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보고서 상세정보

티타늄 스크랩으로부터 아크용해법에 의한 고부가 소재제조 기술 개발
A technological development for the recycle of titanium scrap by arc melting process

  • 사업명

    21C프론티어연구개발사업

  • 과제명

    티타늄 스크랩으로부터 아크용해법에 의한 고부가 소재 제조 기술개발

  • 주관연구기관

    한국지질자원연구원
    Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources

  • 연구책임자

    최국선

  • 참여연구자

    심건주   한만갑   조성욱   서창열   박제신  

  • 보고서유형

    2단계보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2006-04

  • 과제시작년도

    2003

  • 주관부처

    과학기술부

  • 사업 관리 기관

    한국과학재단
    Korea Science and Engineering Foundtion

  • 등록번호

    TRKO201000012569

  • 과제고유번호

    1350009569

  • 키워드

    티타늄 재활용.전자빔용해.플라즈마용해.냉간노상용융.정련.탈산.티타늄 주조.titanium recycling.elctron beam melting.plasma arc melting.cold hearth melting.refining.de-oxidation.titanium casting.

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    The final goals of this research are developments of the titanium recycling technologies such as the production of titanium feeds...

    The final goals of this research are developments of the titanium recycling technologies such as the production of titanium feedstocks from domestic titanium scrap by arc melting process and their application to titanium cast products. The contents and scope of this project are ① development of effective refining technologies by using molten flux method (maximum contents of oxygen and nitrogen < 1,000ppm), ② effective recycling technologies of titanium scrap using EBM and PAM process and fabrication PACHM system (minimum ingot size : 120 mm in diameter and 600mm in length, ASTM Grade 2) and also ③ evaluation of the recycled titanium cast by vacuum arc remelting (valve and impeller under 5kg in weight, ASTM Grade 2, 5). And the 3-year project has been carried out into four parts as follows:
    $\bigcirc$ The Refining of Titanium Scrap by Molten Flux
    The present study has been carried out to understand the deoxidation mechanism of titanium and its optimum conditions by using Ca-calcium halide flux, which would control the stability of reactant at interface, at 1173~1673 K.
    $\bigcirc$ The melting of titanium sponge and scrap by EBM process.
    The sponge titanium and titanium scrap were melted and done continuous casting by 100kW-scaled EBM system. And the ingot(Ø100×600ℓ) was gained which was fed as a test material for VAR casting. Moreover, the water-cooled cold hearth was added on the EBM system for a EBCHM. These tests were set up a fundamental of a PACHM system design.
    $\bigcirc$ The development of PACHM system for recycling of titanium scrap
    For the purpose of defining the oxygen contamination of titanium in scrap melting process, 100g-class button ingots were cast by using EBM and PAM. And the 200kW-scaled PACHM system were designed based on operating know-how about EBCHM and PAM. It will contribute to basic technology of titanium recycling process and to producing technology of equipment.
    $\bigcirc$ Evaluation of the recycled titanium cast by VAR
    The aim of this study is to product the first product of the valve and the impeller etc. by the consumable vacuum arc remelting method which uses the electrode with the recycling titanium feedstock manufactured with EBM/PAM. Also, in this study, we established the optimum melting/casting process which follows in the each feedstock and investigated the specifics.


    티타늄 재활용 실증연구의 일환으로 2단계에서 신규로 참여하여 총 3년에 걸친 연구 개발을 통해 티타늄 스크랩으로부터 고부가 티타늄 소재 제조에 관한 일관된 기술체계 를 확립할 수 있었으며 상술하면 아래와 같다.
    Calcium-...

    티타늄 재활용 실증연구의 일환으로 2단계에서 신규로 참여하여 총 3년에 걸친 연구 개발을 통해 티타늄 스크랩으로부터 고부가 티타늄 소재 제조에 관한 일관된 기술체계 를 확립할 수 있었으며 상술하면 아래와 같다.
    Calcium-calcium halide계 flux를 이용하여 산소, 질소함량을 각각 100, 350ppm 까지 낮출수 있는 티타늄 정련기술 및 타연구에 비하여 최소 15mol% 가량의 칼슘 소비량을 절감시킬 수 있는 정련기술을 개발하였다.
    티타늄 스크랩을 이용하여 고품위 티타늄 잉고트를 제조할 수 있는 EBCHM 및 PACHM 중심의 기본기술을 개발에 성공함으로써 향후 산업화 연구의 기반기술을 확보하였다. 특히 60kg(Ø130Χ1,000L)급 티타늄 재활용 잉고트를 제조할 수 있는 PACHM 시스템을 자체기술로 개발에 성공하였다.
    티타늄 재활용 잉고트를 이용, VAR 주조법에 의해 5kg급의 건전한 산업용 티타늄 주물제품(밸브, 임펠라)의 시험주조에 성공함으로써 고부가 소재화 가능성을 확인하 였다. 상기 티타늄 정련기술을 주물제조시 50% 이상 발생되고 있는 오염된 티타늄 스크랩의 재활용에 적용시 티타늄 주물제조의 경쟁력을 획기적으로 높일 수 있다.


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ...1
    2. 제출문 ...3
    3. 초록 ...5
    4. 요약문 ...7
    5. SUMMARY ...11
    6. CONTENTS ...15
    7. 목차 ...17
    8. 제1장 연구개발과제의 개요 ...19
    9. 1. 연구개발의 배경 및 목적 ...19
    10. 2...
    1. 표지 ...1
    2. 제출문 ...3
    3. 초록 ...5
    4. 요약문 ...7
    5. SUMMARY ...11
    6. CONTENTS ...15
    7. 목차 ...17
    8. 제1장 연구개발과제의 개요 ...19
    9. 1. 연구개발의 배경 및 목적 ...19
    10. 2. 연구개발의 내용 및 범위 ...22
    11. 제2장 국내외 기술개발 현황 ...23
    12. 1. 국내외 티타늄 금속 소재의 산업환경 분석 ...23
    13. 2. 티타늄 원재료에 대한 국내외 기술현황분석 ...28
    14. 3. 티타늄 스크랩의 재활용 기술의 국내외 기술현황분석 ...38
    15. 4. 티타늄 스크랩의 재활용 기술 종합검토 및 연구개발 방향 ...45
    16. 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ...47
    17. 1. 용융 플럭스법에 의한 티타늄 스크랩의 정련기술개발 ...47
    18. 2. 전자빔용해(EBM)에 의한 티타늄 스크랩 재용해 기초연구 ...75
    19. 3. 티타늄 스크랩용 플라즈마아크용해(PACHM) 시스템 개발 ...111
    20. 4. 재활용 티타늄 잉고트로부터 VAR에 의한 주물제조 및 건전성 평가 ...129
    21. 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ...151
    22. 1. 당초 계획 대비 최종목표 달성도 ...151
    23. 2. 세부연구목표의 달성도 ...151
    24. 3. 해외기술수준을 감안한 성취도 ...153
    25. 4. 관련분야 기술발전에의 기여도 ...153
    26. 5. 정성적 실적 ...154
    27. 6. 정량적 실적 ...155
    28. 7. 기대성과 ...155
    29. 제5장 연구개발결과의 활용계획 ...157
    30. 1. 과학기술적 응용잠재력 ...157
    31. 2. 국내외 시장 현황 및 전망 ...157
    32. 3. 사업화 가능성 ...159
    33. 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...161
    34. 1. 티타늄 정련에 관한 특허 및 논문...161
    35. 2. 티타늄 신 제련 방식...162
    36. 제7장 참고문헌 ...163
  • 참고문헌

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