Design eines prozessstufenarmen Titanrecyclingprozesses

Aufgrund der stark limitierten Raffinationseffizienz konventioneller Titan(um)schmelzprozesse wird aktuell nur sauberer und klassierter Schrott aus der Halbzeugherstellung unmittelbar in der schmelzmetallurgischen Ingotherstellung nennenswert wiederverwertet, ca. 60 % des in der Herstellungskette anfallenden Neuschrotts verlassen den geschlossenen Stofffluss von Titan und konkurrieren direkt mit Ferrotitanlegierungen. Diese Schrottabfälle fallen infolgedessen als Rohstoffe für strukturelle Titanwerkstoffe für immer aus und sind durch teuren Titanschwamm aufzufüllen. Die Dissertation beinhaltet die Konzepterstellung und das Prozessdesign eines innovativen Recyclingprozesses mit verbesserter Raffinationskapazität. Die Grundidee ist die intelligente Kopplung bekannter und industriell anerkannter Prozesse zu einem Gesamtprozess mit einer minimalen Summe an Einzelschritten. Der Recyclingprozess setzt sich aus den metallurgischen Hauptschritten VIM und VAR zusammen. Das konventionelle VIM Aggregat wird zum Verflüssigen und Homogenisieren von Schrotten mit oxidkeramischen Tiegelwerkstoffen zugestellt und der konstituierende Schmelzprozess um einen essentiellen Desoxidationsschritt erweitert. Der VAR (Um)schmelzprozess wird als vakuummetallurgischer Endschritt des Recyclingprozesses ausgelegt und dessen Raffinationskapazität bewertet. Die Darstellbarkeit des Recyclingprozesses wird experimentell mit authentischen Schrotten der klassischen Titanlegierung TiAl6V4 und der Titanaluminidlegierung TiAl50 kontrolliert. Der experimentelle Teil umfasst ebenfalls die Entfettung von verpressten Spanschrott und die Bestimmung nichtmetallischer Einschlüsse in Abhängigkeit des Prozessstatus. Die Konzeptidee und der skizzierte Recyclingprozesses sind im Falle von Titanaluminidschrotten darstellbar. Die final dargestellte Metallqualität übertrifft die originäre Metallqualität. Im Fall von TiAl6V4 erschafft der Recyclingprozess eine Sekundärlegierung unbekannter Attribute und infolgedessen bis dato unbekannter potentieller Einsatzfälle.