Koji su procesi uključeni u topljenje i livenje titanijumskih ingota?
Proces topljenja i livenja titanijumskih ingota uglavnom uključuje više faza kao što su rafiniranje sirovina, rafiniranje, priprema kalupa, spajanje elektroda, topljenje, livenje, hlađenje i čišćenje. Sljedeća su tri glavna procesa taljenja i procesa lijevanja titanovih ingota: doziranje, spajanje elektroda i uvod u livenje:
1. Rafiniranje sirovina:
Proces topljenja i livenja titanijumskih ingota počinje rafinacijom sirovina. Uopšteno govoreći, glavne sirovine su rude titanijuma, kao što su rutil, ilmenit, itd. Ove rude moraju da prođu kroz procese kao što su obogaćivanje rude i drobljenje da bi se ekstrahovao titanijum dioksid (TiO2) veće čistoće.
Dobijeni titan dioksid se rafinira u klorirani titanat visoke čistoće metodama kao što su atmosfera, rastvarač ili hemijska reakcija. Ovaj proces također uključuje niz odvajanja, prečišćavanja i kemijskih reakcija kako bi se osiguralo da konačni proizvod ima potrebnu čistoću. Titanijumska legura određuje udio elemenata legure prema sljedećim principima:
(1) Dozvoljeni opseg fluktuacije elemenata legure i sadržaja nečistoća i optimalni opseg sastava potreban da bi legura postigla optimalne performanse;
(2) način topljenja i broj vremena topljenja;
(3) Brzina gubitka sagorevanja i stopa isparavanja elemenata legure tokom procesa topljenja otpada u vakuumu;
(4) Metode adicije i fizička svojstva elemenata legure.
Uopšteno govoreći, za elemente sa velikom brzinom gubitka paljenja i lakim isparivanjem, njihove proporcije komponenti treba da budu blizu ili veće od gornje granice, dok za elemente koji su manje skloni gubitku isparavanja, njihove proporcije komponenti treba da budu u srednjem opsegu zahtevanih domet.
2. Inhibicija elektrodnih blokova
Priprema kalupa:
Priprema kalupa se odnosi na pripremu kalupa za livenje, odnosno konačni oblik titanijumskog ingota. To obično uključuje korištenje posebnih pješčanih kalupa ili drugih materijala otpornih na visoke temperature za pripremu odgovarajućeg kalupa za oblik konačnog proizvoda. Glavni zahtjevi za elektrode za topljenje potrošnog materijala su:
(1) Dovoljna snaga;
(2) Dovoljna provodljivost;
(3) Pravost;
(4) Elementi legure u elektrodi su razumno raspoređeni;
(5) Bez vlage i zagađenja.
Postoje dvije metode za pripremu integralnih elektroda: presovanje (također podijeljeno na vertikalno presovanje i horizontalno prešanje) i ekstruzija (također podijeljeno na horizontalno i vertikalno). Metoda koja se češće koristi je metoda supresije.
Gustoća elektrodnog bloka je povezana sa presovanom sirovinom. Uopšteno govoreći, gustina elektrodnog bloka mora biti veća od 3,2 g/cm3 da bi se ispunili zahtjevi za topljenje. Obično se koristi presa sa pritiskom od 300 do 500 MPa.
Zavarivanje sklopa elektroda je sklapanje i zavarivanje presovanih blokova jedne elektrode u elektrode potrebnog poprečnog presjeka i dužine za topljenje potrošnog luka. Zavarivanje plazmom zaštićeno argonom, zavarivanje plazmom u vakuumu i zavarivanje elektronskim snopom se često koriste u industriji. Kako bi se spriječilo miješanje inkluzija visoke specifične težine, zavarivanje volframovim lukom se općenito ne koristi. Čistoća gasa argona za zavarivanje je 99,99%.
3. Period od početka napajanja električnom energijom do završetka cijelog topljenja punjenja (osim čvrstog lučnog mosta iznad rastopljenog bazena) naziva se faza topljenja punjenja.
U ranoj fazi topljenja, specifični otpor novododatog naboja je velik, elektrode su u direktnom kontaktu sa punjenjem, a punjenje se zagrijava otpornom toplinom naboja. U ovom trenutku, ulazna struja je mala, ali relativno stabilna, a zagrijavanje otpornika dominira tokom ovog perioda. Ali to nije dugo trajalo. Kada se naboj ispod elektrode topi da bi se formirala tri "otopljena bazena u lončiću", toplota luka se stvara između elektroda i "rastopljenog bazena u lončiću", zagrijavajući punjenje, a rastopljeni bazen se postepeno širi prema van dok se tri elektrode ne povežu. "Big Melt Pool". Prilikom prelaska iz "taljenog bazena" u "veliku rastopljenu bazenu", zbog redukcije neotopljenog materijala peći, njegov specifični otpor postepeno postaje manji, pa se otporna toplina materijala peći postepeno smanjuje; i toplina luka između elektrode i "rastopljenog bazena u lončiću" Udio izlazne snage se postepeno povećava. Otprilike pola sata od početka topljenja, toplina luka postaje dominantna. Navedeni "prijelazni period" je nestabilan period topljenja troske sa visokim sadržajem titana. Prvo, zato što se otpor linije kroz koju prolazi struja (elektroda → bazen lončića → neotopljeni materijal peći → bazen lončića → elektroda) mijenja s vremenom; drugo, čvrsti materijal iznad "baze u lončiću" često se urušava u rastopljeni bazen, izazivajući burne reakcije, uzrokuje ključanje šljake. Štaviše, ovaj fenomen "kolapsa materijala - šljake" je nepravilan.
