Produkcja przemysłowa tytanu i stopów tytanu, czy to przetopionych elektrod eksploatacyjnych, czy kutych kęsów, czy też odlewów o specjalnych kształtach, odbywa się głównie poprzez topienie łukiem elektrody eksploatacyjnej w próżni. Wraz z rozwojem i postępem nowoczesnej technologii topienie tytanu i stopów tytanu, w tym topienie łukiem elektrody eksploatacyjnej w próżni, rozwinęło pewne nowe zaawansowane technologie. Reprezentatywne technologie w ostatnich latach to:
1. Sposób przygotowania elektrod do topienia próżniowego stopów tytanu z bezpośrednim dodatkiem metali o wysokiej temperaturze topnienia
Bazując na konwencjonalnym przygotowaniu elektrod do topienia łukiem elektrycznym stopów tytanu w próżni, metoda spawania elektrodami złożonymi z bezpośrednio prasowanych bloków elektrodowych z określonymi rowkami i prętów metalowych o wysokiej temperaturze topnienia, odpowiednich do kształtu rowków bloków elektrodowych, może być stosowana do topienia wysokiej jakości wlewków o jednorodnym składzie i bez segregacji, które spełniają wymagania dotyczące obliczania współczynnika poprzez dobór odpowiedniego procesu topienia łukiem elektrycznym w próżni.
2. Proces ponownego zajarzenia łuku po zaniku zasilania podczas topienia próżniowego tytanu i stopów tytanu
Proces ponownego uruchomienia łuku po zaniku zasilania podczas topienia próżniowego tytanu i stopów tytanu obejmuje następujące kroki: po ponownym uruchomieniu łuku po przerwaniu topienia prąd topienia jest szybko zwiększany do 75-80% normalnego prądu topienia, a prąd topienia jest utrzymywany w tym czasie; gdy krawędź jeziorka stopionego metalu osiągnie ścianę tygla, jest utrzymywana przez 2-3 minut, a następnie prąd topienia w tym czasie jest szybko zwiększany do normalnego prądu topienia. Zaletą tego procesu jest znaczne skrócenie całkowitego czasu zapłonu łuku, zmniejszenie szczeliny między wlewkiem a ścianą tygla po schłodzeniu objętości oraz uniknięcie wewnętrznej wnęki skurczowej utworzonej przez schłodzenie i zestalenie wlewka: gdy prąd topienia osiągnie 75–80% normalnego prądu topienia, prąd topienia jest utrzymywany przez pewien czas, dzięki czemu można dokładniej kontrolować prędkość topienia elektrody i zestalonego jeziorka stopionego metalu, a także uniknąć natychmiastowego wpłynięcia dużej ilości stopionego metalu do szczeliny między wlewkiem a ścianą tygla lub spowodowania wad zimnego zamknięcia.
3. Metoda topienia i recyklingu czystych odpadów bloków tytanowych
Metoda topienia i recyklingu odpadów z czystego bloku tytanu wykorzystuje piec z zimnym paleniskiem z wiązką elektronów z 6 działami elektronowymi, ładuje surowce wybranych komponentów do podajnika pieca z zimnym paleniskiem z wiązką elektronów, topi, a następnie chłodzi uzyskany sztabek poza piecem, aby uzyskać gotowy produkt. Ta metoda bezpośrednio wykorzystuje materiały pochodzące z recyklingu TA1 do topienia, unikając kruszenia materiałów odpadowych, prasowania bloków elektrod i spawania elektrod. Topienie pojedynczego sztabki może stopić 9 sztabek o łącznej masie około 6,5 tony dziennie, a topienie podwójnego sztabki może stopić 18 sztabek o łącznej masie około 13 ton dziennie, co znacznie poprawia wydajność i szybkość recyklingu.
4. Metoda topienia i recyklingu zimnego złoża wiązką elektronów dla odpadów w postaci wiórów tytanowych i stopów tytanu
Metoda topienia i recyklingu na zimno wiązką elektronów dla odpadów w postaci wiórów tytanowych i stopów tytanu, proces jest następujący: zgodnie ze składem stopionego tytanu i stopu tytanu, waż czyste odpady w postaci wiórów tytanowych lub waż jeden lub dwa czyste odpady w postaci wiórów tytanowych i odpady w postaci wiórów stopowych tytanu i mieszaj je z gąbczastym tytanem i czystymi dodatkami stopowymi i/lub stopami pośrednimi, ilość czystego tytanu i odpadów w postaci wiórów stopowych tytanu dodanych do mieszanki wynosi 10%~90% masowo; następnie wciśnij go do bloku elektrod i użyj pieca do topienia na zimno wiązką elektronów, aby wykonać topienie na zimno wiązką elektronów na bloku elektrod w celu uzyskania sztabki tytanu lub stopu tytanu. Ta metoda może produkować kwalifikowane czyste sztabki tytanu z odpadami w postaci wiórów tytanowych do 100% czystych odpadów lub produkować kwalifikowane sztabki stopu tytanu z odpadami w postaci wiórów tytanowych do 90%; wymagane jest tylko jedno topienie na zimno wiązką elektronów i nie jest wymagane topienie wtórne ani trzeciorzędne.
5. Metoda topienia czystych sztabek tytanu i stopów tytanu
Metoda topienia czystych sztabek tytanu i stopów tytanu jest następująca: ważenie gąbczastego tytanu lub czystych dodatków stopowych, pośredniego stopu i gąbczastego tytanu, prasowanie gąbczastego tytanu lub mieszanych czystych dodatków stopowych, pośredniego stopu i gąbczastego tytanu w bloki elektrod, spawanie sprasowanych bloków elektrod w elektrody i użycie pieca z zimnym łożem wiązki elektronów do wykonania topienia wiązką elektronów na elektrodach w celu uzyskania czystych sztabek tytanu lub stopu tytanu o jednolitym składzie chemicznym; stopień próżni topienia w piecu z zimnym łożem wiązki elektronów jest niższy niż 6×10-2Pa, prędkość topienia wynosi 70~150 kg/h, a moc topienia wynosi 100~300 kW; czyste dodatki stopowe i stopy pośrednie stanowią 0%~20% całkowitej wagi sztabek stopu tytanu. Wytworzone sztabki tytanu i stopów tytanu mają jednorodny skład chemiczny, a ich struktura makroskopowa jest lepsza niż w przypadku sztabek wytwarzanych metodą topienia łukowego w próżni. Nie zawierają też wtrąceń o wysokiej temperaturze topnienia, takich jak TiN i WC.
6. Metoda topienia stopu tytanu zawierającego pierwiastki stopowe o wysokiej temperaturze topnienia
Przemysłowa metoda przygotowania wlewka ze stopu tytanu zawierającego pierwiastki stopowe o wysokiej temperaturze topnienia. Poprzez dobór surowców stopowych, użycie specjalnie zmontowanych bloków elektrod, użycie konwencjonalnej technologii topienia łukiem elektrycznym w próżni, dostosowanie prądu i napięcia trzech topienia, przygotowywany jest wlewek ze stopu tytanu zawierający pierwiastki stopowe o wysokiej temperaturze topnienia o jednolitym składzie chemicznym i bez wtrąceń. Metal o wysokiej temperaturze topnienia jest równomiernie rozłożony w elektrodzie, elektroda jest łatwa do przygotowania i tania, a parametry prądu i napięcia są rozsądne podczas topienia. Na podstawie tradycyjnej ścieżki procesu, tanie czyste płyty metalowe są używane zgodnie ze specjalną metodą montażu elektrody, zamiast dodawać drogie stopy pośrednie i inne czyste metale do stopów tytanu, wiele pieców do topienia łukiem elektrycznym w próżni jest używanych do topienia w celu uzyskania wlewków ze stopu tytanu zawierających pierwiastki stopowe o wysokiej temperaturze topnienia o jednolitym składzie, co jest odpowiednie do zastosowań przemysłowych.
7. Metoda przygotowania sztabki stopu tytanu TC4 poprzez topienie w piecu z zimnym trzonem wiązką elektronów
Metoda przygotowywania wlewków ze stopu tytanu TC4 poprzez topienie w piecu z zimnym trzonem wiązką elektronów jest następująca: gąbka tytanowa i ziarna aluminium są równomiernie mieszane, a następnie prasowane w bloki elektrod, które są spawane w elektrody, a następnie umieszczane w próżniowym piecu łukowym w celu jednorazowego stopienia w celu uzyskania stopu bazowego Ti-Al; stop bazowy Ti-Al jest kruszony na cząstki stopu bazowego Ti-Al; gąbka tytanowa, stop bazowy Al-V i cząstki stopu bazowego Ti-Al są równomiernie mieszane, a następnie prasowane w bloki elektrod, które są łączone w elektrody, a następnie umieszczane w piecu z zimnym trzonem wiązką elektronów w celu jednorazowego stopienia w celu uzyskania wlewków ze stopu tytanu TC4. Metoda ta polega na zastąpieniu ziaren aluminium stopem Ti-Al, zmniejsza ulatnianie się pierwiastków Al, poprawia stopień wykorzystania surowców i wydajność wykorzystania pieców z zimnym trzonem wiązką elektronów. Ponadto piec z zimnym trzonem wiązką elektronów stosowany do jednorazowego topienia ma większe zalety w zakresie redukcji kosztów przetwarzania materiałów tytanowych i poprawy wydajności produkcji, a także może poprawić czystość sztabek stopu tytanu i uzyskać sztabki wysokiej jakości.
