La producción industrial de titanio y aleaciones de titanio, ya sean electrodos consumibles refundidos o palanquillas forjadas o piezas fundidas con formas especiales, se obtiene principalmente mediante la fusión por arco de electrodos consumibles al vacío. Con el desarrollo y el progreso de la tecnología moderna, la fusión de titanio y aleaciones de titanio, incluida la fusión por arco de electrodos consumibles al vacío, ha desarrollado algunas nuevas tecnologías avanzadas. Las tecnologías representativas en los últimos años son las siguientes:
1. Método de preparación de electrodos para la fusión consumible al vacío de aleaciones de titanio con adición directa de metales de alto punto de fusión.
Basado en la preparación convencional de electrodos para la fusión por arco consumible al vacío de aleaciones de titanio, el método de soldadura de electrodos compuestos de bloques de electrodos prensados directamente con ciertas ranuras y varillas de metal de alto punto de fusión adecuadas para la forma de las ranuras del bloque de electrodos se puede utilizar para fundir lingotes de alta calidad con una composición uniforme y sin segregación que cumplan con los requisitos del cálculo de la relación seleccionando un proceso de fusión por arco consumible al vacío adecuado.
2. El proceso de reinicio del arco después de un corte de energía durante la fusión al vacío de consumibles de titanio y aleaciones de titanio.
El proceso de reinicio del arco después de un corte de energía durante la fusión de consumibles al vacío de titanio y aleaciones de titanio incluye los siguientes pasos: cuando se reinicia el arco después de interrumpirse la fusión, la corriente de fusión aumenta rápidamente al 75-80% de la corriente de fusión normal, y la corriente de fusión se mantiene en este momento; cuando el borde del baño de fusión llega a la pared del crisol, se mantiene durante 2-3 minutos, y luego la corriente de fusión en este momento aumenta rápidamente a la corriente de fusión normal. La ventaja de este proceso es que el tiempo total de inicio del arco se acorta en gran medida, el espacio entre el lingote y la pared del crisol después de que se contrae el volumen de enfriamiento y se evita la cavidad de contracción interna formada por el enfriamiento y la solidificación del lingote: cuando la corriente de fusión alcanza el 75 ~ 80% de la corriente de fusión normal, la corriente de fusión se mantiene durante un período de tiempo, de modo que la velocidad de fusión del electrodo y el baño fundido solidificado se pueden controlar con mayor precisión, y se evita que una gran cantidad de líquido fundido fluya hacia el espacio entre el lingote y la pared del crisol instantáneamente, o que cause defectos de cierre en frío.
3. Método de fusión y reciclaje de desechos de bloques de titanio puro
El método de fusión y reciclaje de desechos de bloques de titanio puro utiliza un horno de solera fría con haz de electrones con 6 cañones de electrones, carga las materias primas de los componentes seleccionados en el alimentador del horno de solera fría con haz de electrones, funde y luego enfría el lingote obtenido fuera del horno para obtener el producto terminado. Este método utiliza directamente materiales reciclados TA1 para la fusión, evitando el aplastamiento de materiales de desecho, el prensado de bloques de electrodos y la soldadura de electrodos. La fusión de un solo lingote puede fundir 9 barras con un peso total de aproximadamente 6,5 toneladas por día, y la fusión de dos lingotes puede fundir 18 barras con un peso total de aproximadamente 13 toneladas por día, lo que mejora en gran medida la eficiencia y la velocidad del reciclaje.
4. Método de reciclado y fusión en lecho frío con haz de electrones para desechos similares a virutas de titanio y aleaciones de titanio
El método de reciclaje y fusión en lecho frío con haz de electrones para desechos de titanio y aleación de titanio en forma de viruta, el proceso es el siguiente: de acuerdo con la composición del titanio fundido y la aleación de titanio, se pesan los desechos de titanio puro en forma de viruta, o se pesan uno o dos desechos de titanio puro en forma de viruta y desechos de aleación de titanio en forma de viruta y se mezclan con elementos aditivos de titanio y aleación pura esponjados y/o aleaciones intermedias, la cantidad de desechos de titanio puro y aleación de titanio en forma de viruta que se agrega a la mezcla es del 10%~90% en porcentaje de masa; luego se presiona en un bloque de electrodos y se utiliza un horno de fusión en lecho frío con haz de electrones para realizar una fusión en lecho frío con haz de electrones en el bloque de electrodos para obtener un lingote de titanio o aleación de titanio. Este método puede producir lingotes de titanio puro calificados con hasta un 100% de desechos de titanio puro en forma de viruta, o producir lingotes de aleación de titanio calificados con hasta un 90% de desechos de titanio y aleación de titanio en forma de viruta; solo se requiere una fusión en lecho frío con haz de electrones y no se requiere fusión secundaria o terciaria.
5. Método de fusión de lingotes de titanio y aleaciones de titanio limpios
El método de fusión de lingotes de titanio limpio y aleación de titanio es el siguiente: pesar titanio esponjoso o elementos aditivos de aleación pura, aleación intermedia y titanio esponjoso, presionar titanio esponjoso o los elementos aditivos de aleación pura mezclados, aleación intermedia y titanio esponjoso en bloques de electrodos, soldar los bloques de electrodos prensados en electrodos y utilizar un horno de lecho frío con haz de electrones para realizar la fusión en lecho frío con haz de electrones en los electrodos para obtener lingotes de titanio limpio o aleación de titanio con composición química uniforme; el grado de vacío de fusión de la fusión en lecho frío con haz de electrones es inferior a 6 × 10-2 Pa, la velocidad de fusión es de 7 0 ~ 150 kg/h y la potencia de fusión es de 100 ~ 300 kw; los elementos aditivos de aleación pura y las aleaciones intermedias son el 0% ~ 20% del peso total de los lingotes de aleación de titanio. Los lingotes de titanio y aleación de titanio producidos tienen una composición química uniforme, y la estructura macroscópica de los lingotes es mejor que la de los lingotes de fusión por arco consumibles al vacío, y no hay inclusiones de alto punto de fusión como TiN y WC.
6. Método de fusión de aleación de titanio que contiene elementos de aleación de alto punto de fusión.
Método de preparación industrial de lingotes de aleación de titanio que contienen elementos de aleación de alto punto de fusión. Mediante la selección de materias primas de aleación, utilizando bloques de electrodos especialmente ensamblados, utilizando tecnología convencional de fusión por arco de consumibles al vacío, ajustando la corriente y el voltaje de tres fusiones, se prepara un lingote de aleación de titanio que contiene elementos de aleación de alto punto de fusión con composición química uniforme y sin inclusiones. El metal de alto punto de fusión se distribuye uniformemente en el electrodo consumible, el electrodo consumible es fácil de preparar y de bajo costo, y los parámetros de corriente y voltaje son razonables durante la fusión. Sobre la base de la ruta de proceso tradicional, se utilizan placas de metal puro de bajo costo de acuerdo con un método de ensamblaje de electrodos consumibles específico, en lugar de agregar aleaciones intermedias costosas y otros metales puros a las aleaciones de titanio, se utilizan múltiples hornos de fusión por arco de consumibles al vacío para fundir para obtener lingotes de aleación de titanio que contienen elementos de aleación de alto punto de fusión con composición uniforme, que es adecuado para aplicaciones industriales.
7. Método para preparar lingotes de aleación de titanio TC4 mediante fusión en horno de solera fría con haz de electrones
El método para preparar lingotes de aleación de titanio TC4 mediante fusión en horno de solera fría con haz de electrones es el siguiente: la esponja de titanio y los granos de aluminio se mezclan uniformemente y luego se presionan en bloques de electrodos, que se sueldan en electrodos y luego se colocan en un horno de arco consumible al vacío para una fusión única para obtener la aleación maestra Ti-AI; la aleación maestra Ti-Al se tritura en partículas de aleación maestra Ti-Al; la esponja de titanio, la aleación maestra Al-V y las partículas de aleación maestra Ti-Al se mezclan uniformemente y luego se presionan en bloques de electrodos, que se empalman en electrodos y luego se colocan en un horno de solera fría con haz de electrones para una fusión única para obtener lingotes de aleación de titanio TC4. Este método reemplaza los granos de aluminio con aleación maestra Ti-Al, reduce la volatilización de los elementos Al, mejora la tasa de utilización de las materias primas y la eficiencia de uso de los hornos de solera fría con haz de electrones, y el horno de solera fría con haz de electrones utilizado para la fusión de una sola vez tiene ventajas más fuertes en la reducción del costo de procesamiento de los materiales de titanio y la mejora de la eficiencia de producción, y puede mejorar la limpieza de los lingotes de aleación de titanio y obtener lingotes de alta calidad.
