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Pyrometallurgische Gewinnung von kostengünstigen Titanwerkstoffen durch kinetisch kontrollierte Feststoff-Aluminothermie und anschließende Raffination im Elektroschlackeumschmelzprozess

通过动力学控制的固体铝热法火法提取经济高效的钛材料，并在电渣重熔过程中进行后续精炼

基本信息

批准号：
183790347
负责人：
Professor Dr.-Ing. Bernd Friedrich
金额：
--
依托单位：
Institut für Metallurgische Prozesstechnik und Metallrecycling (IME)
依托单位国家：
德国
项目类别：
Research Units
财政年份：
2011
资助国家：
德国
起止时间：
2010-12-31 至 2013-12-31
项目状态：
已结题

来源：
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/183790347?language=en
关键词：
Pyrometallurgische Gewinnung von kosteng nstigen

项目摘要

Das vorliegende Teilprojekt ist Bestandteil der Entwicklung eines prozessstufenminimierten Verfahrens zur Herstellung von Titan und Titanlegierungen. Es umfasst Grundlagenuntersuchungen und zugehörige Modellierung im Bereich der Feststoffaluminothermie sowie die Entwicklung eines innovativen Elektroschlackeumschmelzprozesses mit maximiertem Raffinationspotential.Der gegenwärtige Erkenntnisstand zum Ablauf aluminothermischer Abbrände begründet sich ausschließlich auf einer empirischen Basis, was die theoretische Vorhersage des Reaktionsverlaufs für veränderte Prozessbedingungen oder die Übertragung auf andere Einsatzstoffe schwer bis unmöglich macht. Um ein tiefer gehendes Verständnis bzgl. dieses Reaktionstypus zu erhalten, finden im vorliegenden Teilprojekt Grundlagenuntersuchungen am Beispiel der aluminothermischen Reduktion von Titanoxid aus alternativen Rohstoffen statt. Auf Basis der hieraus gewonnenen Informationen wird ein Modell erstellt, welches in Abhängigkeit der vorgegebenen Prozessbedingungen und der verwendeten Aufgabemischung den kinetischen und thermochemischen Ablauf der Reaktion möglichst exakt wiedergibt. Nach erfolgreicher experimenteller Umsetzung des Konzepts werden mehrere Ingots hergestellt, die pfannenmetallurgisch raffiniert werden.Zusätzlich zur pfannenmetallurgischen Raffination wird für Titanlegierungen technischer Reinheit aufgrund vergleichsweise hoher Restgehalte an Verunreinigungen ein weiterer Raffinations- und Desoxidationsschritt benötigt. In der konventionellen Titanherstellung findet die Endraffination fast ausschließlich im Vakuumlichtbogenofen statt, weil dieser eine Entfernung von Nitriden und nichtmetallischen Einschlüssen erlaubt und eine gerichtete Erstarrungsstruktur im fertigen Block erzeugt. Da dieses Verfahren aber keine gleichzeitige Feindesoxidation ermöglicht, erhält im vorliegenden Projekt das Elektroschlackeumschmelzen den Vorzug, bei dem der Sauerstoffgehalt des Metalls mithilfe aktiver Schlackenkomponenten zusätzlich abgesenkt werden kann. Daher liegt der Fokus vor allem auf der Entwicklung eines Schlackesystems, welches den Anforderungen der vergleichsweise stark verunreinigten Vorstoffe entspricht. Ausgehend vom System CaF2-CaO-Ca werden thermochemische Modellierungen zur Eigenschaftsoptimierung und ggf. die Neuentwicklung eines geeigneten Schlackensystems durchgeführt. Durch eine Beaufschlagung der Umschmelzanlage mit Schutzgas und Drücken bis zu 40 bar können im vorliegenden Prozess Schlackekomponenten zum Einsatz kommen, die unter Normaldruck aufgrund ihres hohen Dampfdruckes oder ihrer hohen Reaktivität als nicht praktikabel gelten.Neben der Herstellung einer optimierten Prozessschlacke umfasst das vorliegende Teilprojekt die Entwicklung einer Fahrweise beim Elektroschlackeumschmelzen mit besonders hohem Raffinationspotential. Als Vorbild dient hierbei das Zonenschmelzen, das gegenwärtig jedoch ausschließlich in eigens dafür konzipierten Anlagen durchgeführt werden kann.Nach erfolgreichem Umschmelzen erfolgt eine Untersuchung des Materials auf die chemische Zusammensetzung, insbesondere der Verteilung von Verunreinigungen, sowie eine Überprüfung auf die Umform- und Fügeeigenschaften.

这一先进的技术项目是对泰坦和泰坦星系进行最小化改造的最佳途径。这是一个基于经验基础上的铝热法生产过程的基本理论模型，也是铝热法生产过程的理论基础。一个很好的理解。这种反应方式是在一个铝热还原钛氧化物的替代性Rohstoffen statt的基础上进行的。在信息化的理论基础上，建立了一个新的模型，该模型可以用来描述动力学和热化学反应的动力学过程和热化学反应。在进行实验后，韦尔登的金属锭必须经过精炼韦尔登。精炼精炼的工艺过程中，对钛合金的工艺要求会越来越高，而精炼和脱氧过程也会越来越好。在传统Titanherstellung发现，在真空状态下，Endraffination快速，因为它是一种氮化物和非金属的Einschlüssen erlaubt和一种gerichtete Erstarrungsstruktur im fertigen Block erzeugt。Da dieses Verfahren aber keine gleichzeitige Feindesoxidation ermöglicht，erhält im vorliegenden Projekt das Elektroschlackeumschmelzen den Vorzug，bei dem der Sauerstoffgehalt des Metalls mithilfe aktiver Schlackenkomponenten zusätzlich abgesenkt韦尔登可以。在经济发展的过程中，人们往往把焦点放在一个小系统上，而在经济发展的过程中，人们往往会把焦点集中在一个小系统上。CaF 2-CaO-Ca韦尔登体系的热力学模型研究新设计的一套Schlackensystemsdurchgeführt。在预处理过程中，采用Schutzgas和Drücken的Umschmelzanlage Beaufschlagung bis zu 40 bar können in vorliegenden Prozess Schlackekomponenten zum Einerkommen，在正常印刷下，其印刷或Reaktivität均不实用。Herstellung的Neben der Einer optimierten Prozessschlacke umfasts vorliegende Teilprojekt die Entwicklung beim Elektroschlackeumschmelzen with besonder hohem Raffinationspotential。在此基础上，通过韦尔登的化学反应，对材料进行了研究，并对材料的结构和性能进行了测试。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Aluminothermic production of titanium alloys (Part 2): Impact of activated rutile on process sustainability

DOI：
10.30544/100
发表时间：
2015-06
期刊：
Metallurgical and Materials Engineering
影响因子：
0.9
作者：
S. Hassan-Pour;C. Vonderstein;M. Achimovičová;V. Vogt;E. Gock;B. Friedrich
通讯作者：
S. Hassan-Pour;C. Vonderstein;M. Achimovičová;V. Vogt;E. Gock;B. Friedrich

Aluminothermic Production of Titanium alloys (part 1): Synthesis of TiO2 as input material