以海绵钛及钛合金添加剂为原料，经原料制备、真空熔铸和机械加工等工序，生产钛及其合金铸锭的钛加工厂车间设计。其设计内容主要包括：工艺流程选择、设备选择、车间配置和特殊要求。
工艺流程选择 根据产品的合金种类、铸锭规格及生产规模，确定熔铸方法及工艺流程。
钛及其合金以电能为热源，在真空或惰性气体保护下的水冷铜坩埚内进行熔炼与铸造。熔铸方法分为真空自耗电极电弧炉熔铸、真空非自耗电极电弧炉熔铸、真空电子束炉熔铸、真空等离子束炉熔铸和真空一充惰性气体电渣炉熔铸等。其中真空电子束炉主要用于生产高纯钛铸锭；真空非自耗电极电弧炉与真空等离子束炉主要用于回收废钛屑料；真空一充惰性气体电渣炉由于精炼效果不佳，应用的比较少。在设计中应用最广的是真空自耗电极电弧炉熔铸。采用这种熔铸方法，须先将海绵钛及合金元素压制成料块，再将其拼焊成电极，然后在电弧炉内两次自耗重熔成铸锭。当以返回的钛屑料作原料时，可按一定比例与海绵钛混合后压制成料块。这种熔铸工艺的优点是炉子效率高、能耗低、精炼效果好，并易于获得大规格铸锭；但需配备价格昂贵的压力机和焊接机。
设备选择 主要设备有海绵钛料块压制、电极焊接、熔铸和铸锭机械加工设备等。根据生产工艺和产量要求，选择设备类型、计算设备能力及台数。
(1)海绵钛料块压制设备。常采用的有卧式挤压机、立式双向油压机和立式单向油压机。卧式挤压方法需要的单位压力大，料块质量不如立式压制的好。立式双向油压机设备结构复杂，造价高。立式单向油压机既可以采用立式轴向压制方式，也可以采用立式径向压制方式，设计中选用较多。在立式单向油压机上轴向与径向压制方式的比较见表。
根据单位压力和承压面积，可以近似地计算出所需压机的总压力吨位。
(2)电极焊接设备。根据料块与电极尺寸进行选择。当料块的截面积与电极截面积相当，只是长度不够时，可以在真空白耗电极电弧炉内或专用的真空焊箱内，利用电弧熔焊方法将料块串接成电极；当料块既需要串接又需要并接时，可以在专用的真空焊箱内，利用等离子束焊机或电子柬焊机，也可以在大气中，利用氩弧焊机或氩气保护的等离子束焊机，将料块拼焊成电极。
(3)熔铸设备。常用真空自耗电极电弧炉有四种炉型：坩埚固定一炉体转动式、坩埚固定一炉体移动式、炉体固定一坩埚转动式和炉体固定坩埚移动式。前三种操作方便，炉子利用率高，但设备结构复杂，占用空间大，不便于设置防护墙；后一种炉型炉子利用率低，但设备结构简单，便于设置防护墙。钛是高活性金属，在熔铸过程中有爆炸危险，容量较大的自耗电极电弧炉，采用炉体固定、坩埚移动式的较多。
自耗电极电弧炉的容量取决于铸锭重量。若加工材主要用于航空工业，其铸锭质量常为2500～3500kg；而加工材主要用于化工及造船工业，其铸锭质量常为5000～7000kg。在确定炉子容量时，应该考虑锻造机的开坯能力，在开坯设备能力允许的情况下，一般选用容量较大的炉子。熔炼时需要炉子输出的{zd0}电弧功率是选择自耗电极电弧炉的一个重要参数，该参数可以根据熔炼电流或熔化速率进行计算。
根据{zd0}熔炼电流计算电弧功率的经验公式是：
Pa=IU
I=(18～37)D
式中Pa为电弧输出功率，kW；I为{zd0}熔炼电流(电弧电流)，kA；D为{zd0}铸锭直径，m；U为电弧电压，V，一般取值为25～45V。
根据{zd0}熔化速率计算电弧功率的经验公式是：
式中Pm为用于熔炼金属材料的有用功率，kW；η为电弧热效率，一般取值为0.3～0.5；V为{zd0}熔化速率，kg／min；K为常数，对于钛K=31.4。
(3)铸锭机械加工设备。包括扒皮设备和锯切设备。钛及其合金锭的扒皮通常采用车削法，一般选用功率大，切削速度低和设备刚性好的专用扒皮车床；也可用普通车床。锯切设备根据加工件尺寸确定，直径较小的铸锭常用弓形锯或砂轮锯切断，直径较大的铸锭常用圆盘锯或阳极锯切断；直径大于500mm的铸锭，常在车床上用切刀切断。
车间配置 熔铸车间通常设两跨，主跨配置电极拼焊、真空熔铸和铸锭机械加工等设备。副跨配置原料存放、原料处理及料块压制场地。办公室及职工更衣、休息室一般配置在厂房端部。各跨设桥式吊车吊运物料，过跨运输采用电动平板车或叉车。厂房跨度、吊车轨顶标高和吊车吨位根据自耗电极电弧炉的容量、结构型式、检修方式及其防护设施等情况确定。平面配置须注意安全问题、原料存放、原料处理及料块压制工段易着火，应互相隔开。自耗电极电弧炉在熔炼时有爆炸危险，熔铸跨厂房必须有一个侧面做泄压面。条件许可时，自耗电极电弧炉{zh0}布置在一个单独厂房内，且与其他厂房有足够的安全距离。
特殊要求 主要有：(1)自耗电极电弧炉须配备防爆装置及完善的安全操作设施。(2)设置备用水源，当正常供水发生故障时，备用水源能保证不间断供水，使电弧炉水冷铜坩埚壁的温升不超过300℃。(3)电弧炉周围设置能定向泄压的钢筋混凝土或钢结构防爆墙。厂房设计要符合防火、防爆的要求。
