Промышленное производство титана и титановых сплавов, будь то переплавленные расходуемые электроды или кованые заготовки, или отливки специальной формы, в основном осуществляется методом вакуумной дуговой плавки расходуемым электродом. С развитием и прогрессом современных технологий плавка титана и титановых сплавов, включая вакуумную дуговую плавку расходуемым электродом, разработала несколько новых передовых технологий. Представительными технологиями последних лет являются следующие:
1. Способ изготовления электродов для вакуумной плавки титановых сплавов с прямой добавкой тугоплавких металлов
На основе традиционной подготовки электродов для вакуумной дуговой плавки титановых сплавов, метод сварки электродами, состоящими из непосредственно прессованных электродных блоков с определенными канавками и стержней из тугоплавкого металла, подходящих к форме канавок электродных блоков, позволяет выплавлять высококачественные слитки с однородным составом и без сегрегации, отвечающие требованиям расчета соотношения, путем выбора подходящего процесса вакуумной дуговой плавки.
2. Процесс повторного зажигания дуги после отключения электропитания при вакуумной плавке титана и титановых сплавов
Процесс повторного зажигания дуги после отключения питания при вакуумной плавке титана и титановых сплавов включает в себя следующие этапы: при повторном зажигании дуги после прерывания плавки ток плавки быстро увеличивают до 75-80% от нормального тока плавки, и в это время поддерживают ток плавки; когда край расплавленной ванны достигает стенки тигля, его поддерживают в течение 2-3 минут, и затем ток плавки в это время быстро увеличивают до нормального тока плавки. Преимущество этого процесса заключается в том, что общее время зажигания дуги значительно сокращается, зазор между слитком и стенкой тигля после охлаждения уменьшается, а внутренняя усадочная полость, образующаяся при охлаждении и затвердевании слитка, исключается: когда ток плавления достигает 75–80 % от нормального тока плавления, ток плавления поддерживается в течение определенного периода времени, благодаря чему можно точнее контролировать скорость плавления электрода и затвердевшей ванны расплава, а также предотвращается мгновенное попадание большого количества расплавленной жидкости в зазор между слитком и стенкой тигля или возникновение дефектов холодного затвора.
3. Метод плавки и переработки отходов чистого титанового блока
Метод плавки и переработки отходов чистого титанового блока использует электронно-лучевую печь с холодным подом с 6 электронными пушками, загружает сырье выбранных компонентов в питатель электронно-лучевой печи с холодным подом, плавит, а затем охлаждает полученный слиток из печи для получения готового продукта. Этот метод напрямую использует переработанные материалы TA1 для плавки, избегая дробления отходов, прессования электродных блоков и сварки электродов. Плавка одного слитка может расплавить 9 слитков общим весом около 6,5 тонн в день, а плавка двух слитков может расплавить 18 слитков общим весом около 13 тонн в день, что значительно повышает эффективность и скорость переработки.
4. Метод электронно-лучевой плавки в холодном слое и переработки стружкообразных отходов титана и титановых сплавов
Метод плавки и переработки стружкообразных отходов титана и титановых сплавов с помощью электронного луча, процесс следующий: в соответствии с составом расплавленного титана и титанового сплава взвешивают отходы в виде стружки чистого титана или взвешивают один или два вида отходов в виде стружки чистого титана и отходов в виде стружки титанового сплава и смешивают их с губчатым титаном и присадочными элементами чистого сплава и/или промежуточными сплавами, количество отходов в виде стружки чистого титана и титанового сплава, добавленных в смесь, составляет 10% ~ 90% по массе; затем прессуют его в электродный блок и используют плавильную печь с электронным лучом для выполнения плавки в холодном слое на электродном блоке, чтобы получить слиток титана или титанового сплава. Этот метод позволяет производить слитки чистого титана с содержанием стружки до 100% чистого титана или производить слитки титанового сплава с содержанием стружки до 90% титана и титанового сплава; требуется только одна плавка в холодном слое электронным лучом, и не требуется вторичной или третичной плавки.
5. Метод плавки чистых слитков титана и титановых сплавов
Метод плавки чистых слитков титана и титановых сплавов заключается в следующем: взвешивают губчатый титан или чистые примеси сплава, промежуточный сплав и губчатый титан, прессуют губчатый титан или смешанные чистые примеси сплава, промежуточный сплав и губчатый титан в электродные блоки, сваривают прессованные электродные блоки в электроды и используют электронно-лучевую печь с холодным слоем для выполнения электронно-лучевой плавки с холодным слоем на электродах для получения чистых слитков титана или титановых сплавов с однородным химическим составом; степень вакуума плавки электронно-лучевой плавки с холодным слоем ниже 6×10-2Па, скорость плавки составляет 70~150 кг/ч, а мощность плавки составляет 100~300 кВт; чистые примеси сплава и промежуточные сплавы составляют 0%~20% от общего веса слитков титанового сплава. Получаемые слитки титана и титановых сплавов имеют однородный химический состав, а макроскопическая структура слитков лучше, чем у слитков, полученных вакуумной дуговой плавкой, и в них отсутствуют высокоплавкие включения, такие как TiN и WC.
6. Метод плавки титанового сплава, содержащего тугоплавкие легирующие элементы
Промышленный способ приготовления слитка титанового сплава, содержащего легирующие элементы с высокой температурой плавления. Выбирая сырье для сплава, используя специально собранные электродные блоки, используя обычную технологию вакуумной плавильной дуги, регулируя ток и напряжение трех плавок, готовится слиток титанового сплава, содержащий легирующие элементы с высокой температурой плавления с однородным химическим составом и без включений. Высокоплавкий металл равномерно распределяется в расходуемом электроде, расходуемый электрод прост в приготовлении и имеет низкую стоимость, а параметры тока и напряжения являются разумными во время плавки. На основе традиционного технологического маршрута используются недорогие чистые металлические пластины в соответствии с определенным методом сборки расходуемого электрода, вместо добавления дорогих промежуточных сплавов и других чистых металлов в титановые сплавы, несколько вакуумных плавильных дуговых плавильных печей используются для плавки, чтобы получить слитки титанового сплава, содержащие легирующие элементы с высокой температурой плавления с однородным составом, что подходит для промышленного применения.
7. Способ получения слитка титанового сплава ТС4 методом электронно-лучевой плавки в печи с холодным подом
Способ приготовления слитка титанового сплава TC4 методом электронно-лучевой плавки в печи с холодным подом заключается в следующем: титановую губку и алюминиевые бобы равномерно смешивают, а затем прессуют в электродные блоки, которые сваривают в электроды, а затем помещают в вакуумную дуговую печь с расходуемым электродом для одноразовой плавки, чтобы получить лигатурный сплав Ti-AI; лигатурный сплав Ti-Al измельчают до частиц лигатуры Ti-Al; титановую губку, лигатурный сплав Al-V и частицы лигатуры Ti-Al равномерно смешивают, а затем прессуют в электродные блоки, которые сращивают в электроды, а затем помещают в электронно-лучевую печь с холодным подом для одноразовой плавки, чтобы получить слиток титанового сплава TC4. Этот метод заменяет алюминиевые бобы лигатурой Ti-Al, снижает улетучивание элементов Al, повышает коэффициент использования сырья и эффективность использования электронно-лучевых печей с холодным подом, а электронно-лучевая печь с холодным подом, используемая для одноразовой плавки, имеет более весомые преимущества в снижении стоимости обработки титановых материалов и повышении эффективности производства, а также может улучшить чистоту слитков титанового сплава и получить высококачественные слитки.
