电子束熔炼以其杰出的精炼能力而著称，是难容金属（钨、钽、钼、铌、铪、铬、钒、锆和钛）熔炼和提纯的新型专用设备。由于在高真空下进行熔炼，过程中过热温度高，维持液态的时间长，能够充分有效地发挥对材料的精炼提纯作用。

    1、电子束熔炼EB炉技术参数：

 2、 电子束冷床熔炼EB炉(主要结构)设备组成与功能

整个电子束冷床熔炼EB炉由炉体部分、进料系统、连续拉锭系统、电子束加热装置、坩埚结晶器和冷床、真空系统部分、电子枪部分、高压电源部分、自动控制系统、水冷系统等部分组成。

2.1熔炼室炉体部分

炉体为卧式圆柱形或方形结构，包括固定炉体、电子枪，以及偏转系统，检查门、碳钢架体等。炉壳均为双层水冷结构。观察窗装有闪屏、充气、铅玻璃防护屏。

熔炼在熔炼室内的冷床上进行。在熔炼室熔炼区和增压泵之间距离很短，抽气面积大，抽气效率高。配置了电机内置的频闪观察孔。用于引束和熔炼过程的观察。

炉室上部安装有高压开关安全联锁接地装置，采用气动电气程序联锁，操作简便安全可高。能避免人工误操作。

2.2进料系统

采用水平进料方式，在炉室的一侧设计有水平进料室，进料室由低碳钢卷制成局部水冷结构，与炉室相连的法兰和接口均有水冷。

水平进料室设置有电机和减速机、丝杠驱动的送料机构，在炉子熔炼过程中，可将不同型状的残料直接装入料槽，这样的设计对废料的选择性大大降低。

关闭水平进料室门后，进料室电机带动推块将料推向熔炼区。可在电脑上显示推料的行程和速度。并配置观察窗。

2.3拉锭系统

拉锭系统为圆筒式结构，内置2根丝杠拉锭机构，传动采用伺服电机和减速机、丝杠驱动的拉锭机构，拉锭采用垂直拉锭（皮尔格式），可实现操作杆手动干预，拉锭杆升降速度可调。拉锭圆筒安装在移动小车上可以水平移出，以便于从熔化工位移动到卸料工位。

熔炼时，通过拉锭系统得到铸锭。铸锭室用低碳钢材质制成，采用水冷却防止热辐射。

拉锭系统安装在一个小车上，可以在熔炼位置和出锭位置之间来回移动。小车上安装有必要的设备、仪表、冷却水分水排、惰性气体、压缩空气管线及其控制装置。为维护方便，提供了维修平台。

拉锭头为水冷燕尾槽机构，能保证板坯不会变形。

电机驱动的铸锭小车将拉锭室移至出料位置出料。出锭是通过天车和专用的铸锭夹具来完成。

2.4电子束加热装置：

炉体顶部是水冷夹套，炉顶上设置安放电子枪的水冷安装座，设置冷却水进出口。设置密封槽螺栓固定于熔炼室顶部密封。为了减少烟气、挥发物对电子枪影响，设置可拆卸式防护隔板冷凝罩结构，能更换、清理方便。

2.5坩埚结晶器和冷床

（1）冷床能存储熔化金属、使化学成分均匀，熔液精炼，完全可以避免高密度未熔化的块原料落入结晶器。浇铸前端是将熔化金属从冷床流向结晶器中。

（2）结晶器是形成铸锭和使化学成分更加均匀的地方。结晶器是铜制水冷空心结构。在熔炼时随熔炼进度将铸锭从底部拉出。

（3）包括水冷紫铜铸锭拉锭结晶器和冷床。由碳钢制作外壳，由紫铜制作结晶器和冷床体，结晶器和冷床内部设计有水冷通道，通水进行冷却。

（4）结合国内生产厂家使用中暴露出的设计不合理问题，进行了很多设计改进，结晶器和冷床和外部水管连接：原先采用法兰密封圈结构，拆卸困难，密封容易老化漏水，现改为不锈钢接管与结晶器和冷床直接焊死，不需拆卸，永久性杜绝漏水现象。

（5）水管与软管的连接采用KF法兰快卸结构，更换方便安全可靠。

（6）为避免结晶器变形产生板坯中间鼓肚扒皮量大现象，将筋板加厚加多加高，并合理调整筋板位置，来限制中间变形。

（7）合理设计水道，既保证冷却，又不会过多的带走热量，减少输入功率。

（8）结晶器拖锭采用燕尾槽可拆卸结构，操作方便，避免了板坯底部拉锭时产生变形旁弯现象。

2.6真空系统

进行工业生产时，真空系统能形成和维持熔炼室所必需的剩余压力。除此之外，真空系统中还有与真空泵连接的密封、阀门、闸板阀、管路等，真空测量仪器。整套真空系统在相应位置设置连接氦质谱检漏仪的检漏口，便于检漏。每一个用阀门封闭的区间至少要有一个检漏口，以便测量和检漏。

为避免空气中的潮气进入炉室内壁结露影响抽速，采用阀门和配套的自动控制程序，完美解决空气湿度大炉壁结露引起的抽空时间过长的问题，大大提高了生产率。

2.7电子枪部分

电子枪主要由束流制导管，阳极、放电室、水冷阴极组成。束流制导管上有一聚焦、二聚焦、偏转装置组成。电子束制导扫描方式有圆扫描、方扫描、圆满幅扫描、方满幅扫描。扩大了电子束炉使用范围，既适应于熔炼难熔金属同时适应于一般金属的熔炼提纯。电子枪调整可以在X方向和Y方向可调。

电子枪采用了多项改进技术，加大了光波导和其它零部件的配合尺寸和光洁度，将内壁光通路的焊缝取消，改在外部，使得电子枪不会出现烧损和击穿现象。维护量大大减少。每支电子枪扫描图形必须满足熔炼工艺要求，适用于该设备熔炼扁锭、圆锭的工艺设置。

2.8高压电源系统

每一把电子枪的主高压电源为IGBT高频高压电子开关电源，具有在熔炼过程中因电子枪放电高压自动断开自动恢复功能，自动稳压。功率因数不小于0.95。

熔炼生产过程中熔炼室的压力不会改变，特别重要的是当熔炼原料放气较大时，电子枪的平台结构可以预防溅出物散落到电子束枪的阴极，减少了重熔金属气体凝结的概率，提高了炉子生产时的稳定性。

采用 IGBT（绝缘密封的双级晶体管）的高频转换能源。使用具有现代化数字信号过程DSP的微处理控制在电子枪工作时能灵活运用，保证熔炼过程的持续性，不使用辅助设备也能相互协调具有中央计算机控制的控制系统，从整体上提高了电子束炉的控制安全性。使用密集的、结构简单的能源可以直接并排安置在电子束炉旁。

2.9自动控制系统

自动控制系统分为两个部分：主体设备控制系统、电子枪控制系统。

（1）主体设备控制系统：

（a）上位软件控制系统。包括一个用软件完成的操作界面，带有标准键盘、鼠标和24＂LED 显示器来做为操作者和AMC间的通讯设备。所有可视画和所有操作画面已经用软件设定了，可以对数据进行编辑、管理等.用来设定数据的采集、存储，并且在所连的打印机和屏幕上产生熔炼实时、历史记录和故障记录。操作界面简明、方便；炉子抽空、水冷和故障警告的控制通过可视界面执行。

（b）控制系统采用工业计算机，配合西门子程控器实现世界上先进的分布式控制系统，主站与各分站之间的通信接口为Profinet 总线，主站与上位机之间的通讯采用以太网，主站与各分站之间传输介质为光纤，光纤通讯容量大、传输距离远；光纤的损耗极低，在光波长为1.55μm附近，光纤损耗可低于0.2dB／km，这比任何传输媒质的损耗都低。因此，无中继传输距离可达几十、甚至上百公里。信号干扰小、抗电磁干扰、传输质量佳，电通信不能解决各种电磁干扰问题，唯有光纤通信不受各种电磁干扰。系统内安装无线网关，维护人员可在远程第一时间对设备出现问题进行诊断，提供给现场检修人员相关处理方案，便于问题处理，提高设备检修维护效率。

（c）控制系统主站采用西门子最新推出的PLC系列中的1513-PN，集成两个PN接口，PLC电源采用西门子开关电源。PLC的处理速度更快，联网能力更强，诊断能力和安全性更高，不仅可节省成本，提高生产效率，而且安全可靠，维护简单方便。PLC采用新型的背板总线技术，采用高波特率和高传输协议，使其信号处理速度更快；集成2个PROFINET接口，可实现低成本快速组态现场级通信和公司网络通信。

（2）电子枪控制系统

电子束扫描和电源、气体控制分：控制器采用 专用图形软件控制器，该控制器采用模块化插板结构，电子枪扫描由控制器来控制。该控制器在航空航天仪表数据测试领域应用最为可靠应用最多。

高压电源采用专门带CPU的单片机通过光纤与FPGA控制器（带CPU的小电脑）ModBus TCP通讯小电脑放在专门的功率放大控制柜里面。

高压切断开关：

电子枪阴极工作时接入3万伏高电压，当停炉检修和清理更换枪内零件时，必须确保将高压切断，但仅仅切断高压是远远不够的，因为电子枪切断高压后，枪内任然残留高压电荷释放不了，因此必须将此电荷释放完全才能接触电子枪，传统的办法是人拿着高压放电棒，一端接地，另一端去人工接触电子枪进行放电，这种方式非常繁琐同时也极不安全可靠。

本炉子采用创新的设计思路，用气缸带动开关进行高电压的接入和切断，切断高压的同时，将电子枪阴极接地，实现了远程电气自动操作，同时进行电气信号联锁避免出现人工误操作或遗忘放电等故障，开关触头全部封闭在通明的玻璃罩内，人能够清楚的看见高压开关的分合工作状态，是目前最新、最自动化、最安全可靠的设计方式。

2.10水冷却系统

水冷却系统服务于供应及分配冷却水至所有单元，电子束冷床熔炼炉的机械装置及设备，它们是方坯熔化和冷却过程中强化传热的主体。

炉体所有受热辐射的部分均应采用双层水冷，为了避免炉室在打开后其内壁吸潮，从而减少抽真空时间，抽真空开始时采用温水系统烘炉。总进水口设置压力及温度检测各1个，循环冷却水每个水分配器入口设置压力检测，所有冷却点回水管路均设置测温装置进行监控，设置手压式流量计监控流量。采用PLC程序实现对冷却水进行温度报警及连锁监控。应急水系统当故障停电时，电气系统自动切换水源，设置电动阀常闭式失电开启，前端装手动阀，保证紧急状态冷床、结晶器正常冷却一定时间保护设备。

电子枪电源柜密闭冷却水系统为电子枪电源柜提供并回收冷却水。管路采用304不锈钢和PPR材质。