La production industrielle de titane et d'alliages de titane, qu'il s'agisse d'électrodes consommables refondues ou de billettes forgées, ou de pièces moulées de forme spéciale, est principalement obtenue par fusion à l'arc sous vide avec électrode consommable. Avec le développement et les progrès de la technologie moderne, la fusion du titane et des alliages de titane, y compris la fusion à l'arc sous vide avec électrode consommable, a développé de nouvelles technologies avancées. Les technologies représentatives de ces dernières années sont les suivantes :
1. Procédé de préparation d'électrodes pour la fusion consommable sous vide d'alliages de titane avec ajout direct de métaux à point de fusion élevé
Sur la base de la préparation conventionnelle d'électrodes pour la fusion à l'arc consommable sous vide d'alliages de titane, le procédé de soudage d'électrodes composé de blocs d'électrodes directement pressés avec certaines rainures et de tiges métalliques à point de fusion élevé adaptées à la forme des rainures du bloc d'électrodes peut être utilisé pour faire fondre des lingots de haute qualité avec une composition uniforme et sans ségrégation qui répondent aux exigences du calcul du rapport en sélectionnant un processus de fusion à l'arc consommable sous vide approprié.
2. Le processus de redémarrage de l'arc après une panne de courant lors de la fusion sous vide de consommables de titane et d'alliages de titane
Le processus de redémarrage de l'arc après une panne de courant pendant la fusion sous vide de consommables de titane et d'alliages de titane comprend les étapes suivantes : lorsque l'arc est redémarré après l'interruption de la fusion, le courant de fusion est rapidement augmenté à 75-80% du courant de fusion normal, et le courant de fusion est maintenu à ce moment-là ; lorsque le bord du bain de fusion atteint la paroi du creuset, il est maintenu pendant 2-3 minutes, puis le courant de fusion à ce moment-là est rapidement augmenté jusqu'au courant de fusion normal. L'avantage de ce procédé est que le temps total de démarrage de l'arc est considérablement raccourci, l'espace entre le lingot et la paroi du creuset après le rétrécissement du volume de refroidissement et la cavité de rétrécissement interne formée par le refroidissement et la solidification du lingot est évitée : lorsque le courant de fusion atteint 75 à 80 % du courant de fusion normal, le courant de fusion est maintenu pendant un certain temps, de sorte que la vitesse de fusion de l'électrode et du bain de fusion solidifié peut être contrôlée avec plus de précision, et une grande quantité de liquide fondu est évitée de s'écouler instantanément dans l'espace entre le lingot et la paroi du creuset, ou de provoquer des défauts de fermeture à froid.
3. Méthode de fusion et de recyclage des déchets de blocs de titane pur
La méthode de fusion et de recyclage des déchets de blocs de titane pur utilise un four à sole froide à faisceau d'électrons avec 6 canons à électrons, charge les matières premières des composants sélectionnés dans le chargeur du four à sole froide à faisceau d'électrons, fait fondre, puis refroidit le lingot obtenu hors du four pour obtenir le produit fini. Cette méthode utilise directement des matériaux recyclés TA1 pour la fusion, évitant le broyage des déchets, le pressage des blocs d'électrodes et le soudage des électrodes. La fusion d'un seul lingot peut faire fondre 9 barres d'un poids total d'environ 6,5 tonnes par jour, et la fusion de deux lingots peut faire fondre 18 barres d'un poids total d'environ 13 tonnes par jour, ce qui améliore considérablement l'efficacité et la vitesse de recyclage.
4. Procédé de fusion et de recyclage en lit froid par faisceau d'électrons pour les déchets de titane et d'alliages de titane sous forme de copeaux
Procédé de fusion et de recyclage de déchets de titane et d'alliage de titane en lit froid par faisceau d'électrons, le procédé est le suivant : selon la composition du titane et de l'alliage de titane fondus, peser les déchets de titane pur en lit froid, ou peser un ou deux déchets de titane pur en lit froid et les mélanger avec du titane spongieux et des éléments additifs d'alliage pur et/ou des alliages intermédiaires, la quantité de déchets de titane pur et d'alliage de titane en lit froid ajoutée au mélange est de 10 % à 90 % en pourcentage massique ; puis le presser dans un bloc d'électrodes, et utiliser un four de fusion à lit froid par faisceau d'électrons pour effectuer une fusion à lit froid par faisceau d'électrons sur le bloc d'électrodes pour obtenir un lingot de titane ou d'alliage de titane. Ce procédé peut produire des lingots de titane pur qualifiés contenant jusqu'à 100 % de déchets de titane pur en lit froid, ou produire des lingots d'alliage de titane qualifiés contenant jusqu'à 90 % de déchets de titane et d'alliage de titane en lit froid ; une seule fusion à lit froid par faisceau d'électrons est nécessaire, et aucune fusion secondaire ou tertiaire n'est requise.
5. Méthode de fusion de lingots de titane et d'alliages de titane propres
Français La méthode de fusion des lingots de titane et d'alliage de titane propres est la suivante : peser l'éponge de titane ou les éléments additifs d'alliage pur, l'alliage intermédiaire et l'éponge de titane, presser l'éponge de titane ou les éléments additifs d'alliage pur mélangés, l'alliage intermédiaire et l'éponge de titane dans des blocs d'électrodes, souder les blocs d'électrodes pressés dans des électrodes, et utiliser un four à lit froid à faisceau d'électrons pour effectuer la fusion à lit froid à faisceau d'électrons sur les électrodes pour obtenir des lingots de titane ou d'alliage de titane propres avec une composition chimique uniforme ; le degré de vide de fusion de la fusion à lit froid à faisceau d'électrons est inférieur à 6×10-2Pa, la vitesse de fusion est de 70~150kg/h, et la puissance de fusion est de 100~300kw ; les éléments additifs d'alliage pur et les alliages intermédiaires représentent 0%~20% du poids total des lingots d'alliage de titane. Les lingots de titane et d'alliage de titane produits ont une composition chimique uniforme et la structure macroscopique des lingots est meilleure que celle des lingots de fusion à arc consommables sous vide, et il n'y a pas d'inclusions à point de fusion élevé telles que TiN et WC.
6. Procédé de fusion d'un alliage de titane contenant des éléments d'alliage à point de fusion élevé
Procédé de préparation industrielle de lingots d'alliage de titane contenant des éléments d'alliage à point de fusion élevé. En sélectionnant des matières premières d'alliage, en utilisant des blocs d'électrodes spécialement assemblés, en utilisant la technologie de fusion à arc consommable sous vide classique, en ajustant le courant et la tension de trois fusions, un lingot d'alliage de titane contenant des éléments d'alliage à point de fusion élevé avec une composition chimique uniforme et sans inclusions est préparé. Le métal à point de fusion élevé est réparti uniformément dans l'électrode consommable, l'électrode consommable est facile à préparer et peu coûteuse, et les paramètres de courant et de tension sont raisonnables pendant la fusion. Sur la base de la voie de traitement traditionnelle, des plaques de métal pur à faible coût sont utilisées conformément à une méthode d'assemblage d'électrode consommable spécifique, au lieu d'ajouter des alliages intermédiaires coûteux et d'autres métaux purs aux alliages de titane, plusieurs fours de fusion à arc consommable sous vide sont utilisés pour la fusion afin d'obtenir des lingots d'alliage de titane contenant des éléments d'alliage à point de fusion élevé avec une composition uniforme, qui convient aux applications industrielles.
7. Procédé de préparation d'un lingot d'alliage de titane TC4 par fusion au four à sole froide à faisceau d'électrons
Français Le procédé de préparation d'un lingot d'alliage de titane TC4 par fusion dans un four à sole froide à faisceau d'électrons est le suivant : l'éponge de titane et les grains d'aluminium sont mélangés uniformément puis pressés dans des blocs d'électrodes, qui sont soudés en électrodes puis placés dans un four à arc consommable sous vide pour une fusion unique afin d'obtenir un alliage maître Ti-AI ; l'alliage maître Ti-Al est broyé en particules d'alliage maître Ti-Al ; l'éponge de titane, l'alliage maître Al-V et les particules d'alliage maître Ti-Al sont mélangés uniformément puis pressés dans des blocs d'électrodes, qui sont épissés en électrodes puis placés dans un four à sole froide à faisceau d'électrons pour une fusion unique afin d'obtenir un lingot d'alliage de titane TC4. Cette méthode remplace les grains d'aluminium par un alliage maître Ti-Al, réduit la volatilisation des éléments Al, améliore le taux d'utilisation des matières premières et l'efficacité d'utilisation des fours à sole froide à faisceau d'électrons, et le four à sole froide à faisceau d'électrons utilisé pour la fusion unique présente des avantages plus importants en réduisant le coût de traitement des matériaux en titane et en améliorant l'efficacité de la production, et peut améliorer la propreté des lingots d'alliage de titane et obtenir des lingots de haute qualité.
