[科普中国]-环形枪电子束熔炼炉

环形枪电子束熔炼炉(Ring gun electron beam melting furnace)又称近环形枪电子束熔炼炉。非自加速环形枪电子束熔炼炉的环形枪头距金属熔池仅有20mm左右，其阴极受金属蒸气和喷溅物的侵蚀，寿命一般只有几个小时，但它具有制作容易、成本低的特点，故常用作实验室设备。

简介环形枪电子束熔炼炉(Ring gun electron beam melting furnace)又称近环形枪电子束熔炼炉。非自加速环形枪电子束熔炼炉的环形枪头距金属熔池仅有20mm左右，其阴极受金属蒸气和喷溅物的侵蚀，寿命一般只有几个小时，但它具有制作容易、成本低的特点，故常用作实验室设备。

自加速环形枪电子束熔炼炉，加大了阴极和金属熔池间的距离，故又称远环形枪电子束熔炼炉，其阴极的工作条件有所改善。但寿命一般也只有十几个小时1。

电子束熔炼炉分类按其使用的电子枪的类型不同，可分为环形枪、横向枪及轴向枪电子束熔炼炉等3类；按其用途，可分为熔炼用炉、区域精炼炉、电子束凝壳炉及多用途电子束熔炼炉等4类2。

电子束熔炼炉的组成典型的电子束熔炼炉一般由6部分组成：

(1)电子枪。电子枪是电子束熔炼炉的心脏。它包括枪头(一般由灯丝、阴极、阳极等组成)、聚焦线圈和偏转线圈等。电子枪按其结构形式可分为轴向枪(或称皮尔斯枪)、非自加速环形枪、自加速环形枪及横向枪。电子枪的数量有单枪、双枪和多枪等。

(2)进料系统。如果原料为预制好的自耗电极时，一般采用纵向或横向机械进料方式：如果原料为屑、块或顺粒状时，则采用给料仓的方式。

(3)铸锭系统。包括结晶器、拉锭机构和出锭机构等。

(4)真空系统。包括真空机组、真空室、真空管道及阀门和真空测量系统等。

(5)电源系统。包括主电源(电子枪电源)及控制电源和操作电源等。

(6)冷却系统。包括全部冷却用水及管道阀门等2。

电子束熔炼的工艺特点电子束熔炼的工艺特点是在高真空环境下进行熔炼(熔炼真空度一般在10-1至10-3Pa)，熔炼时熔池的温度及其分布可控，熔池的维持时间可在很大的范围内调整；熔炼是在水冷铜坩埚(结晶器)内进行的，可以有效地避免金属液被耐火材料污染。因此可以说，电子束熔炼为一些金属材料、特别是难熔金属提供了一种不可缺少的精炼手段1。

电子束熔炼过程中的冶金反应电子束熔炼过程存在3种基本的冶金反应：

(1)除气口电子束熔炼可除去大多数金属中的氢、且氢的去除很容易，一般在炉料被熔清之前即已基本完成：由于真空度高，熔池温度及处于液态的时间可控，脱氮效果也很高。

(2)金属杂质的挥发。在电子束熔炼温度下，凡是比基体金属蒸气压高的金属杂质均会不同程度地得以挥发去除。

(3)去除非金属央杂物。氧化物及氮化物夹杂物在电子束熔炼温度及真空度下，有可能分解出〔O〕及〔N〕被去除；〔O〕还可以通过碳氧反应而被去掉；此外，锭子自下而上的顺序凝固特点也有利于非金属夹杂物的上浮3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学