KR102636188B1 - 온도제어를 통한 연속 용해 기술을 이용한 페로-티타늄의 주조 공정 - Google Patents
온도제어를 통한 연속 용해 기술을 이용한 페로-티타늄의 주조 공정 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102636188B1 KR102636188B1 KR1020230051914A KR20230051914A KR102636188B1 KR 102636188 B1 KR102636188 B1 KR 102636188B1 KR 1020230051914 A KR1020230051914 A KR 1020230051914A KR 20230051914 A KR20230051914 A KR 20230051914A KR 102636188 B1 KR102636188 B1 KR 102636188B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- titanium
- scrap
- ferro
- melting
- melting furnace
- Prior art date
Links
- 238000002844 melting Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 230000008018 melting Effects 0.000 title claims abstract description 57
- 229910001200 Ferrotitanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 42
- 238000005266 casting Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 claims abstract description 17
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 56
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 48
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 48
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 48
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 17
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 11
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 3
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 claims description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 26
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 12
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 11
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 10
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 6
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 5
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000010730 cutting oil Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 230000008676 import Effects 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000220317 Rosa Species 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010336 TiFe2 Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- RYZCLUQMCYZBJQ-UHFFFAOYSA-H lead(2+);dicarbonate;dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Pb+2].[Pb+2].[Pb+2].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O RYZCLUQMCYZBJQ-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 239000002932 luster Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012463 white pigment Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/04—Making ferrous alloys by melting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/006—Making ferrous alloys compositions used for making ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/14—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
본 발명은 페로-티타늄 합금 제조공정에 있어서 연속 용해 주조기술에 관한 것으로 출탕 후 로의 온도를 제어하여 원료 금속의 연속 용해를 가능하게 하며 고품질의 페로-티타늄 주조 기술에 관한 것이다.
Description
본 발명은 페로-티타늄의 주조에 있어서 연속적으로 용해할 수 있는 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연속 용해 시 충분한 용해로의 내부 온도 안정화 및 로의 예열 안정성을 제어하기 위한 연속 용해에 사용할 수 있는 용해로 및 고품질의 페로-티타늄 주조 기술에 관한 것이다.
페로-티타늄은 미래의 동력자원으로 각광을 받고 있다. 현재 국내에서는 페로-티타늄 및 스크랩에 대한 관련기술 부족으로 전량 해외에서 수입에 의존하고 있는 실정이다. 따라서 페로-티타늄 제작 기술의 국산화가 시급한 실정이다. 티타늄이 이렇게 각광을 받고 있는 것은 현실적인 쓰임새 뿐만 아니라 합금을 만들 수 있다는 장점 때문이다. 티타늄은 가볍고 단단하며 내부식성이 있는 전이금속 원소로 은백색의 금속 광택이 있다. 그래서 철이나 알루미늄처럼 가볍고 단단한 합금을 만드는데 쓰이며 흰색 안료의 재료와 페인트는 물론 인플란트 등에도 쓰인다. 티타늄은 여러 광물에 널리 분포하는데, 주로 티탄광석과 금홍석에서 얻는다. 티타늄의 가장 중요한 성질은 강철처럼 단단하지만, 무게는 강철의 60% 밖에 되지 않아 가볍고 단단하다는 점에서 각광을 받고 있다.
페로-티타늄의 주조는 경제적인 이유로 일반적으로 대기 용해로에서 진행함으로 대기 노출은 필수 불가피하다. 그러므로 출탕 후 용해로 벽에 금속 산화물 및 질화물 등의 슬러리가 발생한다. 이러한 슬러리는 제작된 합금의 물성에 큰 영향을 미치게 되므로, 고품질의 페로-티타늄을 지속적으로 생산하기 위해서는 재용해시 슬러리를 박리시켜야 한다. 또한, 이런 슬러리의 발생은 고온에서 용해로의 내벽을 붕괴시킨다. 따라서, 페로-티타늄의 주조 시 연속 용해를 할 수 있는 기술이 필요하다.
페로-티타늄의 주조 시 사용되는 용해로는 한 번의 용해 작업 후로 내부에 금속 산화물 등의 슬러리가 발생하여 부착되어 있다. 따라서 다시 사용하기 위해서는 슬러리를 로 벽에서 떼어낸 후 재용해를 실시해야 한다. 이는 잔여 슬러리로 인한 주조품의 불량을 야기할 뿐 아니라 경제적으로도 손실을 일으킨다. 또한, 재용해 작업 시 원료 금속의 산화반응에 의한 높은 온도로 용해로가 붕괴된다.
따라서, 본 발명은 용해 후 온도 제어를 통해 로 내부 온도의 안정화 및 예열 안정성을 제어하여 원료 금속의 연속 용해를 가능하게 하고 고품질의 페로-티타늄을 주조하기 위한 발명이다.
1. 금속의 산화반응은 상온에서는 천천히 진행하지만 온도가 올라감에 따라 금속의 산화반응은 급격히 증가한다. 따라서 연속 용해를 위해서는 용해 작업 후 400℃ 이하로 용해로 내부를 냉각한 후 다음 용해 작업을 진행한다.
2. 원료 금속의 표준 반응 깁스자유에너지(ΔGo)는 매우 낮기 때문에 대기에서 산화물의 생성이 자발적으로 일어난다. 따라서 금속 소재 장입 후 적절한 온도 상승 속도를 유지하도록 한다.
3. 또한, 본 발명에서 사용하는 용해로는 철 및 티타늄의 표준 반응 깁스 자유에너지보다 낮은 깁스자유에너지는 가지는 알루미나를 사용하여 원료 금속의 산화반응을 억제시킨다.
본 발명에서 개발된 페로-티타늄 합금 제조 기술은 스크랩을 이용한 것으로 환경적 문제를 해결하면서 또한 경제적이다.
용해로의 재사용으로 인해 로 제작으로 인한 생산비를 절감시키고 생산성을 향상시킨다.
재용해시 로의 온도를 낮춤으로써 원료 금속의 산화반응을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에서 개발되는 반복 용해 공정 기술을 통해 Low-N&O 페로-티타늄 합금의 가격을 감소시켜 낮은 수입 의존도와 동시에 철강 산업의 국제 경쟁력 강화가 기대된다.
도 1은 본 발명의 실시예의 페로-티타늄 합금 제조 공정 개략도이다.
도 2는 연속 용융 공정에 의한 실시예 및 비교예의 페로-티타늄의 용융상태를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에서 실시예 및 비교예로 제작된 페로-티타늄 합금의 성분 분석표이다.
도 2는 연속 용융 공정에 의한 실시예 및 비교예의 페로-티타늄의 용융상태를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에서 실시예 및 비교예로 제작된 페로-티타늄 합금의 성분 분석표이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 구성요소 등이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 구성요소 등이 존재하지 않거나 부가될 수 없음을 의미하는 것은 아니다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 구현예를 상세히 설명한다.
구체적으로, 연속 용해 기술을 적용하여 고품질의 페로-티타늄을 제조하기 위하여 본 발명에서는 다음의 공정들로 이루어져 있다.
(S-1) 원료금속인 티타늄 및 철 스크랩에 묻어있는 불순물을 제거하기 위하여 먼저 300 ~ 600℃의 온도에서 열처리하는 로타리 킬른 공정을 수행하는 단계;
(S-2) 로타리 킬른 공정을 수행한 후 불순물을 세척하기 위하여 물 속에서 상기 티티늄 및 철 스크랩을 세척 및 탈수를 반복하는 세척 및 탈수공정과 20 내지 100℃의 온도 범위 내에서 1분 내지 60분간 초음파를 이용하여 세척하는 초음파 세척 공정 및 상기 세척수를 제거하기 위하여 진공하에서 20℃ 내지 100℃의 온도 범위 내에서 건조공정을 수행하는 단계;
(S-3) 상기 세척된 티타늄 스크랩 일부 및 철 스크랩을 장입하는 단계;
(S-4) 상기 장입된 스크랩의 용탕온도가 1430℃에서 1450℃ 범위인 용탕 형성 단계;
(S-5) 상기 세척된 티타늄 스크랩의 나머지를 장입하여 완전용해 및 출탕하는 단계;
(S-6) 출탕된 용해로를 냉각 및 안정화하는 단계;
(S-7) 상기 (S-2)단계 내지 (S-6)단계들을 2 내지 3회 반복 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 용해 기술이 적용된 페로-티타늄 주조 공정으로
상기 (S-1) 단계에서 적용되는 티타늄 스크랩은 순수한 티타늄이거나 티타늄 합금일 수 있으며, 또한, 금속 가공 후 생성되는 스크랩은 가공 방법에 따라 여러 형태의 스크랩이 발생될 수 있으나, 어떠한 형상의 스크랩이라도 가능하다.
또한, 기존의 스크랩 표면에 잔류되어 있는 절삭유 등의 제거는 300 ~ 600℃의 열처리를 적용하는 로타리 킬른 공정을 수행하였다
상기 (S-2) 단계에서의 티타늄 스크랩은 그 표면에 존재하는 유기화합물이나 절삭유 등의 불순물을 상기 (S-1) 단계의 방법으로 열처리한 후 묻어 있는 불순물을 제거하기 위해 탈수 세척 및 초음파 세척을 적용한다. 이는 스크랩 표면에 존재하는 불순물로 인해 용탕 내 가스의 고립으로 용탕 폭발의 위험을 야기시키고 내부 가스로 인하여 합금 내부에 다량의 기공이 존재를 막기 위함이다. 또한, 페로-티타늄 합금의 많은 불량을 야기시키는 질소의 함량을 감소시키기 위함이다.
또한, 탈수 세척의 온도는 상온(20℃)에서 100℃까지 가능하며 반복 수행도 가능하나, 물의 끓는 점인 100℃에서 진행하는 것은 바람직하지 않다.
또한, 적용되는 초음파 세척 공정은 1분 내지 60분 이내로 한다. 1분 이하에서는 효과적인 세척이 이루어지지 않을 수 있고, 60분 초과 시는 필요 이상의 세척으로 생산가를 증대시킬 수 있다. 또한 세척 온도는 상온에서 100℃까지 가능하나 바람직하게는 40 ~ 50℃이며, 세척된 스크랩에서 물의 제거를 위해 탈수하는 단계를 포함하며, 탈수된 스크랩을 건조하는 단계를 포함하며 상기 건조 공정은 세척 공정에서 사용한 물이 증발될 수 있는 온도(70~90℃)가 적합하며, 또는 상대적으로 낮은 온도(40 ~ 60℃)에서 진공 건조 방식으로 수행할 수도 있다.
상기 (S-3) 단계에서 사용되는 용해로는 알루미나 도가니를 적용한다. 알루미나는 금속에 비해 굉장히 낮은 표준 반응 깁스 에너지를 가지며 매우 안정하다. 또한 금속과의 반응성 또한 낮아 주조 시 용해로에 의한 주조 합금의 불량은 야기되지 않는다.
상기 (S-3)단계에서 적용되는 철 및 티타늄은 어떠한 형상의 스크랩이라도 바람직하다. 금속 가공 후 생성되는 스크랩은 가공 방법에 따라 여러 형태의 스크랩이 발생된다.
본 발명에서 제조되는 페로-티타늄 합금은 순수한 페로-티타늄 합금이거나 또는 소량의 다른 금속이 첨가된 페로-티타늄 합금일 수 있다. 상기 소량의 금속은 바나듐, 알루미늄, 몰리브덴, 망간 등 일 수 있다.
그러므로, 본 발명에서는 (S-3)단계에서 티타늄 스크랩의 일부 및 철 스크랩을 장입하고 (S-5)단계에서 나머지 티타늄 스크랩을 장입한다. 티타늄 및 철은 융점인 1670℃ 및 1538℃에서도 산화물의 생성으로 완전히 용융되지 않는다. 그러므로 특정한 조성의 티타늄 및 철을 혼합하여 금속 화합물의 용점을 낮추고자 한다. 따라서, 초기에 33.33wt% 티타늄과 66.67wt% 철의 조성비를 적용함으로써 융점을 1427℃로 낮추어 완전히 용융시켜 TiFe2의 합금이 생성된다.
따라서 (S-4)단계에서 용탕온도는 1430℃ ~ 1450℃로 적용한다.
또한, 온도상승 속도는 분당 40 ~ 70℃로 한다.
이후 (S-5)단계에서 나머지 티타늄 스크랩을 장입하며 이때의 티타늄 스크랩은 칩, 벌크, 퍽 등의 형태에 구애되지 않는다.
본 발명에서는 연속 용융을 위해 (S-6) 단계의 출탕 후 온도를 400℃ 이하로 냉각시킨다. 이는 철과 티타늄의 산화물의 생성을 억제하고 산화반응에 의한 발열반응으로 인한 용해로의 급격한 온도 상승을 방지하기 위함이다.
이후, 주조 공정은 단계(S-2)에서 (S-6)까지 반복하는 것으로 본 발명의 연속 용해 기술이 적용된 페로-티타늄 주조 공정을 수행한다.
이하, [실시예 1]은 [도 1]을 참고하여 연속 용해 공정에 의한 페로-티타늄 합금의 제조를 구체적으로 설명하고자 한다.
[실시예 1]
페로-티타늄 합금 제조를 위해 철 스크랩 10kg, 티타늄 6-4 벌크 스크랩 5kg, 및 티타늄 6-4 터닝 칩 스크랩 35kg를 준비한다. 준비된 스크랩은 먼저 로타리 킬른 공정을 수행 후 탈수세척(90℃, 2회반복) 및 초음파세척 (50℃, 20분) 후 탈수 및 건조 과정을 거쳐 표면의 불순물을 세척한다. 이후 티타늄 6-4 벌크 스크랩 소재 5kg을 유도 용해로에 장입 한 후 철 스크랩 10kg을 장입하였다. 본 발명의 실시예에서는 원료 금속의 산화반응의 저하와 용융온도의 감소를 위해 티타늄 벌크 스크랩 5kg을 철 스크랩과 함께 선 장입하였다. 이후 1450℃ 용탕이 형성되면 티타늄 6-4 터닝 칩을 추가 장입하여 완전 용해한 후 출탕 공정을 거쳐 페로-티타늄 합금 잉곳을 회수하였다. 초기 장입부터 출탕까지 시간은 40분으로 수행하였다. 출탕 후 용해로는 400℃까지 냉각 후 다시 티타늄 6-4 벌크 스크랩 소재 5kg을 유도 용해로에 장입 한 후 철 스크랩 10kg을 장입하였다. 이후 1450℃ 용탕이 형성되면 티타늄 6-4 터닝 칩을 추가 장입하여 완전 용해한 후 출탕 공정을 거쳐 새로운 페로-티타늄 합금 잉곳을 회수하였다.
[비교예 1]
페로-티타늄 합금 제조를 위해 철 스크랩 10kg, 티타늄 6-4 벌크 스크랩 5kg 및 티타늄 6-4 터닝 칩 스크랩 35kg를 준비한다. 준비된 스크랩은 먼저 로타리 킬른 공정을 수행 후 탈수세척(90℃, 2회반복) 및 초음파세척 (50℃, 20분) 후 탈수 및 건조 과정을 거쳐 표면의 불순물을 세척한다. 이후 티타늄 6-4 벌크 스크랩 소재 5kg을 유도 용해로에 장입 한 후 철 스크랩 10kg을 장입하였다. 본 발명의 실시예에서는 원료 금속의 산화반응의 저하와 용융온도의 감소를 위해 티타늄 벌크 스크랩 5kg을 철 스크랩과 함께 선 장입하였다. 이후 1450℃ 용탕이 형성되면 티타늄 6-4 터닝 칩을 추가 장입하여 완전 용해한 후 출탕 공정을 거쳐 페로-티타늄 합금 잉곳을 회수하였다. 초기 장입부터 출탕까지 시간은 40분으로 수행하였다. 출탕 즉시 용해로에 다시 티타늄 6-4 벌크 스크랩 소재 5kg을 장입 한 후 철 스크랩 10kg을 장입하였다. 이후 용해로의 내부 온도는 1600℃ 이상으로 급격히 가열되고 산화물의 생성으로 완전한 용융금속이 형성되지 못했다(도 2 참고).
[비교예 2]
페로-티타늄 합금 제조를 위해 철 스크랩 10kg, 티타늄 6-4 벌크 스크랩 5kg, 및 티타늄 6-4 터닝 칩 스크랩 35kg를 준비한다. 준비된 스크랩은 먼저 로타리 킬른 공정을 수행 후 탈수세척(100℃, 2회반복) 및 초음파세척 (50℃, 20분) 후 탈수 및 건조 과정을 거쳐 표면의 불순물을 세척한다. 이후 티타늄 6-4 벌크 스크랩 소재 5kg을 유도 용해로에 장입 한 후 철 스크랩 10kg을 장입하였다. 본 발명의 실시예에서는 원료 금속의 산화반응의 저하와 용융온도의 감소를 위해 티타늄 벌크 스크랩 5kg을 철 스크랩과 함께 선 장입하였다. 이후 1450℃ 용탕이 형성되면 티타늄 6-4 터닝 칩을 추가 장입하여 완전 용해한 후 출탕 공정을 거쳐 페로-티타늄 합금 잉곳을 회수하였다. 초기 장입부터 출탕까지 시간은 40분으로 수행하였다. 출탕 후 용해로는 900℃까지 냉각 후 다시 티타늄 6-4 벌크 스크랩 소재 5kg을 유도 용해로에 장입 한 후 철 스크랩 10kg을 장입하였다. 이후 용해로의 내부 온도는 1500℃ 이상으로 가열되어 다량의 슬래그 형성 및 저품질 페로-티타늄(질소함량 0.5% 이상) 함금 잉곳을 회수하였다(도 2 참고).
[비교예 1]에서는 출탕 후 다음 용해 작업에서 철 및 티타늄의 격렬한 산화반응에 의한 발열반응으로 인해 용해로의 내부 온도가 상승하였으며 이로 인한 산화물의 생성으로 완전히 용융하지 못하였다.
[비교예 2]에서는 출탕 후 다음 용해 작업에서 티타늄의 일부 산화반응 및 발열반응이 일어나 불건전한 용탕이 형성되었다.
[도 2]는 연속 용융 공정에 의한 페로-티타늄의 용융상태를 나타낸 것으로 실시예 1에 의해 용융된 페로-티타늄의 용탕이 가장 건전함을 보였다.
[도 3]은 본 발명에서 비교예 및 실시예로 제작된 페로-티타늄 합금의 성분 분석표로 실시예로 제작된 페로-티타늄 합금에서 가장 낮은 함량의 산소 및 질소 성분이 검출되었다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위, 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (4)
- (S-1) 원료금속인 티타늄 및 철 스크랩에 묻어있는 불순물을 제거하기 위하여 먼저 300 ~ 600℃의 온도에서 열처리하는 로타리 킬른 공정을 수행하는 단계;
(S-2) 로타리 킬른 공정을 수행한 후 스크랩의 표면에 묻어있는 불순물을 1차적으로 세척수로 세척 및 탈수한 티티늄 및 철 스크랩을 40 내지 50℃에서 1분 내지 60분간 초음파를 이용하여 2차 세척을 수행하고, 상기 1차 세척시 티티늄 및 철 스크랩에 묻어 있던 상기 세척수를 진공 하에서 70℃ 내지 90℃에서 건조시켜 제거하는 건조단계;
(S-3) 상기 세척된 티타늄 스크랩 일부 및 철 스크랩을 장입하는 단계;
(S-4) 상기 장입된 스크랩의 용탕온도가 1430℃에서 1450℃ 범위인 용탕 형성 단계;
(S-5) 상기 세척된 티타늄 스크랩의 나머지를 장입하여 완전용해 및 출탕하는 단계;
(S-6) 출탕된 용해로를 냉각 및 안정화하는 단계;
(S-7) 상기 (S-2)단계 내지 (S-6)단계들을 2 내지 3회 반복 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 용해 기술이 적용된 페로-티타늄 주조 공정. - 제1항의 (S-2) 단계에 있어서,
용해로는 금속과의 반응성이 낮은 알루미나를 사용하는 것을 특징으로 하는, 연속 용해 기술이 적용된 페로-티타늄 주조 공정. - 제1항의 (S-6) 단계에 있어서,
용해로는 400℃ 이하로 냉각시키는 것을 특징으로 하는 연속 용해 기술이 적용된 페로-티타늄 주조 공정. - 제1항의 있어서,
용해로의 온도 상승 속도는 분당 40 ~ 70℃인 것을 특징으로 하는 연속 용해 기술이 적용된 페로-티타늄 주조 공정.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230051914A KR102636188B1 (ko) | 2020-11-16 | 2023-04-20 | 온도제어를 통한 연속 용해 기술을 이용한 페로-티타늄의 주조 공정 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200152476A KR20220066452A (ko) | 2020-11-16 | 2020-11-16 | 온도제어를 통한 연속 용해 기술을 이용한 페로- 티타늄의 주조 공정 |
| KR1020230051914A KR102636188B1 (ko) | 2020-11-16 | 2023-04-20 | 온도제어를 통한 연속 용해 기술을 이용한 페로-티타늄의 주조 공정 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200152476A Division KR20220066452A (ko) | 2020-11-16 | 2020-11-16 | 온도제어를 통한 연속 용해 기술을 이용한 페로- 티타늄의 주조 공정 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230062492A KR20230062492A (ko) | 2023-05-09 |
| KR102636188B1 true KR102636188B1 (ko) | 2024-02-15 |
Family
ID=81807054
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200152476A KR20220066452A (ko) | 2020-11-16 | 2020-11-16 | 온도제어를 통한 연속 용해 기술을 이용한 페로- 티타늄의 주조 공정 |
| KR1020230051914A KR102636188B1 (ko) | 2020-11-16 | 2023-04-20 | 온도제어를 통한 연속 용해 기술을 이용한 페로-티타늄의 주조 공정 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200152476A KR20220066452A (ko) | 2020-11-16 | 2020-11-16 | 온도제어를 통한 연속 용해 기술을 이용한 페로- 티타늄의 주조 공정 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (2) | KR20220066452A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012036488A2 (ko) | 2010-09-15 | 2012-03-22 | 주식회사 포스코 | 철계 분말의 제조방법 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170028027A (ko) * | 2015-09-03 | 2017-03-13 | 한국산업기술대학교산학협력단 | Ti 스크랩을 이용한 티타늄 질화물의 제조방법 |
| KR102128736B1 (ko) * | 2018-07-12 | 2020-07-01 | 전북대학교산학협력단 | 저산소 벌크 티타늄 또는 티타늄 합금의 제조방법, 및 이에 의해 제조된 저산소 벌크 티타늄 또는 티타늄 합금 |
| US11345980B2 (en) * | 2018-08-09 | 2022-05-31 | Apple Inc. | Recycled aluminum alloys from manufacturing scrap with cosmetic appeal |
| KR102190598B1 (ko) * | 2019-01-10 | 2020-12-15 | 전북대학교산학협력단 | 타이타늄 스크랩의 전처리 방법 및 전처리된 타이타늄 스크랩을 사용하여 제조된 타이타늄-철 합금 잉곳 |
-
2020
- 2020-11-16 KR KR1020200152476A patent/KR20220066452A/ko not_active Application Discontinuation
-
2023
- 2023-04-20 KR KR1020230051914A patent/KR102636188B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012036488A2 (ko) | 2010-09-15 | 2012-03-22 | 주식회사 포스코 | 철계 분말의 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20230062492A (ko) | 2023-05-09 |
| KR20220066452A (ko) | 2022-05-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2154606C2 (ru) | Способ производства кремния для использования в солнечных элементах | |
| CN113151685B (zh) | 一种超高纯铜锰靶材的回收方法 | |
| CN107164639B (zh) | 一种电子束层覆式凝固技术制备高温合金的方法 | |
| KR102636188B1 (ko) | 온도제어를 통한 연속 용해 기술을 이용한 페로-티타늄의 주조 공정 | |
| JP2002029727A5 (ko) | ||
| CN107416852B (zh) | 一种煤矸石制备泡花碱的方法 | |
| JP5473815B2 (ja) | 酸化スラグの再利用方法及びリサイクルスラグ | |
| KR102520636B1 (ko) | 연속 용해 기술로 주조된 페로-티타늄 합금 제조 공정 | |
| KR102386767B1 (ko) | 티타늄 스크랩을 활용한 페로-티타늄 제조 공정 | |
| KR102531089B1 (ko) | 티타늄 스크랩을 이용한 고품질 페로- 티타늄 주조기술 | |
| CN109207758A (zh) | 一种铝合金工件熔炼铸造工艺 | |
| CN114134356A (zh) | 一种锌合金生产工艺 | |
| CN110484742B (zh) | 一种电子束熔炼高纯化制备Fe-W中间合金的方法 | |
| JP4403129B2 (ja) | 高融点金属の真空アーク溶解方法 | |
| CN106381380A (zh) | 氧化铁皮的氧化处理工艺 | |
| US2798048A (en) | Annealed titanium-bearing slags of improved reactivity | |
| JP5726618B2 (ja) | 錫含有銅の処理方法 | |
| JP2008050700A (ja) | 含クロム鋼スラグの処理方法 | |
| CN115125399B (zh) | 一种废杂铜生产高纯低氧铜杆工艺中去除铍的方法 | |
| CN109319788A (zh) | 一种采用硅铝钙合金精炼及定向凝固制备多晶硅的方法 | |
| KR102409182B1 (ko) | 티타늄 스크랩을 이용하는 티타늄 합금의 주조방법 | |
| JPH10130011A (ja) | 金属シリコンからのボロン除去方法 | |
| CN117344191A (zh) | 一种铝钨钽三元中间合金的生产方法 | |
| SU1425238A1 (ru) | Способ эксплуатации металлургических ковшей дл транспортировки меди | |
| JPH0885830A (ja) | 銅または銅合金表面のめっき剥離法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A107 | Divisional application of patent | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |