कच्चे माल से तैयार उत्पादों के लिए निकल मिश्र धातु प्रक्रिया का एक व्यापक अवलोकन

निकेल मिश्र, आधुनिक उद्योग में एक अपरिहार्य प्रमुख सामग्री के रूप में, व्यापक रूप से उच्च - अंत क्षेत्रों जैसे एयरोस्पेस, ऊर्जा और रासायनिक इंजीनियरिंग, और समुद्री इंजीनियरिंग में उनके उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध, उच्च - तापमान शक्ति, और ऑक्सीकरण प्रतिरोध के कारण उपयोग किए जाते हैं। कच्चे अयस्क से तैयार उत्पाद तक, निकल मिश्र धातु उत्पादन में पांच मुख्य कदम शामिल हैं: कच्चे माल की हैंडलिंग, गलाने, प्रसंस्करण, गर्मी उपचार और गुणवत्ता परीक्षण। प्रत्येक चरण में प्रक्रिया चयन और पैरामीटर नियंत्रण सीधे उत्पाद की प्रदर्शन स्थिरता और विश्वसनीयता को प्रभावित करता है।

कच्चा माल प्रक्रमन

निकेल मिश्र धातु कच्चे माल को मुख्य रूप से दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है: निकेल अयस्क और धातु कच्चे माल। लक्षित प्रसंस्करण तकनीकों को अयस्क प्रकार के आधार पर चुना जाता है:

लेटराइट निकल अयस्क

दुनिया के लगभग 60% निकेल संसाधन लेटराइट निकेल अयस्क के रूप में मौजूद हैं। इसकी प्रसंस्करण तकनीकों को दो प्रकारों में विभाजित किया गया है: पाइरोमेटलर्जिकल और हाइड्रोमेटलर्जिकल।

Pyrometallurgical: Suitable for high-nickel-grade ores (Ni>1.5%)। विशिष्ट प्रक्रिया "रोटरी भट्ठा सुखाने और पूर्व - में कमी के बाद विद्युत भट्टी में कमी और गलाने के बाद।" अयस्क को निर्जलित किया जाता है और आंशिक रूप से 800 - 900 डिग्री पर एक रोटरी भट्ठा में एक निकल - आयरन मिश्र धातु का उत्पादन करने के लिए कम किया जाता है। यह तब 1500-1600 डिग्री पर एक इलेक्ट्रिक भट्ठी में गहराई से कम हो जाता है, जो 15%-20%की निकल सामग्री के साथ निकल-आयरन का उत्पादन करता है, जो 90%-92%की निकल रिकवरी दर प्राप्त करता है।

गीली प्रक्रिया: कम - ग्रेड अयस्कों (ni <1.5%) के लिए, उच्च - दबाव एसिड लीचिंग (HPAL) मुख्यधारा की विधि है। कुचलने और पीसने के बाद, अयस्क को 240 - 260 डिग्री और 4-5 एमपीए पर पतला सल्फ्यूरिक एसिड के साथ लीच किया जाता है, जो 90%से अधिक एक निकल लीचिंग दर प्राप्त करता है। लीचेट को न्यूट्रलाइजेशन, वर्षा, विलायक निष्कर्षण और अन्य चरणों के माध्यम से शुद्ध किया जाता है, अंततः इलेक्ट्रोलिसिस के माध्यम से उच्च शुद्धता वाले निकल प्लेटों का उत्पादन किया जाता है। यह प्रक्रिया पाइरोमेटलर्जिकल प्रक्रिया की तुलना में ऊर्जा की खपत को 25% -30% कम कर देती है।

निकेल सल्फाइड अयस्क

Nickel sulfide ore must first be enriched through flotation (nickel content >3% को सीधे भट्ठी में चार्ज किया जा सकता है) और फिर पाइरोमेटलर्जिकल स्मेल्टिंग से गुजरता है:

फ्लैश स्मेल्टिंग: अयस्क जुर्माना को ऑक्सीजन - के साथ मिश्रित किया जाता है, जो एक फ्लैश भट्ठी में उच्च गति पर समृद्ध हवा, 1300 - 1350 डिग्री पर निम्न-श्रेणी के निकल मैट (निकेल सामग्री 40%-60%) का उत्पादन करने के लिए तेजी से प्रतिक्रिया करता है। सल्फर ऑक्सीकरण दर 98%से अधिक तक पहुंच जाती है, और फ्लू गैस को एसिड उत्पादन प्रणाली के माध्यम से पुनर्नवीनीकरण किया जाता है।

कनवर्टर ब्लोइंग: कम - ग्रेड निकल मैट को कनवर्टर में स्थानांतरित किया जाता है और लोहे को हटाने के लिए संपीड़ित हवा के साथ ऑक्सीकरण किया जाता है, उच्च - ग्रेड निकल मैट (निकल सामग्री 70%-78%) का उत्पादन करता है, जो बाद में इलेक्ट्रोलाइटिक रिफाइनिंग के लिए कच्चा माल प्रदान करता है।

धातु कच्चे माल

धातु के कच्चे माल जैसे निकल प्लेट, फेरोक्रोम और कोबाल्ट को रचना सत्यापन और कण आकार नियंत्रण से गुजरना होगा। उदाहरण के लिए, निकेल - विमान इंजन ब्लेड के लिए आधारित मिश्र धातुओं को ± 0.05%से कम या बराबर के एक निकल सामग्री में उतार -चढ़ाव की आवश्यकता होती है। कच्चे माल को जेट - होना चाहिए, जो कि गलाने के दौरान एकसमान रचना सुनिश्चित करने के लिए 200-325 के जाल आकार के लिए मिलाया जाता है।

 

गलाने की प्रक्रिया

आधुनिक निकल मिश्र धातु स्मेल्टिंग आम तौर पर एक "डुप्लेक्स" या "ट्रिपलक्स" प्रक्रिया का उपयोग करता है, बहु - का उपयोग करता है जो सहयोगात्मक रूप से नियंत्रण रचना और अशुद्धियों को नियंत्रित करता है:

वैक्यूम इंडक्शन पिघलना (विम)

10⁻² -10, pa के एक वैक्यूम वातावरण के तहत, कच्चे माल को विद्युत चुम्बकीय इंडक्शन हीटिंग का उपयोग करके पिघलाया जाता है, प्रभावी रूप से ऑक्सीकरण को रोकता है और गैसों को हटाता है (जैसे कि एच और ओ)। पिघलने का तापमान 1500 डिग्री और 1580 डिग्री के बीच नियंत्रित किया जाता है, और एएसटीएम E1507 मानकों को पूरा करने वाली रचना एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए पिघल पूल सरगर्मी तीव्रता को विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र मापदंडों का उपयोग करके समायोजित किया जाता है।

इलेक्ट्रोस्लैग रीमेलिंग (ईएसआर)

एनोड और एक पानी के रूप में परिष्कृत किए जाने के लिए इंगॉट का उपयोग करके - कैथोड के रूप में ठंडा क्रिस्टलीकरण, सल्फर और ऑक्सीजन जैसी अशुद्धियों को स्लैग - धातु इंटरफेसियल प्रतिक्रियाओं के माध्यम से हटा दिया जाता है। स्लैग सिस्टम कैफे - al₂o₃ - cao के एक टर्नरी सिस्टम का उपयोग करता है। पिघलने की दर को 3-5 किग्रा/मिनट पर नियंत्रित किया जाता है, और सल्फर सामग्री को 0.005% से कम किया जा सकता है।

वैक्यूम उपभोज्य रीमेलिंग (VAR)

एक पानी - कूल्ड कॉपर मोल्ड सॉलिडिफिकेशन रेट को नियंत्रित करता है और तत्व अलगाव को दबाता है। पिघल दर को निरंतर 2-4 किग्रा/मिनट पर बनाए रखा जाता है, और वैक्यूम को 10⁻ of pa से नीचे बनाए रखा जाता है। Ingot की अक्षीय संरचना में उतार-चढ़ाव ± 0.03%से कम या बराबर होता है, और संकोचन दोष दर 0.5%से कम हो जाती है।

 

प्रक्रमण प्रौद्योगिकी

निकेल मिश्र धातु प्रसंस्करण के लिए आकार और प्रदर्शन के दोहरे नियंत्रण को प्राप्त करने के लिए गर्म और ठंडे काम के संयोजन की आवश्यकता होती है:

फोर्जिंग

माइक्रोस्ट्रक्चर सुधार उच्च - दबाव विरूपण के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। परमाणु ऊर्जा मुख्य पाइपलाइन फोर्जिंग 1000-1050 डिग्री पर इज़ोटेर्मल फोर्जिंग का उपयोग करती है, 60%-70%की ​​विरूपण को बनाए रखती है। यह एएसटीएम ग्रेड 5 से ग्रेड 8 से अनाज के आकार को परिष्कृत करता है, और 2-3 गुना तक थकान प्रतिरोध में सुधार करता है।

रोलिंग

हॉट रोलिंग: कई विरूपण पास पुनरावर्तन तापमान के ऊपर किए जाते हैं। निकेल - आधारित मिश्र धातु शीट को एक नियंत्रित रोलिंग और कूलिंग प्रक्रिया के माध्यम से निर्मित किया जाता है, जिसमें 950-1000 डिग्री के अंतिम रोलिंग तापमान और 10-15 डिग्री /s की शीतलन दर, शक्ति (σB=950-1050} mpa) और सख्तता (akv= 70-90} के बीच एक इष्टतम संतुलन प्राप्त होती है।

कोल्ड रोलिंग: सरफेस प्रिसिजन में उच्च कमी विरूपण के माध्यम से सुधार किया जाता है। सटीक स्ट्रिप उत्पादन लाइन इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग आवश्यकताओं को पूरा करते हुए, 0.2μM से कम या उससे कम या एक सतह खुरदरापन आरए के भीतर एक मोटाई सहिष्णुता बनाए रखने के लिए एक ऑनलाइन मोटाई गेज का उपयोग करती है।

चित्रकला

मल्टी - इंटरमीडिएट एनीलिंग के साथ संयुक्त कोल्ड ड्राइंग पास करें उच्च - सटीक वेल्डिंग वायर का उत्पादन करता है। नैनोग्राफाइट स्नेहक का उपयोग ड्राइंग बल को 20%-25%तक कम कर देता है, जो कि आरए 0.8μm से सतह खुरदरापन को कम करता है।

 

उष्मा उपचार

हीट ट्रीटमेंट एक हीटिंग - कूलिंग चक्र के माध्यम से मिश्र धातु के माइक्रोस्ट्रक्चर को बदल देता है और प्रदर्शन को अनुकूलित करने में एक महत्वपूर्ण कदम है:

समाधान उपचार

मिश्र धातु को 1100-1150 डिग्री तक गर्म करें और अवक्षेपित चरण को पूरी तरह से भंग करने के लिए 1-2 घंटे के लिए पकड़ें। उदाहरण के लिए, समाधान उपचार के बाद, N6 निकल मिश्र धातु अनाज के आकार की एकरूपता में 30% सुधार और लचीलापन और क्रूरता में 15% -20% की वृद्धि प्रदर्शित करता है।

वृद्धावस्था उपचार

मिश्र धातु को 700 - 850 डिग्री पर 12 -} के लिए 24 घंटे के लिए रखें। एक दो - स्टेज एजिंग ट्रीटमेंट (8 घंटे के लिए 760 डिग्री + 620 16 घंटे के लिए डिग्री) विमान के इंजन ब्लेड मिश्र के लिए 600-700 एमपीए की उच्च तापमान धीरज की ताकत प्राप्त होती है, एकल-चरण की तुलना में 30% -40% वृद्धि।

क्रायोजेनिक उपचार

-196 डिग्री पर तरल नाइट्रोजन उपचार को बनाए रखा गया ऑस्टेनाइट को समाप्त करता है। अपतटीय प्लेटफ़ॉर्म घटकों का क्रायोजेनिक उपचार 40%-50%तक आयामी स्थिरता में सुधार करता है, 25%-30%तक प्रतिरोध पहनता है, और 20 से अधिक वर्षों में सेवा जीवन।

 

गुणवत्ता निरीक्षण

कच्चे माल से लेकर तैयार उत्पादों तक, परीक्षण के कई स्तरों के माध्यम से गुणवत्ता सुनिश्चित की जाती है:

रासायनिक विश्लेषण: स्पार्क डायरेक्ट - उत्सर्जन स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग तेजी से रचना का विश्लेषण करने के लिए किया जाता है, जिसमें उतार -चढ़ाव ± 0.01%के भीतर नियंत्रित होता है।

मेटालोग्राफिक परीक्षा: इलेक्ट्रॉन बैकस्कैटर विवर्तन (EBSD) का उपयोग अनाज अभिविन्यास का विश्लेषण करने और यह सुनिश्चित करने के लिए किया जाता है कि उच्च - तापमान रेंगना दर मानकों को पूरा करता है।

नॉन - विनाशकारी परीक्षण: औद्योगिक सीटी 0.02 मिमी (ø) तक की संवेदनशीलता के साथ आंतरिक दोषों का पता लगाता है, और 0.1%से कम की दोष मिस दर।

निरीक्षण पास करने के बाद, अंतिम उत्पाद वैक्यूम - पैक किया गया और नमी - परिवहन के दौरान स्थिर प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए प्रमाणित किया गया।

 

निकेल मिश्र धातु का उत्पादन सामग्री विज्ञान, मेटालर्जिकल इंजीनियरिंग और सटीक विनिर्माण के चौराहे पर स्थित है। इसका मूल बहु - स्तर प्रक्रिया नियंत्रण के माध्यम से रचना, संरचना और गुणों के बीच एक सटीक मिलान प्राप्त करने में निहित है। चूंकि भौतिक प्रदर्शन की आवश्यकताएं एयरोस्पेस, नई ऊर्जा और अन्य क्षेत्रों में बढ़ती रहती हैं, निकेल मिश्र धातु प्रसंस्करण उच्च शुद्धता, महीन अनाज के आकार और बेहतर थर्मल स्थिरता की ओर विकसित हो रहा है।