Méthodes de préparation de la ferraille de titane : tri, nettoyage et fusion-Alimentation prête à l'emploi

Le titane et ses alliages combinent une faible densité, une résistance spécifique élevée, une résistance à la corrosion et une capacité à haute -température, et l'industrie s'est développée d'une base aérospatiale vers les marchés de la chimie, de l'énergie, de la médecine et de la marine. Étant donné que le métal primaire est fabriqué par la voie Kroll à partir d’éponge de titane et nécessite la chloration du rutile ou de l’ilménite, les déchets récupérés constituent une matière première d’importance stratégique : ils réduisent à la fois la demande énergétique et la consommation d’éponge vierge.

Pourquoi les déchets de titane ont besoin de leur propre voie de préparation

L'éponge de titane est fournie selon la norme ASTM B299 et le produit corroyé selon la norme ASTM B265 pour les feuilles, ASTM B338 pour les tubes et ASTM B348 pour les barres et les billettes. Tout rebut qui doit réintégrer ces spécifications doit être aussi propre que le métal primaire qu'il remplace. Le titane réagit facilement avec l'oxygène et l'azote au-dessus d'environ 600 °C, et il ne peut pas être raffiné par scories ou oxydation comme le peut l'acier, de sorte que la contamination introduite lors de la préparation reste dans la masse fondue et se manifeste par une teneur interstitielle élevée, des inclusions alpha dures ou une porosité.

Tri par famille d'alliages et source

La première étape est la ségrégation en qualités commercialement pures et en qualités d'alliage. Les matériaux commercialement purs sont triés par qualité, car les niveaux d'oxygène et de fer séparent le grade 1 du grade 4 et déterminent les propriétés de traction. Les déchets d'alliages sont séparés selon leur composition nominale, la famille Ti-6Al-4V, les alliages alpha-bêta à haute température-et les alliages bêta étant séparés. Les sources comprennent les tournages d'usinage, les chutes de tôles, les bavures de forgeage, les billettes rejetées et les composants retirés du marché. Le tri manuel, la fluorescence X ou le tri optique et, pour les flux de grande valeur, la chimie de laboratoire accompagnent la séparation visuelle des inserts, des fixations, des revêtements et des attaches métalliques différentes.

Nettoyage, réduction de taille et décontamination

Les tournages transportent du fluide de coupe, les copeaux peuvent être mélangés avec des fragments de carbure ou d'acier rapide-, et les composants peuvent contenir des revêtements de placage, d'alliage de brasage ou de pulvérisation thermique. La préparation comprend donc le dégraissage, la séparation magnétique, le tamisage et, si nécessaire, le déshuilage thermique. La réduction de la taille jusqu'à une densité apparente contrôlée convient au système d'alimentation du four de fusion, et les fines sont filtrées car la poudre fine s'oxyde rapidement et peut créer des risques de poussière. Tout ce qui touche les déchets, des bacs aux outils de déchiquetage, doit être dédié au titane pour éviter toute contamination croisée.

Consolidation avant fusion

Contrôle qualité et limites chimiques

La matière première recyclée est acceptée ou rejetée selon la fenêtre chimique de la qualité cible. Pour les matériaux de grade 2, les limites sont de 0,25 pour cent d'oxygène, 0,30 pour cent de fer, 0,03 pour cent d'azote, 0,08 pour cent de carbone et 0,015 pour cent d'hydrogène, et pour le grade 5, la plage d'aluminium est de 5,5 à 6,5 pour cent et de vanadium de 3,5 à 4,5 pour cent, l'oxygène étant plafonné à 0,20 pour cent. Les calculs de mélange, l'échantillonnage de chaque lot préparé et l'inspection ultrasonique ou radiographique du lingot fini sont les contrôles pratiques, avec une attention particulière aux inclusions alpha dures et aux inclusions à haute densité telles que les fragments de carbure de tungstène.

Foire aux questions

Q:Pourquoi les déchets de titane ne peuvent-ils pas simplement être fondus comme les déchets d’acier ?
R : Le titane a une forte affinité pour l'oxygène et l'azote et ne propose aucune étape de raffinage des scories, de sorte que la contamination présente dans les débris reste dans le lingot et se manifeste sous la forme d'une teneur interstitielle élevée ou d'inclusions alpha dures.

Q:Quel est le point de fusion du titane ?
R : 1 668 C, et le métal en fusion doit être protégé par le vide ou un gaz inerte car il absorbe rapidement l'oxygène et l'azote lorsqu'il est exposé à l'air.

Q:Comment les chutes de tournures sont-elles préparées pour la refusion ?
R : Les tournures sont déshuilées, nettoyées magnétiquement, tamisées pour détecter les fines, puis compactées ou soudées en une électrode consommable pour la refusion à l'arc sous vide.

Q:Quelles normes s’appliquent aux déchets de titane ?
R : L'éponge de titane est couverte par la norme ASTM B299, et les produits corroyés auxquels le métal recyclé doit satisfaire sont la norme ASTM B265 pour les tôles et les plaques, la norme ASTM B338 pour les tubes et la norme ASTM B348 pour les barres et les billettes.

Q:Quels types d’inclusion provoquent le rejet du titane recyclé ?
R : Inclusions alpha dures, qui sont des régions riches en azote ou en oxygène-qui se fissurent sous l'effet d'une charge de fatigue, et des inclusions à haute-densité telles que des fragments d'outils en carbure de tungstène ou en molybdène.

Q:Le titane recyclé perd-il ses propriétés ?
R : Pas si la chimie de la matière première est contrôlée et si la matière fondue est correctement échantillonnée ; les déchets correctement préparés répondent aux mêmes exigences mécaniques que le métal primaire à base d'éponge-.