Процесс ведут в герметизированных стальных реакторах, помещаемых в нагревательные печи, обычно – электропечи сопротивления. В реактор загружают чистый магний, с помощью системы вакуумных насосов откачивают из реактора воздух и заполняют реактор сухим чистым аргоном. Затем реактор с магнием нагревают до температуры 850 – 900° С и подают в него очищенный тетрахлорид титана. При взаимодействии с расплавленным магнием титан в виде тонких хлопьевидных кристаллов осаждается на дне и стенках реактора и спекается в плотную губчатую массу (титановую губку), пропитанную магнием, а также частично хлористым магнием. Образующийся по реакции восстановления хлористый магний в виде расплава периодически извлекается из реактора по трубопроводу. Для отделения титановой губки от загрязнений магнием и хлористым магнием реакционную массу подвергают вакуумной сепарации либо в том же реакторе, без извлечения из него, либо в специальном герметичном вакуумном устройстве, помещенном в электронагревательную печь. При нагреве реакционной массы в вакууме до 900 – 950° С часть МgСI0 удаляется в виде расплава, а остальная его часть вместе с магнием испаряется и конденсируется в водоохлаждаемых конденсаторах в верхней части устройства. Содержание примесей в титановой губке после вакуумной сепарации составляет примерно 0,5 % (99,3 – 99,7 % Ti).
Для производства компактного титана полученную магнийтермическим способом титановую губку после вакуумной сепарации плавят в вакуумной электродуговой печи с расходуемым электродом и медным водоохлаждаемым кристаллизатором. Электрод обычно изготовляют прессованием губки. Использование индукционных печей для плавки титана исключается, так как расплавленный титан неминуемо загрязняется любым материалом тигля. При дуговой плавке с расходуемым электродом возможность загрязнения титана минимальна. Однако плавка в дуге не позволяет достаточно полно вакуумировать металл, так как невозможно выдерживать титан в расплавленном состоянии в течение длительного времени, достаточного для удаления летучих примесей и газов. Кроме того, затруднительным является регулирование температуры процесса. Двукратный переплав в вакуумных дуговых печах позволяет получать слитки титана технической чистоты.
Для более глубокой очистки титана применяют электроннолучевую плавку, зонную перекристаллизацию с электроннолучевым нагревом и иодидное рафинирование.
