Титан относится к легким тугоплавким металлам. Теплопроводность расплава титана в 20 раз меньше, чем меди. По сравнению со сталью удельная теплота кристаллизации титана (419 кДж/кг) в 1,6 раза больше. Титан и его сплавы в жидком состоянии имеют чрезвычайно высокую химическую активность. Титан реагирует с кислородом, азотом, водородом, вступает во взаимодействие с различными оксидами, образующими огнеупорные материалы, и восстанавливает их. Кроме того, расплав титана растворяет углерод графитового тигля, что приводит к резкому снижению пластичности сплавов. Поэтому титан нельзя плавить в печах, футерованных обычными огнеупорами. Для выплавки качественных титановых сплавов необходимо исключить взаимодействие металла с футеровкой и газовой фазой. Поэтому плавку ведут в вакуумных гарнисажных дуговых печах с расходуемым или нерасходуемым электродом.
В первом случае в вакуумную камеру помещают медный водоохлаждаемый тигель, расходуемый электрод и литейные формы. Расходуемый электрод представляет собой шихтовой слиток титана или пруток, спрессованный из титанового порошка. После вакуумирования печи зажигают электрическую дугу между электродом и дном тигля и прогревают тигель и электрод на малой мощности. При повышении мощности до рабочих ее значений происходит плавление расходуемого электрода, расплавленный металл постепенно заполняет тигель. По мере оплавления расходуемого электрода он автоматически опускается вниз электрододержателем. В связи с высокой теплопроводностью медного водоохлаждаемого тигля на его стенках образуется слой затвердевшего расплава толщиной 10... 15 мм, который является своего рода футеровкой и называется гарнисажем.
Толщина слоя гарнисажа зависит от соотношения мощности, выделяемой дугой, и количества теплоты, отводимого от расплава через гарнисаж и тигель охлаждающей водой. При недостаточной мощности увеличивается толщина гарнисажа, и объем расплавленного металла уменьшается. Чрезмерная мощность дуги может привести к локальному расплавлению гарнисажа и медного тигля.
В современных плавильных установках изменение мощности дуги в процессе плавки происходит по заранее разработанной программе, реализуемой с помощью компьютера.
Для низколегированного титана положительные результаты дает модифицирование бором или карбидом бора в количестве 0,007...0,01 %.
Если для плавки используют слиток заданного состава, то в слитке высверливают отверстие и в него закладывают модификатор.
Отверстие затем заделывают титановой пробкой, чтобы модификатор не выпал раньше времени. Место расположения модификатора выбирают таким образом, чтобы модификатор попал в ванну жидкого металла за 40...60 с до окончания плавки. Общее время от введения модификатора до начала затвердевания отливки не должно превышать 150... 180 с.
Для наблюдения за ходом плавки предусмотрено окошко. Готовый металл заливают в формы при повороте печи.