Komplexný prehľad procesu zliatiny niklu zo surovín po hotové výrobky

Zliatinami niklu, ako nevyhnutný kľúčový materiál v modernom priemysle, sa široko používajú vo vysokom - koncových poliach, ako je letectvo, energetické a chemické inžinierstvo a morské inžinierstvo kvôli ich vynikajúcemu odporu korózie, vysokej - pevnosti teploty a oxidácie. Od surovej rudy po hotový produkt, výroba zliatiny niklu zahŕňa päť základných krokov: manipulácia s surovinami, tavenie, spracovanie, tepelné spracovanie a testovanie kvality. Výber procesu a riadenie parametrov v každom kroku priamo ovplyvňujú stabilitu a spoľahlivosť produktu.

Spracovanie surovín

Suroviny zliatiny niklu sú primárne rozdelené do dvoch kategórií: niklová ruda a kovové suroviny. Cielené techniky spracovania sú vybrané na základe typu rudy:

Laterit niklová ruda

Približne 60% svetových niklových zdrojov existuje vo forme lačného niklovej rudy. Jeho techniky spracovania sú rozdelené do dvoch typov: pyrometalurgické a hydrometalurgické.

Pyrometallurgical: Suitable for high-nickel-grade ores (Ni>1,5%). Typickým procesom je „Sušenie rotačnej pece a redukcia pred -, po ktorom nasleduje redukcia elektrickej pece a tavenie.“ Ruda je dehydratovaná a čiastočne redukovaná v rotačnej peci pri 800 - stupňa, aby sa vytvorila železná zliatina nickel -. Potom sa hlboko znižuje v elektrickej peci pri 1500-1600 stupňoch, aby sa vytvoril nikel-želez s obsahom niklu 15%-20%, čím sa dosiahla miera zotavenia niklu 90%-92%.

Mokrý proces: Pre nízku - triedy rudy (Ni <1,5%), vysoké - tlakové kyslé vylúhovanie (HPAL) je hlavnou metódou. Po rozdrvení a brúsení sa ruda vylúhuje zriedenou kyselinou sírovou pri 240 -} ° C a 4-5 MPa, čím sa dosiahne rýchlosť vylúhovania niklu presahujúcej 90%. Výluha sa čistí neutralizáciou, zrážaním, extrakciou rozpúšťadla a ďalšími krokmi, ktoré v konečnom dôsledku produkujú vysokoškolské niklové platne prostredníctvom elektrolýzy. Tento proces znižuje spotrebu energie o 25%-30% v porovnaní s pyrometalurgickým procesom.

Sulfidová ruda

Nickel sulfide ore must first be enriched through flotation (nickel content >3% môže byť priamo nabité do pece) a potom podstúpi pyrometalurgické tavenie:

Flash tavkovanie: Foody rudy sa zmiešajú s kyslíkom - obohateným vzduchom pri vysokej rýchlosti v bleskovej peci, ktoré rýchlo reagujú pri 1300 - stupňa, aby sa vytvorila nízka kvalita matu niklu (obsah niklu 40%-60%). Rýchlosť oxidácie síry dosahuje viac ako 98%a spalový plyn sa recykluje prostredníctvom systému výroby kyseliny.

Fúkanie konvertora: Nízka - Nickel Matte sa prenáša do konvertora a oxiduje sa stlačeným vzduchom, aby sa odstránil železo, čím sa vyrába vysoké - NICKEL MATTE (obsah niklu 70%-78%), čo poskytuje surovinu pre následnú elektrolytickú rafináciu.

Kovové suroviny

Kovové suroviny, ako je niklová doska, ferrochróm a kobalt, musia podstúpiť overenie zloženia a reguláciu veľkosti častíc. Napríklad nikel - zliatiny pre čepele motorového motora vyžadujú kolísanie obsahu niklu menšie alebo rovné ± 0,05%. Suroviny musia byť prúdové - frézované na veľkosť ôk 200-325, aby sa zabezpečilo rovnomerné zloženie počas tavenia.

 

Taviaci proces

Moderné tavkovanie zliatiny niklu vo všeobecnosti využíva proces „duplex“ alebo „triplex“, využívajúci viac - topenie v oblasti kolaboratívne riadiace zloženie a nečistoty:

Indukčné topenie vákua (VIM)

Vo vákuovom prostredí s 10 ⁻²-10 ⁻³ PA sa suroviny roztopia pomocou elektromagnetického indukčného zahrievania, ktoré účinne inhibujú oxidáciu a odstraňujú plyny (napríklad H a ​​O). Teplota topenia sa reguluje medzi 1500 stupňami a 1580 stupňami a intenzita miešania taveniny sa upravuje pomocou parametrov elektromagnetického poľa, aby sa zabezpečila jednotnosť zloženia, ktorá spĺňa normy ASTM E1507.

Elektroslag prehodnocovanie (ESR)

Použitím ingotu, ktorý sa má vylepšiť ako anóda a voda -, ochladený kryštalizátor ako katóda, nečistoty, ako je síra a kyslík, sa odstraňujú cez trosku - kovové interfaciálne reakcie. Systém Slag používa ternárny systém Caf₂ - al₂o₃ - cao. Miera topenia je regulovaná pri 3 až 5 kg/min a obsah síry sa môže znížiť z 0,005% na menej ako 0,001%.

Vákuové konzumné prerobenie (VAR)

Voda - ochladená forma medi riadi rýchlosť tuhnutia a potláča segregáciu prvkov. Rýchlosť taveniny sa udržiava pri konštantnej 2 až 4 kg/min a vákuum sa udržiava pod 10 °² Pa. Kolísanie axiálneho zloženia ingotu je menšie alebo rovná ± 0,03%a rýchlosť defektu zmršťovania sa zníži na pod nimi nižšiu ako 0,5%.

 

Spracovanie technológie

Spracovanie zliatiny niklu si vyžaduje kombináciu horúcej a chladnej práce na dosiahnutie dvojitého riadenia tvaru a výkonu:

Kovanie

Zlepšenie mikroštruktúry sa dosahuje vysokou deformáciou tlaku. Výkriky na hlavné potrubie jadrovej energie využívajú izotermálne kovanie na 1 000-1050 stupňov, čím sa udržiava deformácia 60%-70%. Tým sa vylepšuje veľkosť zŕn z ASTM stupňa 5 do stupňa 8 a zlepšuje rezistenciu na únavu o 2 až 3 krát.

Valcujúci

Horúce valcovanie: Nad teplotou rekryštalizácie sa vykonáva viac deformačných prechodov. Nickel - zliatinový list založený na založenom na založenom na založenom na základe riadeného procesu valcovania a chladenia, s konečnou teplotou valcovania 950-1 000 a rýchlosťou chladenia 10-15 stupňov /s, dosiahnutím optimálnej rovnováhy medzi silou (σb {{}} MPA) a húževnatosťou (AKV= 70-90} j).

Valcovanie za studena: Presnosť povrchu sa zlepšuje vysokou deformáciou redukcie. Výrobná línia produkcie prúžkov využíva rozchod hrúbky online na udržanie tolerancie hrúbky v rámci ± 1 μm a drsnosť povrchu RA menšia alebo rovná 0,2 μm, čo spĺňa požiadavky elektronického obalu.

Kresba

MULTI - PASS Cold výkres kombinovaný s medziprodukčným žíhaním vytvára vysoký - precízne zváracie drôt. Použitie maziva nanografia znižuje výkresovú silu o 20%-25%, znižuje drsnosť povrchu z RA 0,8 μm na pod RA 0,2 μm a znižuje rýchlosť prasknutia zvaru pod 0,1%.

 

Tepelné spracovanie

Tepelné spracovanie mení mikroštruktúru zliatiny prostredníctvom zahrievania - Cyklus chladenia a je kľúčovým krokom pri optimalizácii výkonu:

Ošetrenie roztoku

Zliatinu zahrievajte na 1100-1150 stupňov a držte 1-2 hodiny, aby ste úplne rozpustili vyzrážanú fázu. Napríklad po ošetrení roztoku zliatiny niklu N6 vykazuje 30% zlepšenie uniformity veľkosti zŕn a o 15%-20% zvýšenie ťažnosti a húževnatosti.

Ošetrenie

Zliatinu podržte pri 700 - 850 stupňa pre 12 - 24 hodín, aby ste podporili zrážky fázy. Dva - Ošetrenie starnutia štádia (760 stupňov po dobu 8 hodín + 620) pre 16 hodín) pre zliatiny čepele motorového motora dosahuje vysokorýchlostnú vytrvalostnú pevnosť 600-700 MPa, o 30%-40% zvýšenie v porovnaní s jedným štádiom.

Kryogénna liečba

Liečba tekutého dusíka pri -196 stupňa eliminuje zachovaný austenit. Kryogénne zaobchádzanie s komponentmi na mori na mori zlepšuje rozmerovú stabilitu o 40%-50%, odolnosť proti opotrebeniu o 25%-30%a životnosť servisu o viac ako 20 rokov.

 

Kontrola kvality

Od surovín po hotové výrobky sa kvalita zabezpečuje prostredníctvom viacerých úrovní testovania:

Chemická analýza: Spark Direct - Emisné spektrometre sa používajú na rýchlu analýzu zloženia, pričom kolísania sa kontrolujú v rámci ± 0,01%.

Metalografické vyšetrenie: Difrakcia spätného rozptylu elektrónov (EBSD) sa používa na analýzu orientácie zŕn a zabezpečenie toho, aby vysoké {- teplotné rýchlosti spĺňali normy.

Non - deštruktívne testovanie: priemyselné CT detekuje vnútorné defekty s citlivosťou až 0,02 mm (Ø) a miera chýb menšia ako 0,1%.

Po absolvovaní inšpekcie je konečný produkt vákuum - zabalený a vlhkosť -, ktorý je dôkazom zabezpečenia stabilného výkonu počas transportu.

 

Výroba zliatiny niklu leží na križovatke materiálových vedy, metalurgického inžinierstva a precíznej výroby. Jeho jadro spočíva v dosiahnutí presnej zhody medzi zložením, štruktúrou a vlastnosťami prostredníctvom riadenia procesu na úrovni Multi -. Keďže požiadavky na výkon materiálu naďalej rastú v leteckom, novej energii a ďalších oblastiach, spracovanie zliatiny niklu sa vyvíja smerom k vyššej čistote, jemnejšej veľkosti zŕn a zlepšením tepelnej stability.