A produção industrial de titânio e ligas de titânio, sejam eletrodos consumíveis refundidos ou tarugos forjados, ou peças fundidas de formato especial, é obtida principalmente por meio de fusão a arco de eletrodo consumível a vácuo. Com o desenvolvimento e o progresso da tecnologia moderna, a fusão de titânio e ligas de titânio, incluindo fusão a arco de eletrodo consumível a vácuo, desenvolveu algumas novas tecnologias avançadas. As tecnologias representativas nos últimos anos são as seguintes:
1. Método de preparação de eletrodos para fusão de ligas de titânio consumíveis a vácuo com adição direta de metais de alto ponto de fusão
Com base na preparação convencional de eletrodos para fusão a arco consumível a vácuo de ligas de titânio, o método de soldagem de eletrodos compostos de blocos de eletrodos prensados diretamente com certas ranhuras e hastes de metal de alto ponto de fusão adequadas ao formato das ranhuras do bloco de eletrodos pode ser usado para fundir lingotes de alta qualidade com composição uniforme e sem segregação que atendem aos requisitos do cálculo da razão, selecionando um processo adequado de fusão a arco consumível a vácuo.
2. O processo de reinicialização do arco após falha de energia durante a fusão de consumíveis a vácuo de titânio e ligas de titânio
O processo de reinicialização do arco após falha de energia durante a fusão de consumíveis a vácuo de titânio e ligas de titânio inclui as seguintes etapas: quando o arco é reiniciado após a fusão ser interrompida, a corrente de fusão é rapidamente aumentada para 75-80% da corrente de fusão normal, e a corrente de fusão é mantida neste momento; quando a borda da poça de fusão atinge a parede do cadinho, ela é mantida por 2-3 minutos, e então a corrente de fusão neste momento é rapidamente aumentada para a corrente de fusão normal. A vantagem desse processo é que o tempo total de início do arco é bastante reduzido, a lacuna entre o lingote e a parede do cadinho diminui após o volume de resfriamento e a cavidade de contração interna formada pelo resfriamento e solidificação do lingote é evitada: quando a corrente de fusão atinge 75~80% da corrente de fusão normal, a corrente de fusão é mantida por um período de tempo, de modo que a velocidade de fusão do eletrodo e da poça de fusão solidificada podem ser controladas com mais precisão, e uma grande quantidade de líquido fundido é evitada de fluir para a lacuna entre o lingote e a parede do cadinho instantaneamente, ou causar defeitos de fechamento a frio.
3. Método de fusão e reciclagem de resíduos de blocos de titânio puro
O método de fusão e reciclagem de resíduos de bloco de titânio puro usa um forno de soleira fria de feixe de elétrons com 6 canhões de elétrons, carrega as matérias-primas dos componentes selecionados no alimentador do forno de soleira fria de feixe de elétrons, derrete e, em seguida, resfria o lingote obtido para fora do forno para obter o produto acabado. Este método usa diretamente materiais reciclados TA1 para fusão, evitando o esmagamento de materiais residuais, prensagem de blocos de eletrodos e soldagem de eletrodos. A fusão de lingote único pode derreter 9 barras com um peso total de cerca de 6,5 toneladas por dia, e a fusão de lingote duplo pode derreter 18 barras com um peso total de cerca de 13 toneladas por dia, o que melhora muito a eficiência e a velocidade da reciclagem.
4. Método de fusão e reciclagem em leito frio por feixe de elétrons para resíduos semelhantes a cavacos de titânio e ligas de titânio
O método de fusão e reciclagem de leito frio por feixe de elétrons para resíduos semelhantes a cavacos de titânio e ligas de titânio, o processo é: de acordo com a composição do titânio fundido e da liga de titânio, pesar resíduos semelhantes a cavacos de titânio puros ou pesar um ou dois resíduos semelhantes a cavacos de titânio puro e resíduos semelhantes a cavacos de ligas de titânio e misturá-los com elementos aditivos de titânio esponja e ligas puras e/ou ligas intermediárias, a quantidade de titânio puro e resíduos semelhantes a cavacos de ligas de titânio adicionados à mistura é de 10% a 90% em porcentagem de massa; em seguida, pressione-o em um bloco de eletrodos e use um forno de fusão de leito frio por feixe de elétrons para realizar uma fusão de leito frio por feixe de elétrons no bloco de eletrodos para obter um lingote de titânio ou liga de titânio. Este método pode produzir lingotes de titânio puro qualificados com até 100% de resíduos semelhantes a cavacos de titânio puro ou produzir lingotes de liga de titânio qualificados com até 90% de titânio e resíduos semelhantes a cavacos de ligas de titânio; apenas uma fusão de leito frio por feixe de elétrons é necessária e nenhuma fusão secundária ou terciária é necessária.
5. Método de fusão de lingotes de titânio limpo e ligas de titânio
O método de fusão de lingotes de titânio limpo e liga de titânio é o seguinte: pesar titânio esponja ou elementos aditivos de liga pura, liga intermediária e titânio esponja, prensar titânio esponja ou os elementos aditivos de liga pura mista, liga intermediária e titânio esponja em blocos de eletrodos, soldar os blocos de eletrodos prensados em eletrodos e usar um forno de leito frio de feixe de elétrons para realizar a fusão de leito frio de feixe de elétrons nos eletrodos para obter lingotes de titânio limpo ou liga de titânio com composição química uniforme; o grau de vácuo de fusão da fusão de leito frio de feixe de elétrons é menor que 6×10-2Pa, a velocidade de fusão é de 70~150kg/h e a potência de fusão é de 100~300kw; os elementos aditivos de liga pura e ligas intermediárias são 0%~20% do peso total dos lingotes de liga de titânio. Os lingotes de titânio e ligas de titânio produzidos têm composição química uniforme, e a estrutura macroscópica dos lingotes é melhor do que a dos lingotes de fusão a arco consumíveis a vácuo, e não há inclusões de alto ponto de fusão, como TiN e WC.
6. Método de fusão de liga de titânio contendo elementos de liga de alto ponto de fusão
Método de preparação industrial de lingote de liga de titânio contendo elementos de liga de alto ponto de fusão. Selecionando matérias-primas de liga, usando blocos de eletrodos especialmente montados, usando tecnologia convencional de fusão a arco consumível a vácuo, ajustando a corrente e a voltagem de três fusões, um lingote de liga de titânio contendo elementos de liga de alto ponto de fusão com composição química uniforme e sem inclusões é preparado. O metal de alto ponto de fusão é distribuído uniformemente no eletrodo consumível, o eletrodo consumível é fácil de preparar e de baixo custo, e os parâmetros de corrente e voltagem são razoáveis durante a fusão. Com base na rota de processo tradicional, placas de metal puro de baixo custo são usadas de acordo com um método específico de montagem de eletrodo consumível, em vez de adicionar ligas intermediárias caras e outros metais puros às ligas de titânio, vários fornos de fusão a arco consumível a vácuo são usados para fusão para obter lingotes de liga de titânio contendo elementos de liga de alto ponto de fusão com composição uniforme, o que é adequado para aplicações industriais.
7. Método para preparar lingote de liga de titânio TC4 por fusão em forno de soleira fria com feixe de elétrons
O método para preparar lingotes de liga de titânio TC4 por fusão em forno de soleira fria por feixe de elétrons é o seguinte: a esponja de titânio e os grãos de alumínio são misturados uniformemente e então prensados em blocos de eletrodos, que são soldados em eletrodos e então colocados em um forno de arco consumível a vácuo para fusão única para obter a liga mestre Ti-AI; a liga mestre Ti-Al é triturada em partículas de liga mestre Ti-Al; a esponja de titânio, a liga mestre Al-V e as partículas de liga mestre Ti-Al são misturadas uniformemente e então prensadas em blocos de eletrodos, que são emendados em eletrodos e então colocados em um forno de soleira fria por feixe de elétrons para fusão única para obter lingotes de liga de titânio TC4. Este método substitui grãos de alumínio por liga mestre Ti-Al, reduz a volatilização de elementos Al, melhora a taxa de utilização de matérias-primas e a eficiência de uso de fornos de soleira fria de feixe de elétrons, e o forno de soleira fria de feixe de elétrons usado para fusão única tem vantagens mais fortes na redução do custo de processamento de materiais de titânio e na melhoria da eficiência da produção, e pode melhorar a limpeza de lingotes de liga de titânio e obter lingotes de alta qualidade.
