टाइटेनियम मिश्र धातु की पिघलने की विधि

टाइटेनियम मिश्र धातु गलाने के तरीकों को आम तौर पर विभाजित किया जाता है: 1. वैक्यूम उपभोज्य चाप भट्ठी गलाने की विधि; 2. गैर-उपभोज्य वैक्यूम आर्क फर्नेस गलाने की विधि; 3. ठंडा चूल्हा गलाने की विधि; 4. शीत क्रूसिबल गलाने की विधि; 5. इलेक्ट्रोस्लैग गलाने की पांच विधियाँ।

1. वैक्यूम उपभोज्य चाप भट्ठी पिघलने की विधि (VAR विधि के रूप में संदर्भित)

वैक्यूम प्रौद्योगिकी के विकास और कंप्यूटरों के अनुप्रयोग के साथ, VAR विधि जल्दी से टाइटेनियम के लिए एक परिपक्व औद्योगिक उत्पादन तकनीक बन गई है, और आज के अधिकांश टाइटेनियम और इसके मिश्र धातु सिल्लियां इस पद्धति का उपयोग करके उत्पादित की जाती हैं। वीएआर विधि की मुख्य विशेषताएं कम बिजली की खपत, उच्च पिघलने की दर और अच्छी गुणवत्ता वाली प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्यता हैं। VAR विधि द्वारा गलाने वाले सिल्लियों में अच्छी क्रिस्टलोग्राफिक संरचना और समान रासायनिक संरचना होती है। आमतौर पर, तैयार पिंड VAR विधि को गलाकर प्राप्त किया जाना चाहिए। कम से कम दो रीमेल्टिंग की आवश्यकता है। VAR विधि द्वारा टाइटेनियम सिल्लियों के उत्पादन में, दुनिया भर के निर्माताओं द्वारा उपयोग की जाने वाली प्रक्रियाएं मूल रूप से समान हैं, और अंतर इलेक्ट्रोड तैयार करने के विभिन्न तरीकों और उपकरणों के उपयोग में निहित है। इलेक्ट्रोड तैयारी को तीन श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है, एक अभिन्न इलेक्ट्रोड का उपयोग है जो इलेक्ट्रोड वेल्डिंग प्रक्रिया को समाप्त करने, भागों द्वारा लगातार दबाए जाते हैं; दूसरा एकल-टुकड़ा इलेक्ट्रोड का दबाव है, जिसे उपभोज्य इलेक्ट्रोड में सिलवाया और वेल्डेड किया जाता है। और एक में वेल्ड करने के लिए प्लाज्मा आर्गन आर्क वेल्डिंग या वैक्यूम वेल्डिंग के माध्यम से; तीसरा कास्ट इलेक्ट्रोड तैयार करने के लिए अन्य गलाने के तरीकों का उपयोग करना है।

आधुनिक उन्नत VAR भट्टियों की तकनीकी विशेषताएं और लाभ:

(1) पूर्ण समाक्षीय शक्ति इनपुट, अर्थात्, पूरे भट्ठी शरीर की ऊंचाई पर पूर्ण समाक्षीयता, जिसे समाक्षीय बिजली की आपूर्ति कहा जाता है, अलगाव की घटना को कम करने के लिए;

(2) क्रूसिबल में इलेक्ट्रिक कैलिब्रेशन को एक्स एक्सिस/वाई एक्सिस में फाइन-ट्यून किया जा सकता है;

(3) इसमें एक सटीक इलेक्ट्रोड वजन प्रणाली है, और निरंतर गति पिघलने को प्राप्त करने के लिए पिघलने की दर को स्वचालित रूप से नियंत्रित किया जाता है। गारंटी पिघलने की गुणवत्ता;

(4) प्रत्येक गलाने की पुनरावृत्ति और स्थिरता सुनिश्चित करें;

(5) लचीलापन, यानी एक भट्टी विभिन्न प्रकार के पिंड और बड़े पैमाने पर पिंड का उत्पादन कर सकती है, जिससे उत्पादकता में काफी सुधार हो सकता है;

(6) इसकी अच्छी अर्थव्यवस्था है। "समाक्षीय बिजली आपूर्ति" विधि क्रूसिबल के असंतुलित आपूर्ति प्रवाह के कारण चुंबकीय पूर्वाग्रह रिसाव से बच सकती है। गलाने वाले उत्पादों पर प्रेरित चुंबकीय क्षेत्रों के प्रतिकूल प्रभावों को कम करना या समाप्त करना। और विद्युत दक्षता में सुधार होता है, जिससे स्थिर गुणवत्ता वाले सिल्लियां प्राप्त होती हैं। "निरंतर गति गलाने" का उद्देश्य गलाने की प्रक्रिया के दौरान निरंतर चाप लंबाई और पिघलने की दर सुनिश्चित करने के लिए उन्नत इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण प्रणाली और वजन सेंसर के माध्यम से पिंड की गुणवत्ता में सुधार करना है, ताकि जमने की प्रक्रिया को नियंत्रित किया जा सके। यह प्रभावी रूप से अलगाव को रोक सकता है और पिंड की अंतर्निहित गुणवत्ता सुनिश्चित कर सकता है। उपरोक्त दो विशेषताओं के अलावा, टाइटेनियम गलाने के लिए आधुनिक VAR भट्टी भी बड़े पैमाने पर VAR भट्टी का एहसास करती है। आधुनिक VAR भट्टी 1.5m के व्यास और 32t के वजन के साथ बड़े सिल्लियों को गला सकती है। VAR विधि आधुनिक टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातुओं के लिए मानक औद्योगिक पिघलने की विधि है। हल करने के लिए निम्नलिखित प्रौद्योगिकियां हैं। सबसे पहले, इलेक्ट्रोड तैयारी विधि। इलेक्ट्रोड तैयार करने की प्रक्रिया बहुत जटिल है। स्पंज टाइटेनियम, मध्यवर्ती मिश्र धातु और वापसी अवशिष्ट सामग्री को एक अभिन्न इलेक्ट्रोड या एक छोटे इलेक्ट्रिक ट्रिगर में दबाने के लिए एक महंगे प्रेस का उपयोग करना आवश्यक है। एक एकल इलेक्ट्रोड को भी उपभोज्य इलेक्ट्रोड में वेल्ड करने की आवश्यकता होती है। साथ ही, उपभोज्य इलेक्ट्रोड संरचना की एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए, कपड़े, वजन और मिश्रण जैसी संबंधित सुविधाओं को कॉन्फ़िगर करना भी आवश्यक है। दूसरा, अलगाव जैसे सामयिक धातुकर्म दोष होते हैं। जैसे कंपोजीशन सेग्रीगेशन और सॉलिडिफिकेशन सेग्रीगेशन। www.lh-ti.com ने पेश किया कि इलेक्ट्रोड में अशुद्धता तत्वों या मिश्र धातु तत्वों के असमान वितरण के कारण है। उत्तरार्द्ध कच्चे माल या प्रक्रिया में उच्च घनत्व समावेशन (एचडीआई) और कम घनत्व समावेशन (एलडीआई) के सामयिक परिचय के कारण होता है, और इन समावेशन को गलाने की प्रक्रिया के दौरान पूरी तरह से भंग नहीं किया जा सकता है। अत्यंत हानिकारक समावेशन जैसे धातुकर्म दोषों की उत्पत्ति के लिए नेतृत्व।

2. गैर-उपभोज्य वैक्यूम आर्क फर्नेस गलाने की विधि (जियान एमआई एनसी विधि)

वर्तमान में, वाटर-कूल्ड कॉपर इलेक्ट्रोड ने टाइटेनियम उद्योग के प्रारंभिक चरण में टंगस्टन-थोरियम इलेक्ट्रोप्लेटिंग या ग्रेफाइट इलेक्ट्रोप्लेटिंग को बदल दिया है, जिससे औद्योगिक प्रदूषण की समस्या का समाधान हो गया है, जिससे टाइटेनियम और टाइटेनियम को गलाने के लिए NC विधि एक महत्वपूर्ण विधि बन गई है। सोना। एनसी भट्टियां पहले से ही यूरोप और अमेरिका में काम कर रही हैं। वाटर-कूल्ड कॉपर इलेक्ट्रोड दो प्रकार के होते हैं: एक स्व-घूर्णन है; दूसरा चुंबकीय क्षेत्र घूर्णन कर रहा है, जिसका उद्देश्य चाप को इलेक्ट्रोड को जलाने से रोकना है। NC भट्टियों को भी दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: एक है कच्चे माल को वाटर-कूल्ड कॉपर क्रूसिबल में गलाना, और वाटर-कूल्ड कॉपर मोल्ड में सिल्लियों में डालना; दूसरा है लगातार कच्चे माल को वाटर-कूल्ड कॉपर क्रूसिबल में डालना, गलाना और जमना। एनसी गलाने के फायदे हैं: 1. इलेक्ट्रोड और वेल्डिंग इलेक्ट्रोड को दबाने की प्रक्रिया को छोड़ा जा सकता है; 2. चाप लंबे समय तक सामग्री पर रह सकता है, जिससे पिंड संरचना के समरूपीकरण में सुधार होगा; 3. विभिन्न आकारों और आकारों के कच्चे माल का उपयोग गलाने की प्रक्रिया के दौरान, टाइटेनियम के पुनर्चक्रण का एहसास करने के लिए 100 प्रतिशत अवशिष्ट सामग्री को भी जोड़ा जा सकता है। एक गलाने की प्रक्रिया के रूप में, अवशिष्ट सामग्री की वसूली दर में सुधार और लागत को कम करने के मामले में एनसी विधि काफी फायदेमंद है। आमतौर पर, NC भट्टियों और VAR भट्टियों का उपयोग उनके संबंधित लाभों का पूरा लाभ उठाने के लिए संयोजन में किया जाता है।

3. ठंडा चूल्हा पिघलने की विधि (सीएचएम विधि के रूप में संदर्भित)

कच्चे माल के प्रदूषण और असामान्य गलाने की प्रक्रिया के कारण टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातु सिल्लियों के धातुकर्म समावेशन दोषों ने हमेशा एयरोस्पेस क्षेत्र में टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातु के अनुप्रयोग को प्रभावित किया है। टाइटेनियम मिश्र धातु विमान इंजनों के घूर्णन भागों में धातुकर्म समावेशन को समाप्त करने के लिए, कोल्ड हर्थ मेल्टिंग तकनीक अस्तित्व में आई। सीएचएम विधि की सबसे बड़ी विशेषता पिघलने, शोधन और जमने की प्रक्रियाओं को अलग करना है, अर्थात पिघला हुआ चार्ज पहले लिंग चूल्हा में प्रवेश करने के बाद पिघलाया जाता है, और फिर शोधन के लिए ठंडे चूल्हे के शोधन क्षेत्र में प्रवेश करता है, और अंत में जम जाता है क्रिस्टलीकरण क्षेत्र में सिल्लियों में। सीएचएम प्रौद्योगिकी का महत्वपूर्ण लाभ यह है कि ठंडे चूल्हे की बिस्तर की दीवार पर एक घनीभूत परत बन सकती है, और इसका "चिपचिपा क्षेत्र" उच्च घनत्व समावेशन (एचडीआई) जैसे डब्ल्यूसी, मो, टा इत्यादि को पकड़ सकता है। उसी समय, रिफाइनिंग क्षेत्र में, कम घनत्व समावेशन उच्च तापमान तरल में (एलडीआई) कणों का विस्तारित निवास समय एलडीआई के पूर्ण विघटन को सुनिश्चित कर सकता है, जिससे प्रभावी रूप से समावेशन दोषों को दूर किया जा सकता है। यानी। ठंडा चूल्हा गलाने के शुद्धिकरण तंत्र को दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: गुरुत्वाकर्षण पृथक्करण और पिघलने वाला पृथक्करण।

3.1 इलेक्ट्रॉन बीम कोल्ड हर्थ मेल्टिंग मेथड (शॉर्ट के लिए ईबीसीएचएम) इलेक्ट्रॉन बीम मेल्टिंग (शॉर्ट के लिए ईबी) एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें उच्च गति वाले इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा का उपयोग सामग्री को गलाने और शोधन के लिए गर्मी उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। ठंडी चूल्हा वाली EB भट्टी को EBCHM कहा जाता है। EBCHM विधि में उत्कृष्ट कार्य हैं जो पारंपरिक गलाने की विधि में नहीं हैं:

(1) टैंटलम, मोलिब्डेनम, टंगस्टन, टंगस्टन कार्बाइड और टाइटेनियम नाइट्राइड जैसे उच्च घनत्व समावेशन (एचडीआई) को प्रभावी ढंग से हटा दें। कम घनत्व समावेशन (LDI) जैसे टाइटेनियम ऑक्साइड;

(2) यह विभिन्न प्रकार की फीडिंग विधियों को स्वीकार कर सकता है, और टाइटेनियम अवशेषों की पुनर्प्राप्ति अपेक्षाकृत आसान है, अर्थात स्क्रैप जिन्हें अन्य गलाने के तरीकों द्वारा उपयोग नहीं किया जा सकता है, और शुद्ध टाइटेनियम सिल्लियां अभी भी प्राप्त की जा सकती हैं, जो बहुत कम करती हैं उत्पाद की लागत;

(3) यह विश्लेषण और परीक्षण के लिए सीधे धातु के तरल से नमूना लिया जा सकता है;

(4) यह विशेष आकार के सिल्लियों का उत्पादन कर सकता है, उत्पादन प्रक्रिया को कम कर सकता है, कच्चे माल की खपत को कम कर सकता है और उपज में सुधार कर सकता है;

EBCHM पद्धति के निम्नलिखित नुकसान भी हैं:

(1) उच्च वैक्यूम स्थितियों के तहत गलाने की आवश्यकता होती है, इसलिए उच्च क्लोराइड सामग्री वाले स्पंज टाइटेनियम का उपयोग सीधे गलाने के लिए नहीं किया जा सकता है;

(2) मिश्र धातु तत्व अस्थिर होते हैं और रासायनिक संरचना को नियंत्रित करना मुश्किल होता है।

3.2 प्लाज्मा कोल्ड बेड गलाने की विधि (पीसीएचएम विधि कहा जाता है)

पीसीएचएम विधि गर्मी स्रोत के रूप में अक्रिय गैस के आयनीकरण द्वारा उत्पन्न प्लाज्मा चाप का उपयोग करती है, और कम वैक्यूम से लेकर वायुमंडलीय दबाव तक एक विस्तृत दबाव सीमा में गलाने को पूरा कर सकती है। इस पद्धति की उल्लेखनीय विशेषता यह है कि यह विभिन्न वाष्प दबावों के साथ मिश्र धातु घटकों को सुनिश्चित कर सकती है, और गलाने की प्रक्रिया में कोई स्पष्ट अंतर नहीं है। इस पद्धति में पारंपरिक धातु गुणों में सुधार करने की क्षमता है, और विविध मिश्र धातुओं के गलाने का एहसास कर सकती है। यह पारंपरिक गलाने के तरीकों की तुलना में अधिक किफायती तरीका है। गलाने की विधि। गलाने के लिए इस पद्धति का उपयोग करते हुए, टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातुओं के लिए, एक गलाने में आदर्श सिल्लियां प्राप्त की जा सकती हैं। आधुनिक पीसीएचएम पद्धति के लाभ हैं:

उपकरण निवेश कम, संचालित करने में आसान, सुरक्षित और विश्वसनीय है;

② कच्चे माल के विभिन्न प्रकार और रूपों का उपयोग किया जा सकता है, और अवशिष्ट सामग्री की वसूली दर अधिक होती है;

विविध मिश्र धातुओं की रासायनिक संरचना सुनिश्चित करें;

महंगी अक्रिय गैस की वसूली और पुन: उपयोग, उत्पादन लागत को कम करना। पीसीएचएम विधि का नुकसान कम विद्युत दक्षता है। ईबीसीएचएम और पीसीएचएम समान हैं जिसमें दोनों एचडीआई और एलडीआई को खत्म कर सकते हैं। आम तौर पर, शुद्ध टाइटेनियम को गलाने के लिए पूर्व अधिक उपयुक्त होता है; मिश्र धातुओं के लिए, बाद वाला अधिक उपयुक्त है। VAR विधि की तरह, उपरोक्त दो विधियाँ प्रक्रिया स्वचालन नियंत्रण की एक विस्तृत श्रृंखला का एहसास करती हैं, जिसमें प्रक्रिया पैरामीटर (पिघलने की गति, गलाने और जमने के दौरान तापमान वितरण, गलाने के दौरान संरचना में परिवर्तन, अघुलनशील समावेशन को हटाने की डिग्री, आदि) और गुणवत्ता शामिल है। . .

4. कोल्ड क्रूसिबल मेल्टिंग मेथड (संक्षेप में सीसीएम मेथड)

1980 के दशक में, अमेरिकन फेरोसिलिकॉन कंपनी ने स्लैग-मुक्त प्रेरण पिघलने की प्रक्रिया विकसित की और टाइटेनियम सिल्लियों और टाइटेनियम सटीक कास्टिंग के उत्पादन के लिए औद्योगिक उत्पादन अनुप्रयोगों के लिए सीसीएम पद्धति को आगे बढ़ाया। हाल के वर्षों में, कुछ आर्थिक रूप से विकसित देशों में, सीसीएम पद्धति ने औद्योगिक उत्पादन के पैमाने में प्रवेश करना शुरू कर दिया है। पिंड का अधिकतम व्यास 1 मीटर और लंबाई 2 मीटर है, और इसके विकास की संभावना आकर्षक है। CCM विधि की गलाने की प्रक्रिया एक धातु क्रूसिबल में की जाती है जो वाटर-कूल्ड आर्क ब्लॉक्स या कॉपर ट्यूबों का एक संयोजन होता है जो एक दूसरे के लिए प्रवाहकीय नहीं होते हैं। इस संयोजन का सबसे बड़ा लाभ यह है कि प्रत्येक दो ब्लॉक के बीच का अंतर एक बढ़ाया चुंबकीय क्षेत्र है, और मजबूत चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है। आंदोलन रासायनिक संरचना और तापमान को संरेखित करता है, जिससे उत्पाद की गुणवत्ता में सुधार होता है। CCM विधि VAR विधि की विशेषताओं और दुर्दम्य सामग्रियों के क्रूसिबल इंडक्शन मेल्टिंग को जोड़ती है। इसे समान संरचना और बिना क्रूसिबल प्रदूषण के उच्च गुणवत्ता वाले सिल्लियां प्राप्त करने के लिए अपवर्तक सामग्री या इलेक्ट्रोड की आवश्यकता नहीं होती है। VAR विधि की तुलना में, CCM विधि में कम उपकरण लागत और सरल संचालन के फायदे हैं, लेकिन वर्तमान दृष्टिकोण से, प्रौद्योगिकी अभी भी विकास के चरण में है।

5. इलेक्ट्रोस्लैग गलाने की विधि (ईएसआर विधि के रूप में संदर्भित)

जब विद्युत प्रवाह प्रवाहकीय इलेक्ट्रोस्लैग से गुजरता है तो ईएसआर विधि आवेशित कणों की टक्कर का उपयोग करके विद्युत ऊर्जा को ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित करती है। अर्थात्, धातुमल प्रतिरोध द्वारा उत्पन्न ऊष्मा ऊर्जा का उपयोग आवेश को पिघलाने और परिष्कृत करने के लिए किया जाता है। ESR विधि निष्क्रिय स्लैग (CaF2) में इलेक्ट्रोस्लैग गलाने के लिए उपभोज्य इलेक्ट्रोड का उपयोग करती है, जिसे सीधे उसी आकार के सिल्लियों में डाला जा सकता है, और इसकी सतह की गुणवत्ता अच्छी होती है, जो अगली प्रक्रिया में सीधे प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त होती है। इस विधि के फायदे हैं:

(1) ईएसआर भट्टी की पूर्ण समाक्षीयता सर्वोत्तम गुणवत्ता वाले सिल्लियों की पुनरावृत्ति सुनिश्चित करती है;

(2) पिंड अक्षीय दिशा में क्रिस्टलीकृत होता है, और संरचना घनी और समान होती है;

(3) अत्यधिक उच्च परिशुद्धता के साथ इलेक्ट्रोड वजन प्रणाली और गलाने की दर नियंत्रण प्रणाली;

(4) उपकरण सरल है और ऑपरेशन सुविधाजनक है। नुकसान यह है कि स्लैग द्वारा पिंड के संदूषण को निकाला नहीं जा सकता है।

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