;基于海绵钛Fe元素引入机理与反应器自渗钛层理论,开展了还原液位、反应器大盖底板材质及反应器使用周期对海绵钛Fe值的影响研究,确定并验证了反应器定期全面重新渗钛的关键工艺;基于蒸馏时长影响海绵钛疏松度的基础理论,开展蒸馏面积以及蒸馏时间对海绵钛疏松度、夹心氯化镁等影响研究,得出增大蒸馏面积可以缩短蒸馏时间,提高蒸馏效率,并规避了夹心氯化镁的产生,行业内首创海绵钛成品加工过程中自动剥皮及切割装置,解决了进刀量不稳定和双轴破碎机刀齿寿命断难题,成品加工切割小粒度海绵钛产量大幅提升,成功实现了大型炉批量稳定生产小粒度海绵钛。
项目授权专利16件,其中发明专利7件;发表论文5篇,其中核心论文3篇;完成科技成果评价1项、科技查新报告1项;经中国有色金属工业协会鉴定:整体技术达到国际领先水平。项目技术成熟、重现性好,产品重要指标优于国外同类产品。近三年,累计销售小粒度海绵钛2.1万吨,直接新增销售额14.78亿元,新增利润1.68亿元,产生间接经济效益超50亿元,推动我国小粒度海绵钛技术跃居世界领先水平,进一步增强了我国钛产业链核心技术能力。