KR20210127479A - Ferro-Titanium Manufacturing Process Using Ti Scraps - Google Patents
Ferro-Titanium Manufacturing Process Using Ti Scraps Download PDFInfo
- Publication number
- KR20210127479A KR20210127479A KR1020200045383A KR20200045383A KR20210127479A KR 20210127479 A KR20210127479 A KR 20210127479A KR 1020200045383 A KR1020200045383 A KR 1020200045383A KR 20200045383 A KR20200045383 A KR 20200045383A KR 20210127479 A KR20210127479 A KR 20210127479A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- titanium
- ferro
- manufacturing process
- scrap
- alloy
- Prior art date
Links
Images
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
- C22C33/06—Making ferrous alloys by melting using master alloys
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
- B08B7/02—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by distortion, beating, or vibration of the surface to be cleaned
- B08B7/026—Using sound waves
- B08B7/028—Using ultrasounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
- C21C5/5241—Manufacture of steel in electric furnaces in an inductively heated furnace
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
- C22B1/005—Preliminary treatment of scrap
-
- 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)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 티타늄 스크랩을 이용한 페로-티타늄 제조 공정에 관한 것으로, 보다 상세하게는 티타늄 스크랩으로 제작되는 페로-티타늄 합금의 품질 향상을 위해 저 함량의 질소가 존재하는 페로-티타늄 제작 공정에 관한 것이다.The present invention relates to a ferro-titanium manufacturing process using titanium scrap, and more particularly, to a ferro-titanium manufacturing process in which a low content of nitrogen is present in order to improve the quality of a ferro-titanium alloy manufactured from titanium scrap.
티타늄은 경량금속으로 고비강도와 내식성이 매우 뛰어난 신소재로 알려져 있다. 그러나 티타늄이 갖는 우수한 성질에도 불구하고 티타늄의 제조공정이 복잡하고 장시간이 소요되어 제조원가가 타 구조용 재료에 비해 매우 고가이다. 또한, 고융점, 고반응성, 난가공성 등의 단점이 있어서 외국의 경우 티타늄 및 티타늄 합금 스크랩의 재활용 기술 개발에 많은 노력을 기울이고 있다. 국내 티타늄 스크랩의 주요 수출국은 일본과 미국으로 약 80% 이상이 수출되어 낮은 가격으로 수출된 후, 고부가가치의 고순도 금속이나 가공부품으로 재수입되는 악순환이 발생하고 있다. 한편 티타늄 스크랩의 재활용에 있어서 가장 큰 문제점은 가공 중 발생하는 가스 및 금속 불순물의 오염으로 이러한 불순물은 티타늄의 물성에 큰 영향을 끼치게 된다.Titanium is a lightweight metal and is known as a new material with high specific strength and excellent corrosion resistance. However, despite the excellent properties of titanium, the manufacturing process of titanium is complicated and takes a long time, so the manufacturing cost is very expensive compared to other structural materials. In addition, since there are disadvantages such as high melting point, high reactivity, and difficult processability, foreign countries are making great efforts to develop recycling technology for titanium and titanium alloy scrap. The main exporting countries of domestic titanium scrap are Japan and the United States, where more than 80% of them are exported and exported at low prices, and then re-imported as high value-added, high-purity metals or processed parts, creating a vicious cycle. On the other hand, the biggest problem in the recycling of titanium scrap is contamination of gases and metal impurities generated during processing, and these impurities greatly affect the physical properties of titanium.
그 중에서도 페로-티타늄은 철강과 스테인리스강을 생산하는데 필요로 하는 필수 중간재로 사용된다. 현재 국내에서는 페로-티타늄 제조기술 부족 및 스크랩에 대한 이해의 부족으로 전량 해외에서 수입에 의존하고 있는 실정이다. 페로-티타늄을 생산하고 있는 국가는 8개국에 불과하며 한국의 페로-티타늄 수입량은 매년 가파르게 증가하고 있다. 따라서 페로-티타늄 제작 기술의 국산화가 시급한 실정이다. 초고장력 강판, IF 강, 스테인리스 강의 기계적 및 화학적 물성을 향상하기 위해 첨가되는 페로-티타늄은 합금 내 질소, 탄소, 산소 등의 불순물 함량 제어가 매우 중요하다. 그리고 페로-티타늄은 대기용해 방법이기 때문에 대기 노출은 필수 불가결한 조건이며 고온에서 대기노출이 길어질수록 질소 및 산소의 함량은 높아질 위험이 있다. 따라서 기존의 페로-티타늄 합금 제조는 합금 내 가스 불순물의 함량을 저감 시키기 위해 티타늄 스크랩을 퍽형태로 제작하여 장입시간을 줄여 대기 노출 시간을 감소시켰다. 이는 합금 내에 가스원소의 함량을 줄이는 데는 효율적이지만 퍽 형상의 티타늄 스크랩을 제작하는 공정으로 인해 생산량 및 생산단가를 높이는 단점이 있다.Among them, ferro-titanium is used as an essential intermediate material for the production of steel and stainless steel. Currently, in Korea, it is entirely dependent on imports from abroad due to the lack of ferro-titanium manufacturing technology and the lack of understanding of scrap. Only eight countries are producing ferro-titanium, and Korea's imports of ferro-titanium are rapidly increasing every year. Therefore, there is an urgent need to localize the ferro-titanium manufacturing technology. Ferro-titanium, which is added to improve the mechanical and chemical properties of ultra-high-strength steel sheet, IF steel, and stainless steel, is very important to control the content of impurities such as nitrogen, carbon, and oxygen in the alloy. And since ferro-titanium is an atmospheric dissolution method, exposure to air is an essential condition, and there is a risk that the content of nitrogen and oxygen increases as the exposure to air at high temperature increases. Therefore, in the conventional ferro-titanium alloy manufacturing, to reduce the content of gas impurities in the alloy, titanium scrap was manufactured in the form of a puck to reduce the charging time and thus the atmospheric exposure time. This is effective in reducing the content of gaseous elements in the alloy, but has the disadvantage of increasing production and production cost due to the process of manufacturing puck-shaped titanium scrap.
따라서, 본 발명에서는 페로-티타늄 합금 제작 시 기존에 사용하던 퍽 형태의 티타늄 스크랩 제작 공정을 배제하고 칩이나 벌크 형상의 티타늄 스크랩을 사용하여 용해속도를 향상시켜 용해로에서의 대기 노출 시간을 줄여 페로-티타늄 합금 내 질소함량을 감소시키는 데 그 목적이 있다. Therefore, in the present invention, when manufacturing a ferro-titanium alloy, the conventional puck-type titanium scrap manufacturing process is excluded, and the dissolution rate is improved by using a chip or bulk-shaped titanium scrap, thereby reducing the atmospheric exposure time in the ferro-titanium alloy. The purpose is to reduce the nitrogen content in the titanium alloy.
페로-티타늄 제조에 있어서 최종 철강제품의 품질 향상을 위해 가스원소(산소, 질소, 탄소)의 함량제어는 필수적인 조건이며 그렇지 않을 시 최종 제품에서 많은 불량 문제를 야기한다. 페로-티타늄 제조 시 사용되는 스크랩은 소재 특성 상(특히 가공 칩의 경우), 표면에 잔존해 있는 다량의 절삭유 및 불순물 및 용해 시 대기 노출에 인해 페로-티타늄 제조 공정 시 화재 위험 및 합금 소재 내 탄소 및 질소함량의 상승을 초래한다. 또한, 대기 노출 시간을 줄이기 위해 적용되는 기존의 퍽 형태의 티타늄 스크랩 제작 공정은 경제적으로 비효율적이다.In the production of ferro-titanium, the content control of gas elements (oxygen, nitrogen, carbon) is an essential condition to improve the quality of the final steel product, otherwise it causes many defects in the final product. Scrap used in the production of ferro-titanium is a fire hazard during the ferro-titanium manufacturing process and carbon in the alloy material due to the material characteristics (especially in the case of machined chips), a large amount of cutting oil and impurities remaining on the surface, and exposure to air when dissolved. and an increase in nitrogen content. In addition, the conventional puck-type titanium scrap manufacturing process applied to reduce atmospheric exposure time is economically inefficient.
따라서 본 발명에서는 제작공정을 단축하기 위해 퍽 형태의 티타늄 스크랩 제작공정을 배제하고 스크랩 소재의 표면 세척공정을 통한 절삭유를 제거하고 칩이나 벌크 형태의 스크랩의 사용으로 대기 노출시간을 줄여 페로-티타늄 합금 내 질소함량을 저감 시킬 수 있는 페로-티타늄 합금 제작 기술을 제공하고자 한다.Therefore, in the present invention, in order to shorten the manufacturing process, the puck-type titanium scrap manufacturing process is excluded, the cutting oil is removed through the surface cleaning process of the scrap material, and the atmospheric exposure time is reduced by the use of the chip or bulk type scrap ferro-titanium alloy. To provide a ferro-titanium alloy manufacturing technology that can reduce the nitrogen content.
본 발명에서는 퍽 스크랩 대신 칩이나 벌크 형태의 티타늄 스크랩을 이용하여 용해 속도를 향상시키고, 퍽 형상의 티타늄 스크랩 제조공정을 배제함으로써 페로-티타늄 합금 제조 공정을 단축하고자 한다. In the present invention, the dissolution rate is improved by using the titanium scrap in the form of chips or bulk instead of the puck scrap, and the ferro-titanium alloy manufacturing process is shortened by excluding the puck-shaped titanium scrap manufacturing process.
본 발명에서는 티타늄 스크랩 표면의 절삭유 등의 불순물을 제거하는 완전 세척 공정를 통하여 페로-티타늄 합금 내 탄소 및 질소의 함량을 감소시키고자 한다. In the present invention, the content of carbon and nitrogen in the ferro-titanium alloy is reduced through a complete cleaning process of removing impurities such as cutting oil from the surface of the titanium scrap.
또한, 고주파 유도 용해로를 이용하여 페로-티타늄 합금 제조 시 초기 용탕 형성 시간 및 최종 출탕 공정까지 총 소요되는 시간을 최대한 단축시켜 페로-티타늄 합금 내 질소함량을 저감하고자 한다.In addition, when manufacturing a ferro-titanium alloy using a high-frequency induction melting furnace, it is intended to reduce the nitrogen content in the ferro-titanium alloy by shortening the total time required for the initial molten metal formation and the final tapping process as much as possible.
본 발명에서 개발된 페로-티타늄 합금 제조 기술은 스크랩을 이용한 것으로 환경적 문제 아니라 경제적이다. The ferro-titanium alloy manufacturing technology developed in the present invention is economical, not an environmental problem, using scrap.
칩이나 벌크 형태의 스크랩 티타늄을 이용함으로 티타늄 퍽 제조 공정이 생략되어 생산성 향상 등 효율적이다.By using scrap titanium in the form of chips or bulk, the titanium puck manufacturing process is omitted, which is effective in improving productivity.
본 발명에서 적용된 고주파 유도용해로 인한, 빠른 용해로 인해 고온에서 대기 노출시간이 감소된다. Due to the high frequency induction melting applied in the present invention, the atmospheric exposure time at high temperature is reduced due to the rapid dissolution.
또한, 본 발명에서 개발되는 공정 기술을 통해 고급강 제조 시 반드시 필요한 Low-N&O 페로-티타늄 합금의 수입 의존도를 낮춤과 동시에 국가 기반 산업인 철강 산업의 국제 경쟁력 강화가 기대된다. In addition, through the process technology developed in the present invention, it is expected to reduce the dependence on imports of Low-N&O ferro-titanium alloy, which is essential for manufacturing high-grade steel, and at the same time strengthen the international competitiveness of the steel industry, which is a country-based industry.
도 1은 본 발명의 비교예 및 실시예에서 적용되는 철 스크랩 및 티타늄 스크랩의 형상이다.
도 2는 본 발명에서 개발된 페로-티타늄 합금 제조 공정 모식도이다.
도 3은 본 발명의 실시예의 페로-티타늄 합금 제조 공정 및 제조된 페로-티타늄 합금을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에서 비교예 및 실시예로 제작된 페로-티타늄 합금의 성분 분석표이다.1 is a view showing the shapes of iron scrap and titanium scrap applied in Comparative Examples and Examples of the present invention.
2 is a ferro-titanium alloy manufacturing process schematic diagram developed in the present invention.
Figure 3 shows the ferro-titanium alloy manufacturing process and manufactured ferro-titanium alloy of an embodiment of the present invention.
4 is a ferro-titanium alloy composition analysis table prepared in Comparative Examples and Examples in the present invention.
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.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that the features, components, etc. described in the specification are present, and one or more other features or components may not be present or may be added. Doesn't mean there isn't.
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.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 구현예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention.
본 발명은 칩 또는 벌크 형상의 티타늄 스크랩, 세척과정, 및 고주파 유도 용해로를 이용하여 질소량이 저감된 페로-티타늄을 제작하는 제조공정을 제공한다. The present invention provides a manufacturing process for producing ferro-titanium with reduced nitrogen content using a chip or bulk-shaped titanium scrap, a washing process, and a high-frequency induction melting furnace.
구체적으로, 본 발명의 제조방법은 하기 단계들을 포함할 수 있다.Specifically, the manufacturing method of the present invention may include the following steps.
(S-1) 티타늄 및 철 스크랩을 세척하는 단계; (S-1) washing the titanium and iron scrap;
(S-2) 상기 세척된 티타늄 스크랩의 일부를 장입하는 단계; (S-2) charging a portion of the cleaned titanium scrap;
(S-3) 상기 세척된 철 스크랩을 장입하는 단계;(S-3) charging the washed iron scrap;
(S-4) 상기 일부 티타늄 및 철 스크랩의 초기 용탕 형성 단계;(S-4) an initial molten metal forming step of the partial titanium and iron scrap;
(S-5) 상기 세척된 티타늄 스크랩의 나머지를 장입하는 단계;(S-5) charging the remainder of the cleaned titanium scrap;
(S-6) 완전용해 단계;(S-6) complete dissolution step;
(S-7) 출탕 및 잉곳 회수 단계.(S-7) Step of tapping and recovering ingots.
상기 (S-1) 단계에서, 스크랩은 표면에 존재하는 유기화합물 등의 절삭유 등의 불순물을 제거하기 위해 세척하기 위하므로 탈수 세척 및 초음파 세척을 적용한다. 이는 스크랩 표면에 존재하는 불순물로 인해 용탕 내 가스 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. 기존의 스크랩 표면에 잔류되어 있는 절삭유 등의 제거는 300 ~ 600 oC의 열처리로 수행하였다. 하지만 열처리 시 발생되는 유독성 가스의 발생으로 환경오염의 문제가 발생하며, 또한 열처리로 인해 스크랩의 상변태를 야기시키는 단점이 있다. 따라서 본 발명에서는 세척 방법으로 스크랩의 불순물을 제거하고자 하였다. In the step (S-1), the scrap is washed to remove impurities such as cutting oil such as organic compounds present on the surface, so dehydration washing and ultrasonic washing are applied. This is to cause a risk of explosion of the molten metal due to gas isolation in the molten metal due to impurities present on the surface of the scrap and to prevent the existence of a large number of pores in the alloy due to the internal gas. In addition, it is to reduce the content of nitrogen that causes many defects of the ferro-titanium alloy. The removal of cutting oil remaining on the surface of the existing scrap was performed by heat treatment at 300 ~ 600 o C. However, there is a problem of environmental pollution due to the generation of toxic gas generated during heat treatment, and also has disadvantages of causing phase transformation of scrap due to heat treatment. Therefore, in the present invention, it was attempted to remove impurities from the scrap by a washing method.
상기 (S-1) 단계에서 탈수세척의 온도는 상온에서 100 ℃까지 가능하며 여러 번 반복 가능하다. 탈수세척은 물 속에서 세척하는 방법으로 물의 끓는점 이상에서 수행하는 것은 불필요하다. The temperature of the dehydration washing in step (S-1) can be from room temperature to 100 °C and can be repeated several times. Dehydration washing is a method of washing in water, and it is unnecessary to perform it above the boiling point of water.
상기 (S-1) 단계에서 적용되는 초음파 세척 공정은 1분 내지 60분 이내로 한다. 1분이하에서는 효과적인 세척이 이루어지지 않을 수 있고 60분 초과 시는 필요이상의 세척으로 생산가를 증대시킬 수 있다. 또한 세척 온도는 상온에서 100 oC까지 가능하나 바람직하게는 40 ~ 50 oC이다. The ultrasonic cleaning process applied in step (S-1) is within 1 minute to 60 minutes. If it is less than 1 minute, effective cleaning may not be achieved, and if it exceeds 60 minutes, the production cost may be increased by washing more than necessary. In addition, the washing temperature can be up to 100 o C at room temperature, but is preferably 40 to 50 o C.
또한, (S-1) 단계에서는 세척된 스크랩에서 물의 제거를 위해 탈수하는 단계를 포함한다. In addition, the step (S-1) includes a step of dehydration to remove water from the washed scrap.
또한, (S-1) 단계에서는 탈수된 스크랩을 건조하는 단계를 포함한다. 건조 공정은 세척 공정에서 사용한 물이 증발될 수 있는 온도 (100 oC)가 적합하며, 또는 진공 건조 방식으로 수행할 수도 있다. In addition, the step (S-1) includes a step of drying the dewatered scrap. The drying process is suitable at a temperature (100 o C) at which the water used in the washing process can be evaporated, or may be carried out in a vacuum drying method.
상기 (S-2) 단계에서 사용되는 티타늄 스크랩은 기존의 페로-티타늄 합금에서 장입시간을 감소시켜 대기 노출 시간을 줄이기 위해 이용되는 퍽 형태의 티타늄을 사용하지 않는 것을 특징으로 한다. 퍽의 제작은 공정 추가로 인한 시간 및 금액적인 면에서는 불리하다. 칩이나 벌크 상의 스크랩은 용해속도를 감소시켜 대기 노출 시간을 감소시킬 수 있는 장점을 가진다. The titanium scrap used in the step (S-2) is characterized in that it does not use the puck-type titanium used to reduce the atmospheric exposure time by reducing the charging time in the conventional ferro-titanium alloy. The manufacturing of the puck is disadvantageous in terms of time and money due to the additional process. Scrap on chips or bulk has the advantage of reducing the time of exposure to air by reducing the dissolution rate.
상기 (S-2)과 (S-3)단계에서 적용되는 철 및 티타늄은 어떠한 형상의 스크랩이라도 바람직하다. 금속 가공 후 생성되는 스크랩은 가공 방법에 따라 여러 형태의 스크랩이 발생된다. The iron and titanium applied in the steps (S-2) and (S-3) are preferably scrap of any shape. Scrap generated after metal processing is generated in various forms depending on the processing method.
또한, 본 발명에서는 고주파 용해로를 이용하여 페로-티타늄 합금 제조 시간을 감소시켜 합금 내 질소 함량을 저감 시키는 것을 특징으로 한다. 또한 초기 용탕 및 용해 시간, 온도는 스크랩 형태, 합금의 크기 등에 따라 변화함으로 제한을 두지 않는다. In addition, the present invention is characterized in that the nitrogen content in the alloy is reduced by reducing the ferro-titanium alloy manufacturing time using a high-frequency melting furnace. In addition, the initial molten metal, melting time, and temperature are not limited as they vary depending on the type of scrap and the size of the alloy.
철 및 티타늄 스크랩을 이용하는 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 있고, 페로-티타늄 합금의 전체 중량에 대하여 2~3 중량%로 첨가될 수 있다. 본 발명에서는 금속 가공 후 발생하는 스크랩을 사용하여 자원부족의 어려움과 재활용사용으로 인한 환경문제를 극복하고자 한다.The ferro-titanium alloy produced using iron and titanium scrap may be a pure ferro-titanium alloy or a ferro-titanium alloy to which a small amount of other metal is added. The small amount of metal may be vanadium, aluminum, molybdenum, manganese, or the like, and may be added in an amount of 2 to 3 wt % based on the total weight of the ferro-titanium alloy. In the present invention, scrap generated after metal processing is used to overcome the difficulties of resource scarcity and environmental problems caused by recycling.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
도 1은 본 발명의 실시예 및 비교예에서 적용된 철 스크랩 및 티타늄 스크랩의 형상이다. 1 shows the shapes of iron scrap and titanium scrap applied in Examples and Comparative Examples of the present invention.
도 2는 본 발명에서 개발된 페로-티타늄 합금 제조 공정 모식도로 티타늄 퍽 공정이 배제되었다. 2 is a ferro-titanium alloy manufacturing process schematic diagram developed in the present invention, the titanium puck process is excluded.
이하, 도 1 및 도 2를 참고하여 페로-티타늄 합금의 새로운 제조 공정을 구체적으로 설명하고자 한다.Hereinafter, a new manufacturing process of a ferro-titanium alloy will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2 .
페로-티타늄 합금 제조를 위해 철 스크랩 10 kg, 티타늄 6-4 벌크 스크랩 5 kg, 및 티타늄 6-4 터닝 칩 스크랩 35 kg를 준비한다. 준비된 스크랩은 먼저 탈수세척(100oC, 2회반복) 및 초음파세척 (50oC, 30분) 후 탈수 및 건조 과정을 거쳐 표면의 불순물을 세척한다. 이 후 티타늄 6-4 벌크 스크랩 소재 5 kg을 유도 용해로에 장입 한 후 철 스크랩 10 kg을 장입하였다. 본 발명의 실시예에서는 초기용탕의 빠른 형성을 위하여 벌크 스크랩 5 kg을 철 스크랩과 함께 선 장입하였다. 이후 초기 용탕이 형성되면 티타늄 6-4 터닝 칩을 추가 장입하여 완전 용해한 후 출탕 공정을 거쳐 페로-티타늄 합금 잉곳을 회수하였다. 본 실험에서는 티타늄 6-4 터닝 칩을 퍽 제조공정 없이 칩 상태 그대로 사용하는 방법으로 수행하였다. For ferro-titanium alloy production, 10 kg of iron scrap, 5 kg of titanium 6-4 bulk scrap, and 35 kg of titanium 6-4 turning chip scrap are prepared. The prepared scrap is first dehydrated and washed (100 o C, repeated twice) and ultrasonically washed (50 o C, 30 minutes), and then the surface impurities are washed through dehydration and drying processes. After that, 5 kg of titanium 6-4 bulk scrap material was charged into the induction melting furnace, and then 10 kg of iron scrap was charged. In an embodiment of the present invention, 5 kg of bulk scrap was pre-charged together with iron scrap for rapid formation of the initial molten metal. After the initial molten metal was formed, titanium 6-4 turning chips were additionally charged and completely melted, and then the ferro-titanium alloy ingot was recovered through a tapping process. In this experiment, the titanium 6-4 turning chip was performed by using the chip as it is without the puck manufacturing process.
[비교예 1][Comparative Example 1]
페로-티타늄 합금 제조를 위해 철 스크랩 10 kg, 티타늄 6-4 퍽 스크랩 5 kg, 및 티타늄 6-4 터닝 칩 스크랩 35 kg를 준비한다. 준비된 스크랩은 먼저 탈수세척(100oC, 2회반복) 및 초음파세척 (50oC, 30분) 후 탈수 및 건조 과정을 거쳐 표면의 불순물을 세척한다. 이 후 티타늄 6-4 퍽 스크랩 소재 5kg을 유도 용해로에 장입 한 후 철 스크랩 10 kg을 장입하였다. 유도용해로 특성 상, 초기 일정량 이상의 소재가 장입되어야 단시간에 소재 내부로 많은 저항열을 발생시킬 수 있기 때문에 빠른 용해가 가능하다. 이를 위해 Ti 6-4 퍽 스크랩을 도가니 가장 하단부에 선 장입한 후 철 스크랩을 후 장입하여 용해실험을 진행하였다. 이후 초기 용탕이 형성되면 티타늄 6-4 터닝 칩 스크랩 35 kg을 추가 장입하여 완전 용해한 후 출탕 공정을 거쳐 페로-티타늄 합금 잉곳을 회수하였다. For ferro-titanium alloy production, 10 kg of iron scrap, 5 kg of titanium 6-4 puck scrap, and 35 kg of titanium 6-4 turning chip scrap are prepared. The prepared scrap is first dehydrated and washed (100 o C, repeated twice) and ultrasonically washed (50 o C, 30 minutes), and then the surface impurities are washed through dehydration and drying processes. After that, 5 kg of titanium 6-4 puck scrap material was charged into the induction melting furnace, and then 10 kg of iron scrap was charged. Due to the characteristics of the induction melting furnace, a large amount of resistance heat can be generated inside the material in a short time only when a certain amount of material is initially charged, so that rapid melting is possible. To this end, Ti 6-4 puck scrap was pre-charged at the bottom of the crucible, and then the iron scrap was later charged to conduct a melting experiment. After that, when the initial molten metal was formed, 35 kg of titanium 6-4 turning chip scrap was additionally charged and completely melted, and then the ferro-titanium alloy ingot was recovered through a tapping process.
도 3은 본 발명의 실시예의 페로-티타늄 합금 제조 공정 및 제조된 페로-티타늄 합금을 나타낸 것으로 완전세척 된 스크랩을 사용할 경우 스크랩 퍽 제조공정을 생략하더라도 건전한 제품을 만들 수 있다는 것이 확인되었다. Figure 3 shows the ferro-titanium alloy manufacturing process and the manufactured ferro-titanium alloy of the embodiment of the present invention, and it was confirmed that a sound product can be made even if the scrap puck manufacturing process is omitted when using the completely cleaned scrap.
도 4는 본 발명에서 비교예 및 실시예로 제작된 페로-티타늄 합금의 성분 분석표로 실시예로 제작된 페로-티타늄 함금 내 질소의 함량이 비교예와 유사함을 확인할 수 있었다. 스크랩 칩의 경우 장입 속도 문제는 여전했으나 퍽 대비 칩의 용해속도가 매우 빨라서 장입공정에 소요된 시간은 동일하였다. 따라서 대기 중 용탕 내부로 침입하는 가스원소의 함량도 큰 차이는 없었기 때문에 이 방법은 시간 및 금액적인 면에서 유리하여 생산성 향상에 도움을 줄 것으로 기대 된다.4 is a ferro-titanium alloy produced as a comparative example and an example in the present invention as a component analysis table, and it was confirmed that the nitrogen content in the ferro-titanium alloy produced as an example was similar to that of the comparative example. In the case of scrap chips, the charging speed problem was still there, but the dissolution rate of the chips compared to the puck was very fast, so the time required for the charging process was the same. Therefore, since there was no significant difference in the content of gas elements entering the molten metal in the atmosphere, this method is advantageous in terms of time and money, and is expected to help improve productivity.
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.The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims, and their equivalent concepts are interpreted as being included in the scope of the present invention. should be
Claims (10)
(S-2) 상기 세척된 티타늄 스크랩의 일부를 장입하는 단계;
(S-3) 상기 세척된 철 스크랩을 장입하는 단계;
(S-4) 상기 일부 티타늄 및 철 스크랩의 초기 용탕 형성 단계;
(S-5) 상기 세척된 티타늄 스크랩의 나머지를 장입하는 단계;
(S-6) 완전용해 단계;
(S-7) 출탕 및 잉곳 회수 단계를 포함하는, 페로-티타늄 제조 공정.
(S-1) washing the titanium and iron scrap;
(S-2) charging a portion of the cleaned titanium scrap;
(S-3) charging the washed iron scrap;
(S-4) an initial molten metal forming step of the partial titanium and iron scrap;
(S-5) charging the remainder of the cleaned titanium scrap;
(S-6) complete dissolution step;
(S-7) comprising the steps of tapping and recovering the ingot, ferro-titanium manufacturing process.
탈수 세척공정은 상온에서 100 ℃까지 탈수 및 세척을 반복하는 것을 특징으로 하는, 페로-티타늄 제조 공정.
According to claim 1, (S-1) in step,
The dehydration washing process is characterized in that repeating dehydration and washing from room temperature to 100 ℃, ferro-titanium manufacturing process.
초음파 세척 공정은 1분 내지 60분인 것을 특징으로 하는, 페로-티타늄 제조 공정.
According to claim 1, (S-1) in step,
Ultrasonic cleaning process is characterized in that 1 to 60 minutes, ferro-titanium manufacturing process.
초음파 세척 온도는 상온에서 100oC 이내로 하는 것을 특징으로 하는, 페로-티타늄 제조 공정.
According to claim 1, (S-1) in step,
Ultrasonic cleaning temperature is characterized in that within 100 o C at room temperature, ferro-titanium manufacturing process.
상기 건조하는 단계에서 건조 온도는 100oC 이하로 하는 것을 특징으로 하는, 페로-티타늄 제조 공정.
According to claim 1, (S-1) in step,
In the drying step, the drying temperature is 100 o C or less, ferro-titanium manufacturing process.
상기 건조하는 단계는 진공 하에서 행해지는 것을 특징으로 하는, 페로-티타늄 제조 공정.
According to claim 1, (S-1) in step,
The drying step is characterized in that carried out under vacuum, ferro-titanium manufacturing process.
퍽 형태의 티타늄 제작 공정이 적용되는 않는 것을 특징으로 하는, 페로-티타늄 제조 공정.
According to claim 1, (S-2) in step,
Characterized in that the puck-type titanium manufacturing process is not applied, ferro-titanium manufacturing process.
철 및 티타늄의 스크랩은 형상이 제한되지 않는 것을 특징으로 하는, 페로-티타늄 제조 공정.
According to claim 1,
Scraps of iron and titanium are characterized in that the shape is not limited, ferro-titanium manufacturing process.
고주파 용해로를 이용하여 페로-티타늄 합금을 제조하는 것을 특징으로 하는, 페로-티타늄 제조 공정.
According to claim 1,
Ferro-Titanium manufacturing process, characterized in that for manufacturing a ferro-titanium alloy using a high-frequency melting furnace.
제조된 페로-티타늄 합금은 순수한 페로-티타늄 합금이거나 또는 소량의 다른 금속이 첨가된 페로-티타늄 합금인 것을 특징으로 하는, 페로-티타늄 제조 공정.
According to claim 1,
A process for producing ferro-titanium, characterized in that the produced ferro-titanium alloy is a pure ferro-titanium alloy or a ferro-titanium alloy to which a small amount of other metal is added.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200045383A KR102386767B1 (en) | 2020-04-14 | 2020-04-14 | Ferro-Titanium Manufacturing Process Using Ti Scraps |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200045383A KR102386767B1 (en) | 2020-04-14 | 2020-04-14 | Ferro-Titanium Manufacturing Process Using Ti Scraps |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210127479A true KR20210127479A (en) | 2021-10-22 |
| KR102386767B1 KR102386767B1 (en) | 2022-04-14 |
Family
ID=78275908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200045383A KR102386767B1 (en) | 2020-04-14 | 2020-04-14 | Ferro-Titanium Manufacturing Process Using Ti Scraps |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102386767B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023074987A1 (en) * | 2021-11-01 | 2023-05-04 | 주식회사 티이 | Recycling method for manufacturing high speed steel master alloy |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105603257A (en) * | 2016-03-25 | 2016-05-25 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | Production method of high-quality ferrotitanium |
| KR20170028027A (en) * | 2015-09-03 | 2017-03-13 | 한국산업기술대학교산학협력단 | Method for producing titanium nitride using titanium scrap |
-
2020
- 2020-04-14 KR KR1020200045383A patent/KR102386767B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170028027A (en) * | 2015-09-03 | 2017-03-13 | 한국산업기술대학교산학협력단 | Method for producing titanium nitride using titanium scrap |
| CN105603257A (en) * | 2016-03-25 | 2016-05-25 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | Production method of high-quality ferrotitanium |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023074987A1 (en) * | 2021-11-01 | 2023-05-04 | 주식회사 티이 | Recycling method for manufacturing high speed steel master alloy |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102386767B1 (en) | 2022-04-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102251135B (en) | Improved aluminum liquid refining process | |
| CN113444960B (en) | Unequal atomic ratio CoCrFeNiMoxHigh-entropy alloy and preparation method thereof | |
| KR102386767B1 (en) | Ferro-Titanium Manufacturing Process Using Ti Scraps | |
| CN102676823A (en) | Aluminum scrap meltback purification process | |
| KR102190598B1 (en) | Method for pretreatment of titanium scrap and titanium-iron alloy ingot manufactured using pretreated titanium scrap | |
| CN109402432A (en) | A kind of preparation method of nuclear grade zirconium revert ingot casting | |
| CN103255293B (en) | Recycling method of aluminum slags generated during aluminum alloy melting process, recycled molten aluminum and application thereof | |
| CN107416852B (en) | Method for preparing sodium silicate from coal gangue | |
| CN108546823A (en) | A kind of waste metal recycling processing method | |
| CN111099899B (en) | Treatment process of waste magnesia carbon brick regenerated particles | |
| KR20130010742A (en) | The method for manufacturing of titanium ingot with low oxygen concentration using metal calcium and vacuum melting | |
| CN112441588A (en) | Deoxidation method for diamond wire cutting silicon waste | |
| CN108265182B (en) | Method for recycling smelting zirconium residues by using electron beam cold bed furnace | |
| KR102520636B1 (en) | Casting of ferro-titanium using continuous melting technology | |
| CN109266863A (en) | A kind of high purity titanium ingot method of purification | |
| CN115125399B (en) | Method for removing beryllium in process of producing high-purity low-oxygen copper rod from scrap copper | |
| KR102531089B1 (en) | High-quality ferro-titanium casting technology using titanium scrap | |
| CN104630516B (en) | A kind of manganese addition improves the method for magnesium alloy purity | |
| KR102636188B1 (en) | Casting of ferro-titanium using continuous melting technology through temperature control | |
| CN113370084A (en) | Pretreatment method of high-temperature alloy return material | |
| CN113308745A (en) | Preparation method of perforated diamond | |
| CN108220613B (en) | Method for smelting zirconium chips by using electron beam cold hearth furnace | |
| KR101780473B1 (en) | Recovering method of valuable metal from used denitration catalyst, manufacturing method of ferroalloy and ferroalloy manufactured thereby | |
| US4718939A (en) | Recycling superalloy scrap by vapor phase zinc embrittlement | |
| CN109402423A (en) | A method of reducing aluminium scrap remelting refining nocuousness waste residue |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |