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电子束冷床熔炼EB炉熔炼原理及传热过程

发布时间:2022年11月03日 10:07:58

       电子束冷床熔炼EB炉以电子束作热源,水冷铜坩埚为冷床,利用高速电子的动能转换成热能使金属熔化、精炼、浇铸成锭。冷床炉在设计上将熔炼过程分为原料熔炼区、精炼区和凝固区3个区城。原料熔化成液态后,在水冷铜炉床上流过(即精炼),进入凝固坩埚,凝固成圆形铸锭或长方形截面的板坏。在流经精炼区时,高密度的夹杂因为重力作用,下沉进入低温的凝壳区,并沉积在那里,得以去除。低密度的夹杂上浮到熔池表面,经受高温加热,通过溶解过程消除。中间密度的夹杂在冷床内的流动过程中,由于冷床内的流场复杂,使其在冷床内有充足的时间溶解消除"。

       在高真空环境中,将阴极(钽或钨丝)加热至2600-2800℃时,阴极将发射出大量热电子,此时若在阴极与阳极间保持大的电位差,则电子在电场作用下加速,电能转换成电子的动能。如加速电压为40kV时,电子的速度约为118600km/s。用电场和磁场聚集电子束,使其轰击所要熔化的金属。电子在同金属碰撞时失去动能,转变成主要作为熔化炉料的热量,使金属熔化。负责熔化物料的两只电子枪的电子束射到被熔物料,待熔化材料被熔化进入一个带有熔炼区和精炼区的水冷铜冷炉床中,一只电子枪负责对已熔化物料进行精炼,精炼后的物料溢流进人一个带有可伸缩基板的水冷铜坩埚中,一只电子枪负责铸锭结晶区热量控制,电子束按照设定的参数进行自动扫描,以控制金属液面温度均匀.形成利于物料结晶的热量场,从而控制结晶器内的金属凝固,凝固的铸锭按皮尔格步骤下降,以获取内在成分均匀、无缺陷表面质量优良的特性。熔炼、精炼炉床和坩埚排列在一直线上,一个防溅挡板放置在熔炼区和精炼区之间,防止材料从熔化反溅至精炼区。


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