¿Cuáles son los procesos involucrados en la fusión y fundición de lingotes de titanio?
El proceso de fusión y fundición de lingotes de titanio incluye principalmente múltiples etapas, como refinación de materias primas, refinación, preparación de moldes, agrupación de electrodos, fundición, fundición, enfriamiento y limpieza. Los siguientes son los tres procesos principales del proceso de fundición y fundición de lingotes de titanio: procesamiento por lotes, agrupación de electrodos e introducción de la fundición:
1. Refinación de materias primas:
El proceso de fusión y fundición de lingotes de titanio comienza con el refinado de las materias primas. En términos generales, las principales materias primas son minerales de titanio, como rutilo, ilmenita, etc. Estos minerales deben pasar por procesos como el beneficio y la trituración del mineral para extraer dióxido de titanio (TiO2) con mayor pureza.
El dióxido de titanio obtenido se refina hasta obtener titanato clorado de alta pureza mediante métodos como la atmósfera, el disolvente o la reacción química. Este proceso también implica una serie de separaciones, purificaciones y reacciones químicas para asegurar que el producto final tenga la pureza requerida. La aleación de titanio determina la proporción de elementos de aleación según los siguientes principios:
(1) El rango de fluctuación permitido de los elementos de aleación y el contenido de impurezas y el rango de composición óptima requerido para que la aleación obtenga un rendimiento óptimo;
(2) Método de fundición y número de tiempos de fundición;
(3) La tasa de pérdida por combustión y la tasa de evaporación de los elementos de aleación durante el proceso de fundición de residuos al vacío;
(4) Métodos de adición y propiedades físicas de los elementos de aleación.
En términos generales, para elementos con alta tasa de pérdida por ignición y fácil volatilización, las proporciones de sus componentes deben estar cerca o exceder el límite superior, mientras que para elementos que son menos propensos a pérdidas por volatilización, las proporciones de sus componentes deben estar en el rango medio del requerido. rango.
2. Inhibición de bloques de electrodos.
Preparación del molde:
La preparación del molde se refiere a la preparación del molde para la fundición, es decir, la forma final del lingote de titanio. Normalmente, esto implica el uso de moldes de arena especiales u otros materiales resistentes a altas temperaturas para preparar el molde adecuado para la forma del producto final. Los principales requisitos para electrodos en fundición de consumibles son:
(1) Fuerza suficiente;
(2) Conductividad suficiente;
(3) Rectitud;
(4) Los elementos de aleación del electrodo están razonablemente distribuidos;
(5) Libre de humedad y contaminación.
Existen dos métodos para preparar electrodos integrales: prensado (también dividido en prensado vertical y prensado horizontal) y extrusión (también dividido en horizontal y vertical). El método más utilizado es el método de supresión.
La densidad del bloque de electrodos está relacionada con la materia prima prensada. En términos generales, la densidad del bloque de electrodos debe ser superior a 3,2 g/cm3 para cumplir con los requisitos de fusión. Generalmente se utiliza una prensa con una presión de 300 a 500MPa.
La soldadura de ensamblaje de electrodos consiste en ensamblar y soldar bloques de electrodos individuales prensados en electrodos de la sección transversal y longitud requeridas para la fusión del arco consumible. En la industria se utilizan a menudo la soldadura por plasma con protección de argón, la soldadura por plasma al vacío y la soldadura por haz de electrones. Para evitar la mezcla de inclusiones de alto peso específico, generalmente no se utiliza soldadura por arco de tungsteno. La pureza del gas argón para soldar es del 99,99%.
3. El período desde el inicio del suministro de energía hasta la finalización de toda la fusión de la carga (excepto el puente de arco sólido sobre la piscina fundida) se denomina etapa de fusión de la carga.
En la etapa inicial de fundición, la resistencia específica de la carga recién agregada es grande, los electrodos están en contacto directo con la carga y la carga se calienta mediante el calor de resistencia de la carga. En este momento, la corriente de entrada es pequeña pero relativamente estable y el calentamiento por resistencia domina durante este período. Pero no duró mucho. Cuando la carga debajo del electrodo se funde para formar tres "charcos fundidos del crisol", se genera calor de arco entre los electrodos y el "charco fundido del crisol", calentando la carga, y el charco fundido se expande gradualmente hacia afuera hasta que los tres electrodos están conectados. "Gran piscina de fusión". Durante la transición del "piso fundido del crisol" al "piso fundido grande", debido a la reducción del material del horno no fundido, su resistencia específica se vuelve gradualmente menor, por lo que el calor de resistencia del material del horno disminuye gradualmente; y el calor del arco entre el electrodo y el "piso fundido del crisol" La proporción de salida aumenta gradualmente. Aproximadamente media hora después del inicio de la fusión, el calor del arco se vuelve dominante. El "período de transición" mencionado anteriormente es un período inestable de fusión de escoria con alto contenido de titanio. En primer lugar, porque la resistencia de la línea por la que pasa la corriente (electrodo → piscina de crisol → material del horno no fundido → piscina de crisol → electrodo) cambia con el tiempo; en segundo lugar, el material sólido sobre el "piscina de crisol" a menudo colapsa en la piscina fundida, provocando reacciones violentas y provocando que la escoria hierva. Además, este fenómeno de "colapso del material-ebullición de la escoria" es irregular.
