Качество титановой губки

Качество титановой губки определяется ее однородностью и содержанием примесей: кислорода, азота, железа, хлора, магния, углерода, кремния, никеля, хрома, водорода. Содержание этих элементов колеблется как в партиях металла, так и в пробах, отобранных из одной партии. Повышенное содержание примесей делает титан твёрдым и хрупким, что затрудняет получение изделий с необходимыми механическими свойствами.

Источники примесей в титановой губке:

1) Исходные продукты — четыреххлористый титан и магний. Примеси, содержащиеся в магнии, концентрируются в первых порциях образующегося титана и в основном попадают в нижнюю часть блока губки. Примеси из тетрахлорида титана распределяются по всему блоку равномерно.

2) Хлористый магний снижает качество губки вследствие способности к гидратации. При переплавке губки вода будет реагировать с титаном, отдавая ему кислород; окись магния также восстанавливается титаном. Во всех случаях кислород воды, которую губка поглощает при контакте с воздухом, перейдет в титан.

3) Титан является химически активным элементом и вступает во взаимодействие с окружающими его газами. Как и всякое пористое тело, титановая губка имеет большую удельную поверхность. Попадая на воздух, эта поверхность контактирует с газами, входящими в состав воздуха. При дроблении, прессовании и других операциях губка нагревается до 250—300° С, что способствует ускорению химического взаимодействия титана с газами. Азот и кислород попадают во время процессов восстановления, сепарации, переработки и хранения.

4) Железо, никель и хром переходят в процессе восстановления из материала реактора.

Эти свойства губки при определенных условиях проявляются настолько резко, что из высших сортов металла может быть получено изделие низкого качества и даже брак.

К качеству губчатого титана предъявляют высокие требования в связи с необходимостью повышения надежности изделий из титановых сплавов. Параметрами качества являются: концентрация основных примесей (железа, углерода, кислорода, азота, кремния, никеля, хлора), твердость, фракционный состав, отсутствие или наличие кусков с дефектными включениями, однородность металла товарной партии.

Одно из самых жестких требований — полное отсутствие в товарных партиях металла кусков губчатого титана с дефектами, отличающимися по цвету или яркости от технически чистого титана. Это различие в окраске и оттенках возникает вследствие повышенной концентрации примесей, особенно азота и кислорода.

Чтобы предотвратить попадание дефектных кусков в товарный губчатый титан, необходимо неукоснительно соблюдать технологические процессы восстановления и вакуумной сепарации, а также выводить из производственного цикла такие блоки губки, которые получены с отклонениями от заданных параметров.

При переработке губчатого титана в товарную продукцию постадийно осуществляют визуальный контроль: поверхности полученного блока губки; качества очистки поверхности крицы; кусков при резке крицы и гарниссажа на прессах и дробилках; дробленого губчатого титана на сортировочном конвейере; кусков из средней пробы от товарной партии, предназначенной к приемке.

Контроль отсутствия дефектных кусков осуществляют на сортировочном транспортере вручную на основе визуального сравнения с образцами. На транспортере оборудованы приспособления, обеспечивающие получение слоя равномерной толщины, необходимой для осмотра каждого куска.

Кардинальным решением вопроса повышения качества губчатого титана по газонасыщенности является применение объективных методов контроля качества каждого куска. Различия цветовых оттенков и коэффициентов отражения (для мелких фракций - также термоэлектрических и магнитных свойств) являются физической основой автоматической сортировки и контроля наличия кусков, обогащенных примесями.

В зависимости от химического состава, механических свойств и твердости по Бринеллю установлено несколько марок губчатого титана.

Таблица Титан губчатый ГОСТ 17746-79

Товарные партии губчатого титана должны быть однородны по химическому и фракционному составу. Гранулометрический состав титановой губки: 12-70 мм, 12-25 мм и 2-12 мм. Упаковывают титановую губку в герметичную тару емкостью 0,25 и 0,5 м³, изготовленную из стали или алюминиевых сплавов.

Губку на экспорт упаковывают в герметичные стальные бочки с эластичным мешком внутри. После упаковки и герметизации титановой губки в мешке, бочки вакуумируют и заполняют аргоном до избыточного давления.

Контрольные вопросы

1. Состав реакционной массы.

2. Зачем необходим вакуум при очистке губки?

3. Какое практическое значение имеет график давления паров магния и хлористого магния.

4. Что такое молярный и молекулярный (эффузионный) режим удаления паров?

5. Влияние температуры и давления, структуры губки на скорость сепарации.

6. Почему температуру процесса необходимо контролировать? 

7. Показать на рисунке 2 периоды сепарации.

8. Почему третий период самый длительный?

9. Что такое крица?

10. О чём говорит окраска губки?

11. Зачем нужны особые условия переработки губчатого титана?

12. Как процессы получения титана влияют на его качество?

13. Почему титан и магний получают на одном комбинате.

14. Нарисовать схему использования продуктов электролиза магния в титановом производстве