鈦錠熔鑄過程分為：配料，捆電極，熔鑄三個階段。從開始送電熔煉至爐料全部熔化(除熔池上方的固體拱橋外)完畢稱為爐料熔化階段。熔煉剛開始時，新加入的爐料比電阻較大，電極與爐料直接接觸，依靠爐料電阻熱加熱爐料，此時輸入電流雖小但比較穩(wěn)定，此段期間電阻熱占主導地位。但這段時間不長，當電極下方爐料熔化形成三個”坩蝸熔池”后，電極與”坩堝熔池”間產(chǎn)生電弧熱加熱爐料使熔池逐漸向外擴張，直至形成一個溝通三電極的”大熔池”。從”坩堝熔池”向”大熔池”的過渡期間，由于未熔化爐料部分被還原，其比電阻逐漸變小，所以爐料電阻熱逐漸減少；而電極與”坩堝熔池”間的電弧熱所出比例逐漸上升。從www.nmware.com熔煉開始經(jīng)過約半小時后電弧熱便占主導地位。上述的”過渡期”為熔煉高鈦渣的不穩(wěn)定時期，一是因為電流經(jīng)過的線路(電極→坩堝熔池→未化爐料→坩堝熔池→電極)的電阻隨時間而變化；二是”坩堝熔池”上方的固體料經(jīng)常會陷落至熔池引起激烈的反應而使渣沸騰，而且這種”塌料—渣沸騰”現(xiàn)象是無規(guī)律的。

 

海綿鈦是輕而質(zhì)地堅硬且呈蜂窩狀的疏松產(chǎn)品，不能直接應用于鈦制產(chǎn)品生產(chǎn)，必須經(jīng)過高溫熔煉成致密的鈦錠才能應用于鈦材加工。用海綿鈦在真空自耗電弧爐熔煉鈦及鈦合金，需要將海綿鈦顆粒及合金料壓制成塊，組焊成自耗電極使用。鑄錠熔煉是在密閉的真空室中進行的，熔煉過程中不可能對熔體進行化學成分調(diào)整，故海綿鈦對鑄錠質(zhì)量的控制起著非常重要的作用。鎂熱還原法生產(chǎn)的海綿鈦中，不可避免地會殘留有氯化鎂，這些氯化鎂會對電極、鑄錠及熔煉設備產(chǎn)生不良影響。因此，研究海綿鈦中殘留氯化鎂對鈦及鈦合金熔鑄的影響，對生產(chǎn)實踐中提高產(chǎn)品質(zhì)量具有重要的意義。

 

殘留氯化鎂吸濕引起電極表面出現(xiàn)析出物。鎂熱法生產(chǎn)的海綿鈦殘留物主要為氯化鎂，在空氣中易潮解生成水合物。該水合物呈白色，含水多少與接觸的空氣潮濕程度、接觸時間成正比。熔煉加熱過程中，含水氯化鎂分解出的水汽和氧化鎂，會增加鑄錠的含氧量。已有研究表明，因氧偏析，鈦材容易出現(xiàn)發(fā)亮的富α層。在軋制過程中，富α層界面兩側(cè)的變形不協(xié)調(diào)，導致局部應力提高，材料脆化，從而引起開裂。殘留氯化鎂對鑄錠表面的影響也很大。鑄錠表面的沉積物由細小的氧化物、氯化物等夾雜逐層沉積構(gòu)成。覆蓋在氧化物表面的無水氯化鎂，在空氣中冷卻吸濕、溶解，匯集大量水分。當沉積的氯化鎂較多時，放置一段時間，還會出現(xiàn)氯化鎂水溶液。鑄錠的殘余熱量會使氯化鎂溶解形成的溶液蒸發(fā)部分水分，但不能完全脫除水分，因而沉積物粘滯、附著在鑄錠表面，不易清除。將表面有這種“黑殼”或“黑斑”的一次鑄錠直接入爐，進行二次熔煉，勢必會帶入大量水分和氧化物夾雜，既增大了真空熔煉控制難度，又使鑄錠易產(chǎn)生氣孔、夾雜等質(zhì)量缺陷。殘留氯化鎂對真空熔煉過程的危害主要有4點：增大發(fā)氣量，降低熔煉真空度；增加氣體雜質(zhì)含量和氣孔數(shù)量；殘留高熔點顆粒，增大裂紋傾向；以及腐蝕真空系統(tǒng)，降低設備壽命。