원자재에서 완제품에 이르기까지 니켈 합금 공정에 대한 포괄적 인 개요
현대 산업에서 없어야 할 핵심 재료로서 니켈 합금은 우수한 내식성, 높은 - 온도 강도 및 산화 저항성으로 인해 항공 우주, 에너지 및 화학 공학 및 해양 공학과 같은 높은 - 끝 분야에서 널리 사용됩니다. 원시 광석에서 완제품에 이르기까지 니켈 합금 생산에는 원료 처리, 제련, 가공, 열 처리 및 품질 테스트의 5 가지 핵심 단계가 포함됩니다. 각 단계에서 프로세스 선택 및 매개 변수 제어는 제품의 성능 안정성 및 안정성에 직접적인 영향을 미칩니다.
원료 가공
니켈 합금 원료는 주로 니켈 광석과 금속 원료의 두 가지 범주로 나뉩니다. 대상 처리 기술은 광석 유형에 따라 선택됩니다.
라테 라이트 니켈 광석
세계 니켈 자원의 약 60%가 라테 라이트 니켈 광석의 형태로 존재합니다. 처리 기술은 Pyrometallurgical과 Hydrometallurgical의 두 가지 유형으로 나뉩니다.
Pyrometallurgical: Suitable for high-nickel-grade ores (Ni>1.5%). 전형적인 과정은 "로터리 가마 건조 및 사전 - 감소 후 전기 용광로 감소 및 제련"입니다. 광석은 800 - 900도에서 로터리 가마에서 탈수되어 부분적으로 감소하여 니켈 - 철 합금을 생성합니다. 그런 다음 1500-1600 도의 전기 용광로에서 15%-20%의 니켈 함량을 갖는 니켈-아이언을 생산하여 90%-92%의 니켈 회복 속도를 달성합니다.
습식 공정 : 낮은 - 등급 광석 (Ni <1.5%)의 경우 높음 - 압력 산 침출 (HPAL)이 주류 방법입니다. 분쇄 및 분쇄 후, 광석은 240 - 260도 및 4-5 MPa에서 희석 된 황산으로 침출되어 90%를 초과하는 니켈 침출 속도를 달성합니다. 침출수는 중화, 침전, 용매 추출 및 기타 단계를 통해 정제되어 궁극적으로 전기 분해를 통해 고급 니켈 플레이트를 생성합니다. 이 과정은 Pyrometallurgical 프로세스에 비해 에너지 소비를 25% -30% 줄입니다.
황화물 광석
Nickel sulfide ore must first be enriched through flotation (nickel content >3%는 용광로에 직접 충전 될 수 있습니다.
플래시 제련 : 광석 벌금은 산소 - 플래시 용광로에서 고속으로 농축 공기와 혼합되어 1300 - 1350도에서 빠르게 반응하여 저급 니켈 매트 (니켈 함량 40%-60%)를 생산합니다. 황 산화 속도는 98%이상에 도달하고 연도 가스는 산 생산 시스템을 통해 재활용됩니다.
컨버터 블로킹 : 낮은 - 등급 니켈 무광택은 변환기로 옮겨져 압축 공기로 산화되어 철을 제거하여 - 등급 니켈 매트 (니켈 함량 70%-78%)를 생성하며, 이는 후속 전해질 리핀을위한 원료를 제공합니다.
금속 원료
니켈 플레이트, 페로 크롬 및 코발트와 같은 금속 원료는 조성 검증 및 입자 크기 제어를 겪어야합니다. 예를 들어, 항공기 엔진 블레이드에 대한 니켈 - 기반 합금은 ± 0.05%이하의 니켈 함량 변동이 필요합니다. 원료는 제련 중에 균일 한 조성을 보장하기 위해 제트 - 제트 -가 200-325의 메쉬 크기로 밀링되어야합니다.
제련 과정
현대 니켈 합금 제련은 일반적으로 "이중"또는 "트리플렉스"공정을 사용하여 다중 - 스테이지 용융을 사용하여 조성 및 불순물을 공동으로 제어합니다.
진공 유도 용융 (VIM)
10 ²-10 ³ PA의 진공 환경 하에서, 원료는 전자기 유도 가열을 사용하여 녹아 산화를 효과적으로 억제하고 가스 (예 : H 및 O)를 제거한다. 용융 온도는 1500도에서 1580도 사이에 제어되며, 용융 풀 교반 강도는 전자기장 매개 변수를 사용하여 조정되어 ASTM E1507 표준을 충족하는 조성 균일 성을 보장합니다.
전자 슬래그 새들 팅 (ESR)
잉곳을 사용하여 양극 및 물로 정제되도록 ingod를 사용하여 - 냉각 된 결정화 이체로서, 황 및 산소와 같은 불순물은 슬래그 - 금속 계면 반응을 통해 제거됩니다. 슬래그 시스템은 Caf₂ - al₂o₃ - Cao의 3 가지 시스템을 사용합니다. 용융 속도는 3-5 kg/분으로 제어되며 황 함량은 0.005%에서 0.001% 미만으로 감소 될 수 있습니다.
진공 소비 가능한 저명 (var)
물 - 냉각 된 구리 금형은 응고 속도를 제어하고 요소 분리를 억제합니다. 용융 속도는 일정한 2-4 kg/min으로 유지되고 진공은 10 ² Pa 미만으로 유지되며 잉곳의 축 조성 변동은 ± 0.03%보다 작거나 동일하며, 수축 결함 속도는 0.5%미만으로 감소된다.
처리 기술
니켈 합금 처리는 모양과 성능의 이중 제어를 달성하기 위해 핫 및 콜드 작업의 조합이 필요합니다.
단조
미세 구조 개선은 높은 - 압력 변형을 통해 달성됩니다. 원자력 메인 파이프 라인이면은 1000-1050도에서 등온 단조를 활용하여 60%-70%의 변형을 유지합니다. 이것은 곡물 크기를 ASTM 5 등급에서 8 학년까지 개선하고 피로 저항을 2-3 배 향상시킵니다.
구르는
핫 롤링 : 재결정 화 온도 위에서 다중 변형 패스가 수행됩니다. 니켈 - 기반 합금 시트는 제어 된 롤링 및 냉각 공정을 통해 생성되며, 최종 롤링 온도는 950-1000 도의 최종 롤링 온도와 10-15도 /s의 냉각 속도를 통해 생성되며, 강도 (σB= 950-1050 MPA)와 강인함 (AKV= 70-90 j) 사이의 최적 균형을 달성합니다.
콜드 롤링 : 높은 감소 변형을 통해 표면 정밀도가 개선됩니다. Precision Strip 생산 라인은 온라인 두께 게이지를 사용하여 두께 내성을 ± 1μm 내에 유지하고 표면 거칠기 RA는 0.2μm보다 적거나 전자 포장 요구 사항을 충족합니다.
그림
Multi - 중간 어닐링과 결합 된 콜드 드로잉 패스는 높은 - 정밀 용접 와이어를 생성합니다. 나노 그래프 윤활제의 사용은 드로잉 력을 20%-25%감소시키고, 표면 거칠기를 RA 0.8μm에서 Ra 0.2μm 미만으로 낮추고, 용접 균열 속도를 0.1%미만으로 감소시킨다.
열처리
열처리는 가열 - 냉각 사이클을 통해 합금의 미세 구조를 변경하며 성능을 최적화하는 데 중요한 단계입니다.
솔루션 처리
합금을 1100-1150 도로 가열하고 1-2 시간 동안 고정하여 침전 된 단계를 완전히 녹입니다. 예를 들어, 용액 처리 후, N6 니켈 합금은 곡물 크기 균일 성이 30% 개선되고 연성 및 인성의 15% -20% 증가를 나타낸다.
노화 치료
합금을 700 - 850 도로 12 - 24 시간 동안 '위상의 강수량을 촉진합니다. 항공기 엔진 블레이드 합금의 경우 2 개의 - 단계 노화 처리 (8 시간 동안 760도 + 620 정도)는 600-700 MPa의 고온 지구력 강도를 달성하며, 단일 단계 노화에 비해 30% -40% 증가합니다.
극저온 치료
-196 도의 액체 질소 처리는 유지 된 오스테 나이트를 제거합니다. 해외 플랫폼 구성 요소의 극저온 처리는 치수 안정성을 40%-50%, 내마모성 25%-30%, 서비스 수명을 20 년 이상 향상시킵니다.
품질 검사
원료에서 완제품에 이르기까지 품질은 여러 수준의 테스트를 통해 다음과 같습니다.
화학적 분석 : Spark Direct - 방출 분광기는 ± 0.01%이내의 변동이 제어되는 조성을 신속하게 분석하는 데 사용됩니다.
금속성 검사 : 전자 후방 산란 회절 (EBSD)은 입자 방향을 분석하고 높은 - 온도 크리프 속도가 표준을 충족하도록하는 데 사용됩니다.
비 - 파괴 테스트 : 산업 CT는 최대 0.02 mm (Ø)의 감도로 내부 결함을 감지하고 0.1%미만의 결함 미스 비율을 감지합니다.
검사를 통과 한 후, 최종 제품은 진공 - 포장 및 수분 - 교통 수단 중에 안정적인 성능을 보장합니다.
니켈 합금 생산은 재료 과학, 야금 공학 및 정밀 제조의 교차점에 있습니다. 핵심은 다중 - 레벨 프로세스 제어를 통해 구성, 구조 및 특성 사이의 정확한 일치를 달성하는 데 있습니다. 항공 우주, 새로운 에너지 및 기타 필드에서 재료 성능 요구 사항이 계속 증가함에 따라 니켈 합금 처리는 더 높은 순도, 더 미세한 입자 크기 및 개선 된 열 안정성으로 진화하고 있습니다.
