冶金におけるチタンの応用

現代性

現在、チタンの使用量において、冶金産業は依然として無条件のリーダーであり続けています。この分野では、通常、非標準の装備が製造され、使用されています。チタン合金は、腐食性の高い環境での耐腐食性や比強度といった特性で、ステンレス耐酸鋼を上回ります。

非鉄冶金における使用

チタン自体が非鉄冶金の産物であり、この分野の技術進歩と高品質の金属の生産に貢献しています。チタン研究所のユリ・V・ドブルノフ、A・A・ザカレヴィッチ、E・D・フィリッポヴァ、G・A・コロボフなどの研究者たちは多くの研究を行いました。それによれば、非鉄冶金におけるチタンの使用は製品の品質や労働条件を向上させ、生産性を高め、自動化を容易にします。チタンを使用して大型の重要な装置を製造することが可能です。チタンの金属セラミックまたは鋳造製品(ポンプ、バルブ)としての使用は依然として高効率です。例えば、ナトリウム、カリウム、マグネシウムの溶液を輸送するための鋳鉄および鋼のポンプをチタン製に置き換えることで、損失を2.5倍に削減し、ポンプの使用寿命を15–20倍に延ばすことができました。非鉄冶金でチタン製品を使用することにより、企業は設備の信頼性と耐久性の向上、製品の品質向上、運用コストの削減を通じて実質的な経済効果を得ることができます。チタン装備は、特にチタンマグネシウムおよびニッケル・コバルト業界で広く使用されています。さらに、近年では銅生産におけるチタンの積極的な導入が始まりました。そして、非鉄金属の取り扱い業界やタングステン、水銀、亜鉛、カドミウム、スズ、鉛、アルミニウム、金その他の貴金属生産業界でも、チタンは認識を獲得し始めています。

結論

現在のところ、非鉄冶金(ニッケル・コバルト業界を除く)では、チタン導入の初期段階であり、有用性があまり高くない補助的な装備の交換に取り組んでいます。次のステップでは、チタンを主要装備の製造に使用し、チタンの利点を最大限に引き出します。古い技術プロセスを大幅に強化し、新しくより効率的な技術を開発する計画があります。このようにして、新しい装備の導入による経済的成果が増大します。分析と実験的研究により、チタンの全般的な使用において、非鉄冶金には多くの可能性があることが示されています。

鉄鋼冶金

鉄鋼冶金において、ステンレス鋼と比較すると、コークス化学、冶金、鉄鋼、フェロアロイ工場などの過酷な環境ではチタンが優れています。チタンは装備の使用寿命を延ばし、既存の技術プロセスを強化し、新たなプロセスを導入し、腐食による汚染のない高品質な製品を提供します。

コークス化学生産

ここでは、パイプラインや機器の寿命を大幅に縮める一連の攻撃性ガス、アルカリ、酸が使用されます。二次機器の故障時でも生産ライン全体を停止せざるを得ません。チタンの耐腐食性はコークス化学生産に最適であり、複雑な攻撃的環境では高合金ステンレス鋼に比べて優れています。例えば、VT1-1合金の母液における耐性は、X18N10T鋼よりも数十倍高く、チタン製装備の表面は均一に腐食しますが、ステンレス鋼を使用すると局所腐食の影響を受けます。Zaporizhzhiaのコークス化学工場における冷却塔、パイプライン、ポンプ、その他のチタン製装備の使用は、チタンにより低コストで、耐腐食性が低い材料の交換が経済的に合理的であることを示しました。同工場の硫酸施設では、Zaporizhzhiaチタンマグネシウムプラントで製造されたTN-70チタンポンプが優れた耐性を示しました。これらのポンプは修理なしで6か月動作し、同条件で鋳鉄のポンプは2か月しか持ちませんでした。

耐腐食性

チタン製の遠心機、循環鍋、パイプライン、泡立てフード、サチュレーターなどの機器は、卓越した耐腐食性を持ちます。研究結果によれば、腐食速度は年間0.002–0.03mmです。硫化水素、青酸、15%フェノール溶液、10% NaOH、100–140°Cでのアンモニア溶液の場合、腐食速度は年間0.5mm未満です。これらの特性を考慮すると、ピリジン基の凝縮器、チタン製の中和塔は5–15年間持ちます。比較として、既存の炭素鋼製スクラバーはわずか1年から1年半しか持ちません。

多くの金属加工、管製造、冶金、ワイヤーロープ、鋼材工場には酸洗作業場があります。通常、装備は炭素鋼製で、ゴム張りや耐酸レンガのライニングが施されていますが、長期的な使用には適していません。装備は3年未満しか持ちません。ステンレス鋼や他の使用材料の低い機械的性質と不十分な耐腐食性が原因です。ステンレス鋼は局所腐食に悩まされ、特に溶接部でこれが顕著です。

推奨事項

チタン研究所の専門家はZaporizhzhia Steel Plantでの試験を通じて、通気システムや廃酸処理装備のパイプライン製造にチタンを推奨しました。チタン製廃酸処理用パイプラインは腐食の痕跡なく約1年使用されていますが、広く使われているゴム張り炭素鋼製パイプラインは1.5〜3ヶ月で使用に耐えなくなります。チタン製パイプラインの建設には大きなコストがかかるものの、経済的な効果が得られます。このようなパイプラインは何年も使用でき、廃溶液での腐食速度は年間0.01–0.05mmを超えません。

ゴム張り鋼製の集塵装置や通風管は非常に短い寿命です。フランジ結合部から迅速に漏れが生じ、それが配管や建物の基礎を破壊する原因となります。通気システム全体をチタンで製造すると、運用コストを大幅に削減でき、長寿命化と作業環境の改善が図れます。酸洗蒸気の環境では、チタンの腐食速度は年間0.002–0.006mmです。これに対し、ステンレス鋼(X18N10TやX21N5T)の腐食速度は0.5–0.9mm年であり、局所腐食を受けます。

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