초록 ▼

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

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.

Abstract ▼

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 effe

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.

목차 Contents

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