最新电子束熔炼炉的研制

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钛合金的熔炼工艺-电子束冷床熔炼法(EBCHR)

钛合金的熔炼工艺-电子束冷床熔炼法（EBCHR）真空自耗电弧熔炼一直是钛合金的主要熔炼方法。

为了提高航空发动机用钛合金铸锭成分的均匀性和尽可能消除偏析等缺陷，一般采用三次真空电弧熔炼。

但研究证明，真空电弧熔炼消除钛合金中的高密度夹杂（HDI）和低密度夹杂（LDI）的能力有限。

而这两种缺陷是钛合金零部件的疲劳裂纹源，降低了零部件的使用寿命。

若用于航空发动机，可能引起重大事故。

因此美国在20世纪80年代开始研究开发一种熔炼钛合金的新工艺———冷床熔炼（Cold Hearth Melting，简称CHM）技术。

根据热源的不同，冷床熔炼可以分为电子束冷床熔炼（Electron Beam Hearth Melting，简称EBCM 或Electron Beam Cold-Hearth Remelting，简称EBCHR）和等离子束冷床熔炼（Plasma Arc Cold Hearth Melting，简称PACHM）两种熔炼方式。

冷床炉熔炼技术独特的熔炼方式，可以有效消除钛合金中的各种夹杂物，解决了长期困扰钛工业界的一大难题，因此，冷床熔炼技术可以认为是钛合金熔炼技术发展史上的一次飞跃。

冷床熔炼就是在冷坩埚（水冷坩埚）熔炼技术的基础上，再加上电子束或等离子束的高温外加热源作用的结合。

所谓冷床实际就是凝壳熔炼的坩埚，冷床熔炼就是凝壳熔炼的新发展。

1905年，德国的西门子（Siemens）公司和Haisko用电子束熔炼钽首次获得成功，但由于当时世界的真空技术发展水平还很有限，从而阻碍了电子束熔炼技术的发展。

真正将电子束熔炼技术推向商业化是在1957年，Temescal冶金公司利用电子束熔炼钛锭。

之后Temescal冶金公司大力发展电子束熔炼技术，在20世纪60年代初期，该公司利用横向电子枪熔炼炉制备了直径80mm的钽锭和钨锭以及直径127mm、重数百公斤的钛锭。

20世纪80年代，现代轴向电子枪取代了早期的横向电子枪，使得电子束熔炼炉的产能得到真正意义上的大幅提高。

电子束粉末床熔融技术研究进展与前瞻

电子束粉末床熔融技术研究进展与前瞻引言在当今制造业领域，增材制造技术（Additive Manufacturing, AM）正日益成为一种备受关注的制造方法。

电子束粉末床熔融技术（Electron Beam Powder Bed Fusion, EBPBF）作为AM技术的一种重要形式，具有高精度、复杂性、材料选择性等优势，受到广泛关注并得到快速发展。

本文旨在介绍电子束粉末床熔融技术的研究进展，并对未来的发展进行前瞻。

一、电子束粉末床熔融技术的原理电子束粉末床熔融技术是一种利用电子束对金属粉末进行熔融成型的增材制造技术。

其基本原理是在真空或惰性气体环境中，利用一束高能电子束对金属粉末进行扫描熔融，通过控制电子束的能量和扫描路径，将金属粉末逐层熔融成型，从而实现零件的制造。

该技术具有高能量密度、熔点高、加热速度快、材料选择性好等特点，适用于制造复杂、高精度的金属零件。

二、电子束粉末床熔融技术的研究进展1. 工艺参数优化随着对电子束熔化过程的深入研究，人们逐渐认识到工艺参数对熔化质量的重要影响。

研究人员通过实验和模拟，优化电子束功率、扫描速度、层间间距等参数，提高了熔化过程中的温度分布均匀性和成形质量。

2. 材料研究电子束粉末床熔融技术可以用于加工多种金属材料，如钛合金、镍基合金、不锈钢等。

近年来，研究人员还不断拓展该技术的材料范围，探索新型合金、复合材料和非金属材料的加工应用，提高了材料的选择性和成形的多样性。

3. 建模与仿真为了更好地理解电子束熔化过程的物理机制和热力学行为，研究人员开展了大量的建模与仿真工作。

通过建立热传导、相变、熔化过程等数学模型，可以预测熔化区域的温度分布、固相成分和应力状态，为优化工艺参数提供科学依据。

4. 缺陷控制在电子束熔化过程中，由于金属熔化和凝固过程中的温度梯度、应力集中等因素，容易产生各种缺陷，如气孔、裂纹等。

研究人员利用先进的成形监测技术和非破坏检测技术，实现对缺陷的实时监测和控制，提高了成形质量和零件性能。

钛合金熔炼设备-冷床熔炼炉

钛合金熔炼设备-冷床熔炼炉如图所示是电子束冷床熔炼炉的结构示意图，主要由炉体、电子枪系统、进料系统、铸造系统、真空系统和电子束电源及其控制部分组成。

炉体的结构形式与电子枪的类型、支数和原料状态及其进料方式有关，目前进料方式有水平和垂直两种。

根据原料形态而不同，可以同时有棒状料进料系统和粒状散料振动加料器系统。

加入散料时，原料由旋转式原料缸送出，再由振动进给加料器投入到冷床内。

为提高生产效率，一般原料是有两个，可交替使用，一台熔炼期间投料，而另一台则备料，因此可以不间歇供料。

原料室和熔炼室之间用真空阀隔开，其维修与保养可在保持熔炼室真空的情况下完成。

熔炼室一般为双壁水冷结构，电子枪和枪室的真空系统装在炉体上部或斜上方。

冷床装在炉室内，一边连接进料系统，另一边连接坩埚和拉锭系统。

原料熔炉在水冷铜床中进行。

原料经熔化后首先在水冷铜床内壁形成一层凝壳，后续原料在凝壳内熔化。

熔化的钛液达到一定高度后，经水冷铜床另一侧的浇口流入水冷凝结器，凝固成铸锭。

（1）熔炼室熔炼室是由Cr18NigTi不锈钢材料构成的方形结构，为了防止在电子束熔炼过程中产生的X射线，对熔炼室的材料有防辐射的要求，同时应定期检查其放射性。

一般熔炼室分别与电子枪、真空系统、进料机构、水冷铜坩埚、拉锭机构和观察测温机构相连接。

（2）电子枪电子枪由钨丝阴极、聚束极、加速阳极、栏孔板、磁聚焦透镜、磁偏转扫描透镜等部件组成，可产生250kW的电子束。

电子束轰击到金属表面上，其动能转化成热能，为熔炼提供热源。

典型的轴向电子枪如图所示。

（3）真空系统电子枪需要在高真空下工作，电子枪室的真空度，一般是在1×10-3～2×10-2Pa的压力范围内。

当真空度低于（2～3）×10-2Pa时，就会出现放电现象。

单位时间内放电的次数随着压力的增高而增加。

熔炼室内允许的工作真空度与电子枪的结构有关，也就是与电子枪的压力分级室的数量有关。

浅谈1200kW电子束炉熔炼工艺

ｍｅｌｔｉｎｇｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｉｎｇｏｔｍｅｌｔｉｎｇｏｆｍｅｔａｌｎｉｏｂｉｕｍａｎｄｔａｎｔａｌｕｍａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｉｒａｌｌｏｙｓ．Ｔｈｅｍａｉｎａｄ—
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｂｅａｍｍｅｌｔｉｎｇｆｕｒｎａｃｅｉｓａｈｉｇｈｖａｃｕｕｍｒａｐｉｄｍｅｌｔｉｎｇｐｕｒｉｉｃｆａｔｉｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｐｕｒｉｉｃｆａｔｉｏｎ
合金铸锭的熔炼和大规格高纯铸锭的提纯熔炼的生产中。１２００ｋＷ电子束熔炼技术的主要优点：熔炼功率、熔化温度和熔炼速度可灵活控制；铸锭产品规格最小可熔炼直径１００ｍｍ铸锭，最大可熔炼直径
５００ｍｉｌｌ铸锭；使中国在钽和铌的熔炼提纯方面达到了国际先进水平。目前已经实现工业化生产，年产量可达４５０ｔ，所熔炼的钽和铌及其合金铸锭产品成分优良，完全满足了国内外市场的需要。
ｖａｎｔａｇｅｓｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｂｅａｍｆｕｒｎａｃｅ：ｍｅｌｔｉｎｇｐｏｗｅｒ，ｍｅｌｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｍｅｌｔｉｎｇｓｐｅｅｄｃａｎｂｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｌｅｆｘｉ — ｂｌｙ，Ｉｎｇｏｔｐｒｏｄｕｃｔｓｐｅｃｉｉｃｆａｔｉｏｎｓｆｒｏｍｍｉｎｉｍｕｍｄｉａｍｅｔｅｒｏｆ１００ｍｍｔｏｍａｘｉｍｕｍｄｉａｍｅｔｅｒｏｆ５００ｍｍ．Ｍｅｌｔｉｎｇｐｕｒ－ｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔａｎｔａｌｕｍａｎｄｎｉｏｂｉｕｍｉｎＣｈｉｎａｈａｓｒｅａｃｈｅｄｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌａｄｖａｎｃｅｄｌｅｖｅ１．Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚｅｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎｒｅａｌｉｚｅｄｗｉｔｈａｎａｎｎｕａｌｏｕｔｐｕｔｃａｐａｃｉｔｙｏｆ４５０ｔｏｎｓ．Ｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆａｌｌｏｙｉｎｇｏｔｐｒｏｄｕｃｔｉｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔ，ｆｕｌｌｙｓａｔｉｓｆｙｉｎｇｔｈｅｎｅｅｄｓｏｆｔｈｅｍａｒｋｅｔａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄ．

电子束冷床炉熔炼技术

电子束冷床炉熔炼技术电子束冷床炉熔炼（ＥｌｅｃｔｒｏｎＢｅａｍＣｏｌｄＨｅａｒｔｈＭｅｌｔｉｎｇ—ＥＢＣＨＭ）技术，是２０世纪七八十年代发展起来的新型熔炼方法。

ＥＢＣＨＭ技术是一种把电子束和冷炉床结合，在高真空下进行熔炼的冶金技术。

与真空自耗重熔不同，其主要特征是用一个可以进行精炼的冷炉床把原料或电极的熔化和铸锭浇铸分开。

以电子枪的强流电子束作为熔炼热源，使金属熔化，熔融的金属液在特殊设计的冷炉床（即一种比较浅的狭长水冷铜质坩埚）里流动，进行精炼、净化后流入铸模（即配置拉锭机构的水冷结晶器）顺序凝固结晶形成铸锭。

电子束冷床炉熔炼技术经过近四十年的发展，已经超出了传统的冶金操作技术的范畴，成为当代战略金属钛冶金科学技术的一个重要发展前沿，是活性金属以及高熔点金属的提纯和净化能以经济的方式进行工业化大规模生产的主要技术手段，是国民经济和国防建设中一种新兴的，具有重要战略意义的高科技材料产业。

该项技术在钛冶金领域所蕴含的独特的技术经济优势主要有：（１）能够单独调控钛合金处于熔融状态的时间，而不影响铸锭中凝固的那一部分金属液，从而创造更好的精炼条件，使富Ｎ、富Ｏ的夹杂物通过分解的方式得以去除使得合金净化，又不致造成像真空自耗重熔铸锭那样深的熔池，有效避免熔质元素偏析。

（２）能够很方便地利用重力分离的机制，使采用返回料可能夹带的ＷＣ刀具碎块和电极焊接Ｗ夹杂等高比重夹杂物下沉，落入冷炉床凝壳的糊状区而得以去除，不致流入铸锭。

（３）可以直接浇铸成如扁锭、棒条等非轴对称铸锭，比大型圆锭更适合轧制成平面产品（如厚板、薄板和条带），使产品更具竞争力。

（４）能够很有效地利用各种形式的返回料，有利于资源的保护和可持续利用。

（５）便于使用各种在线传感器，对熔化精炼过程进行实时的监测和控制，使这种复杂的高技术装置运行的稳定性与重复性有了可靠保证，并有利于工艺的优化。

电子束冷床炉熔炼设备的关键器件是电子枪，电子束具有很高的能量密度（103~106Ｗ／ｃｍ２），可以达到很高的温度，能够熔化一切金属，并且在真空条件下（＜１０－３Ｐａ）运行，能够充分地去除各种有害杂质和气体，特别适合于熔炼活性金属（Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｈｆ）和难熔的高熔点金属（Ｗ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｎｂ）及合金。

2400KW电子束冷床炉熔炼纯钛生产实践及工艺控制

工艺装备
2400KW 电子束冷床炉熔炼纯钛生产实践及工艺控制
陈战乾，国斌，陈峰，李献军，高
（宝钛集团有限公司，陕西宝鸡 721014 ）摘要：介绍了宝钛集团 2400KW 电子束冷床炉的基本结构，电子枪的工作原理以及生产钛及钛合金铸锭的生产
颀
实践和工艺控制，通过对设备的消化吸收和自主创新，目前该电子束冷床炉已经实现工业化生产，铸锭质量优良，生产工艺技术水平先进。关键词：纯钛；熔炼；电子束；冷床炉
2 电子束炉床炉熔炼钛及钛合金铸锭生产实践及工艺控制
宝钛集团有限公司在电子束冷床炉工艺控制方面，采用先进 ESCOSYS 软件控制系统进行能量分布，根据熔池状况进行能量密度调整，并结合使用测量表面温度分布的热成像系统，使熔池温度达到理想的状态，各工艺参数达到合理匹配。在熔化阶段输入的电子束能量集中在待熔化的原料、冷炉床熔池及铸锭的外部，以补偿由于水冷炉床及结晶器造成的能量损失；在补缩阶段从铸锭外部到中心建立一定梯度的递减温度场，使铸锭的缩孔位置抬高甚至无缩孔。 2. 1 原料电子束冷床炉熔炼纯钛用的原料是海绵钛及返回料（如铸锭切屑、板边角料、废管等），目前水平进料系统使用的返回料的比例为 50％～90％，只用少部分海绵钛来达到调整铸锭成分的作用，进料系统运转顺畅，可实现连续生产铸锭；垂直进料系统使用的返回料的比例为 50％～90%。 2. 2 熔炼由水平进料系统或垂直进料系统投入到炉床内的原料，由 2 只电子枪负责原料的熔化，电子束按预先设定的扫描图形进行自动扫描，使原料熔化并维持熔炼区的熔体温度，必要时可采用手动调整电子束扫描图形，实现熔炼过程顺畅。一只电
图 3 电子枪结构筒图

大功率电子束冷床(EB)炉国产化及钛合金熔炼技术研发

大型电子束冷床（EB)炉国产化及钛合金熔炼技术研究
2014年11月27日
一、云南钛业股份公司及工艺装备简况二、电子束冷床（EB)炉及熔炼技术状况三、云南钛业（EB)炉国产化熔炼技术研究项目 1、基础条件， 2、技术支撑， 3、国产化创新，4、项目目标
中国第一卷冷轧钛卷
2008年4月30日
一、云南钛业股份有限公司
EB炉熔炼钛及钛合金铸锭具有诸多VAR法无可比拟的优点电子束冷床炉熔炼大规格钛锭基本原理及优点
EBCHR 法主要用于大规格工业纯钛及部分钛合金铸锭的熔炼。
EB炉熔炼钛及钛合金铸锭具有诸多VAR法无可比拟的优点
电子束冷床炉熔炼大规格钛锭特点
（1）熔炼温度和真空度高；（2）能够有效解决成分偏析和组织不均匀性；（3）对高、低密度夹杂物去除效果好；（ 4 ）工序少、成品率高，可重熔且质量一致性好，可以实现铸锭规格多样化（不同规格圆锭、扁锭）和大规格化（最大熔炼单件钛锭可达26t）；（ 5 ）原料适应性强，能大量回收残料，降低生产成本；（6）铸件表面和内部质量好。
4、国产化项目目标
4、2016年7月1日完成第一台大功率电子束冷床炉热负荷试车、出锭并不断改进达到产能、质量技术指标； 5、国产化研发的大功率电子束冷床炉装备技术指标达到现有炉子技术先进水平，熔炼速率（纯钛 )≥750kg/h，产能≥1600吨/年，最大锭重≥10吨,极限扁坯断面 200x1400x8200mm； 6 、通过熔炼技术研究合获得格的钛及钛合金铸锭，生产的钛及钛合金铸锭产品化学成分、质量、牌号满足 GBT-3620标准要求；海绵钛到加工坯（纯钛扒皮后）收得率≥90%； 7 、实现海绵钛、合金等原料熔炼出钛及钛合金铸锭、实现残钛、废料的回收熔炼成钛锭。

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新型电子束熔炼炉的研制图1 电子束炉结构简图摘要：本文介绍了新型电子束熔炼炉技术参数、结构、性能及其特点。

这就是目前金属提纯成为现代材料科学研究领域中热门课题的主要原因。

世界各国极为重视金属材料高纯化的研究，借以开发材料的新功能，满足高科技的需要。

在上世纪九十年代，电子束在国外已成为一种新型工业熔化金属的动力源，电子束熔化工艺导致了新一代金属材料的产生。

北京有色金属研究总院主要从事新金属材料的研究，进行新产品的研制和生产，如Ta、Nb、Mo、Ti、Cr、Cu等。

作为超导线的基体材料所采用的高纯铜，必须具有很高的纯度（99.99%以上），而且要求结构致密，无气孔等缺陷。

1964年，北京有色金属研究总院研制成功的120kW电子束熔炼炉，在近四十年的实际使用过程中，北京有色金属研究总院对其各部件不断进行改进。

1987年，成功改造成200kW电子束熔炼炉。

1988年，获得电子枪和送料机构两项实用新型专利。

在进行新材料研究和超导研究工作中发挥了重要作用。

它一直正常运转了近四十年，创造了巨大的经济效益。

1、工作原理电子束熔炼是一种特殊的真空冶金设备。

利用炉中的电子枪可将几十至数百kW的高能电子束聚焦在1cm2左右的焦点上，产生3500°C以上的高温。

当高能电子束聚焦在欲熔炼的钨、钼、钽、铌、锆等难熔金属原料上时，就能够将这些金属熔化，达到熔炼或提纯的目的。

由于高温区域有限，熔化的金属需要一点一点地滴入下面的熔池，经结晶器冷却，凝固成锭。

在高真空和高温的作用下，液态金属中的气体和杂质大量蒸发。

从而得到高纯度的致密的凝固态金属锭。

电子束熔炼炉是高温难熔金属熔炼和提纯的专用设备。

电子束熔炼在高真空下进行，熔炼时的过热温度高，维持液态的时间长，使材料的精炼提纯作用得以充分有效地进行。

电子束熔炼时，材料主要发生脱气、分解、脱氧、金属杂质的挥发和不熔杂质的上浮等。

其中，不熔杂质上浮而富集在铸锭顶部，可在切头时去除。

在真空下，电子枪的阴极被加热产生热电子逸出。

在加速电压（大于20kV）的作用下，热电子向阳极（零电位）加速运动。

由于聚束极的作用，电子束从阳极的中心孔通过，向下继续运动，经磁聚焦透镜的多次聚焦和磁偏转扫描透镜的调节，使电子束准确而集中地轰击到原料棒的表面。

在原料和熔池表面产生3000°C以上的温度，原料的表面被加热、熔化、滴入熔池中。

熔池就是锭上端的熔化部分，其周围是水冷铜坩埚（结晶器）。

由于电子束的加热作用，熔池保持不断地上下、内外对流。

随着熔化的原料不断滴入，熔池表面不断上升，拖锭装置又将锭不断向下拉动，使熔池表面保持一定高度。

2、电子束熔炼炉的结构整个电子束熔炼炉由炉体部分、电子枪部分、真空系统部分、高压电源部分、进料系统、拖锭系统、自动控制系统、水冷系统等组成。

如图1所示。

2.1 炉体部分炉体部分为ψ1000×2000mm带水套卧式腔体，两边活动炉门，均采用1Cr18Ni9Ti不锈钢材料制造，炉体分别与电子枪、真空系统、进料装置、水冷铜坩埚、拖锭装置和观察测温相连接。

2.2 电子枪部分电子枪由钨丝阴极，阴极，聚束极、加速阳极、栏孔板、磁聚焦透镜、磁偏转扫描透镜等部件组成，可产生250kW的电子泵。

电子束轰击到金属表面上，其动能变成热能。

为熔炼提供热源。

2.3 高压电源部分整个系统由主高压电源、副高压电源、灯丝电源三部分组成。

①主高压部分：由晶闸管交流相控装置、交流调压器、主高压变压器、高压三相整流器、平波电抗器、滤波电容器及保护、取样部分组成。

晶闸管相控电路组成及截止保护，主高压调节范围3-30kV，直流电流输出能力7.0A，电压闭环控制，稳压精度1%取样电路接地系统由需方提供可靠的稳定接地点。

②副高压部分：由晶闸管交流相控装置、副高压隔离升压变压器、三相桥式整流电路、副高压平波电抗器组成。

晶闸管交流相控装置按束流电流闭环设计，束流控制和调节由该部分实现。

输出直流电压的调节范围300-3000V，束流反馈由分流器提供。

③灯丝部分：由晶闸管交流相控装置、隔离变压器、电流取样部分组成。

交流相控装置按灯丝电流闭环设计，灯丝电流80A，电压25V，灯丝电流稳定度1%，灯丝可脱离主高压、副高压单独设定。

以上三个部分的隔离变压器均按35kV耐压设计，试验电压要求80kV/min。

正常运行时，主高压、副高压、灯丝、束流均为闭环稳定工作状态。

当负载打火时，主高压、副高压均可自行软恢复，软恢复时间可调整。

系统具有完善的过电压、过电流、负载过冲击、打火截止等各项保护功能，能适应熔炼炉频繁短路的运行状态，并具备人工脉冲强制锁定按钮。

系统具有主高压、副高压、灯丝电压、电流、束流等各种电参数显示，并能由远控台进行操作。

2.4 真空系统真空系统在电子枪室内部获得10-3Pa真空度，确保电子束的发射聚焦；在炉体内部获得10-2Pa 真空度，防止金属氧化、促使杂质蒸发。

①炉室真空系统由2台KT-600扩散泵为主泵（抽速共34000L/s），前级泵为1台ZJP-1200带旁通阀的罗茨泵（抽速为1200 L/s），1台H-150滑阀泵（抽速为150 L/s），2台2X-15机械泵作为扩散泵的维持泵，以及与之配套的各种阀门，如电磁放气阀、气动挡板阀、电磁真空充气阀、气动蝶阀、水冷挡板等部件组成。

这样的真空系统能保证高阀打开以后很快进入10-3Pa，并能在熔炼的过程中保证炉室的真空度。

我们选用的真空组件是国内同行业质量最好厂家的产品。

②电子枪真空系统采用3套F-450型涡流分子泵（每台抽速450L/s），每台泵前各有1只GCD-150高真空插板阀，以及2X-30型旋片泵为前级泵，组成清洁无油真空系统，不会对电子枪室造成油污染，而且启动快，抽速平衡，这在国内是首次采用，实践证明是成功的。

2.5 进料机构进料装置包括给料箱和给料装置。

其作用是使金属原料棒不断向前移动、左右摆动，以确保金属原料逐点熔化。

横向进料机构采用水平辊道推料方式送给坯料，水平辊道的端部可以摆动（已申报专利），以调整坯料熔化位置，进料速度和摆动速度采用调频电机控制，可调速。

2.6 拖锭系统拖锭装置包括锭座，拖锭杆和坩埚。

此装置保持钼锭和熔池转动，冷却熔池，不断下拉金属锭和熔池。

拖锭机构采用垂直拖锭杆拖锭，拖锭杆可以旋转，拖锭杆可以水平移出，以便于从熔化工位移动到卸料工位。

拖锭速度可调，采用调频电机控制。

2.7 自动控制系统控制系统由上位机、大型触摸屏、PLC可编程控制器、A/D接口、通讯接口、变送器、编码器等组成，实现对以下各条的控制，即：①真空系统的所有泵、阀在满足所需真空条件时开启、关闭的全自动及手动控制。

②拖动系统：送料、摆料、拖锭、转锭、料车、料筒、定位气缸等电机在熔炼、出料全过程的运行、定位、限位的全自动运行及手动控制。

③熔炼参数：主高压电压、电流；副高压电压、电流；灯丝电压电流、聚焦电流、偏转电流、扫描电流、炉室真空度、料位显示等参数均由变送器经A/D转换后送至PLC、上位机进行实时动态监控，工业电视观测熔炼全过程。

操作台上有大型触摸屏可进行参数动态系统控制图显示、参数修改和手动操作。

④保护系统：水压、水流、水温、电子枪、炉室真空、高压系统的保护连锁、控制功能。

⑤送料、拉锭、摆料系统采用交流变频调速器控制。

⑥整个控制系统都具有手动、自动控制功能。

⑦熔炼窗观察系统由直接观察和电视观察两套组成，供熔炼操作用。

2.8 水冷系统集中供应冷却水，备有3”进水管，4”出水管，有集流水箱，有水温、水流、水压连锁保护指示功能。

3 、技术指标①电子枪额定功率：250kW；最大功率：300 kW；②加速电压：35kV；加速电流：7A；③电子枪室真空度：10-4--3Pa；⑤功率密度：>2.5×10-5W/cm2；⑥阴极钨丝寿命：>400h；⑦电子枪功率损失：<3%；⑧电子枪阴极块寿命：>2000h；⑨炉室真空度：1.0×10-3Pa；⑩主变压器额定功率：375kVA；11主调压器额定功率：400 kVA；4、调试概况4.1 工艺过程原料准备：钽粉经等静压成型后在1600°C-1700°C烧结，根据熔炼要求，在真空氩弧焊箱中焊接成一定尺寸的棒料；熔炼过程：将熔炼料及水冷铜坩埚底垫好后，密封、抽气，检查漏气率，通冷却水；当熔炼室和枪室真空度均达到0.002Pa左右时，将灯丝预热脱气；恢复真空度后，将枪室和熔炼室之间的横阀打开，输入高压直流电，调节聚焦和偏转磁场，使电子束对准料棒和坩埚，将坩埚底锭部分熔化，形成熔池后，即可进行熔炼；同时进行拉锭，保持液面水平一定。

熔炼过程中应该控制好熔炼速度、熔炼功率和真空度。

高熔点稀有金属往往经过一次熔炼后，还进行第二次熔炼，以进一步提高锭的纯度和使锭的成分、组织均匀。

4.2 工艺参数表1 工艺参数5、结论电子枪：自主知识产权的大功率单枪；采用了三次磁透镜聚束电子束。

控制电子束轨迹的依据是观察电子束打到枪内栏孔和飘移管（均有水冷却和连接毫安表测定）的电子数量和打到熔炼物上的电子轨迹大小而定；电子流通效率在熔炼操作过程中能随时观察到，电子流通效率在96%以上，操作简便。

电子枪电极及支撑元件形状简单且数量少，易于制造和装卸。

电子枪主阴极钽块寿命达2000h以上，是德国商品电子枪（80-200h）10-20倍，阴极块辅助加热功率为2-3kW左右。

为了使电子枪的电子发生室与熔炼室有较大的真空压差（两个数量级以上），电子枪采用三套分子泵系统抽气，电子发生室设一个抽气口，电子漂移管设两个抽气口，同时设三个气栏孔（包括阳极孔）。

电子枪电子束能平面偏转和圆扫描，偏转角度为350。

电子轰击炉用给料装置，用于固定原料和使原料熔融部位始终保持对准坩埚位置，该装置由夹料杆、卡头、进料丝杠传动机构、放置原料的辊道、辊道摆动用的丝杠传动机构等组成，使原料不仅可以做沿其轴线方向的运动，还可做垂直于其轴线方向的水平运动，从而给电子轰击炉生产带来一系列优点，如扩大了所用原来直径，允许原料有一定弯曲度，二次或多次熔炼不需要更换坩埚、提高炉子产量、充分利用热能和提高产品质量等。