[发明专利]电子束冷床炉

说明书

技术领域

本发明属于金属冶炼技术领域，特别是稀有金属的冶炼专用设备。

背景技术

随着国家航空、航天及航海的快速发展，对优质钛材的需求也迅速增大；由于传统真空自耗电弧炉熔炼的钛材存在夹杂、偏析等缺陷，已不能满足需求，电子束冷床炉可以很好的解决这个问题；之前只有几个发达国家已经研制出电子束冷床炉，但价格特别昂贵，且技术封锁，严重制约着我国相关产业的发展，我国迫切的需要自己的电子束冷床炉技术及设备。

目前使用的电子束冷床炉大都为热阴极电子枪，其电子枪室的抽气系统是独立系统。熔炼过程中，电子枪室真空度保持在10^-3～10^-4Pa。熔炼室内真空度保持在10^-1～10^-2Pa。合金成分控制困难是电子束冷床炉熔炼制取合金锭的主要障碍。由于真空度高，在熔炼钛合金过程中，熔池温度高，液态金属保持的时间长，一般合金组元的挥发损失率都较大。由于在熔炼温度下的蒸汽压力，维持液态时间的不同而有较大的波动。合金元素由于蒸气压的不同，挥发速度也相差极大，不利于钛合金铸锭的生产。

发明内容

本发明的目的在于研制一种可以生产出更优质钛材的成套熔炼设备—电子束冷床炉。

电子束冷床炉，其主要包括真空熔炼室、电子枪、电源、加料系统、冷床、结晶器、拖锭系统、真空系统、冷却系统、液压系统、压缩空气系统和电气控制系统；电子枪有三把并安装在真空熔炼室上部，其中两把电子枪的电子束正对位于真空熔炼室中部的冷床，另外一把电子枪的电子束正对位于真空熔炼室下部的结晶器；加料系统由水平连续进料机构和竖直屑料进料仓组成，竖直屑料进料仓位于真空熔炼室上部；水平连续进料机构位于真空熔炼室侧面并分为进料室和装料室，进料室和装料室两者之间用插板阀隔开；结晶器位于冷床下部并且其底部与拖锭系统通过闭锁阀连接；真空系统连接在真空熔炼室上并满足真空系统的密封要求；混合工作气体制气及供气系统与电子枪的电子枪室连通将混合气体输送到电子枪室。

该设备可广泛应用于钛、锆等活性金属，钨、钽、铌等难熔金属及特种钢的熔炼；具有熔炼真空度高、提纯效果好的特点；尤其是在航空、航天需用钛及钛合金材料方面，可生产出其它设备不能生产的产品；此设备还可将钛残料回收熔炼成满足使用要求的钛材，此过程相比传统工艺过程，节约能耗20％～30％。

本发明冷阴极电子枪是将混合气体输送到电子枪室，在气体放电电子枪中，阴阳极之间通过高电压作用发生辉光放电产生等离子体，由其轰击阴极而形成电子束熔化物料，气体放电电子枪不需要每个单独使用高真空泵，可在10～10^-2Pa压力区间稳定工作，并且在熔炼过程中对熔炼室中的压力变化和金属气体甚至飞溅物的影响敏感度低。炉室真空度10～10^-2Pa工作。熔炼钛合金过程中，合金元素的含量及成份均匀性容易控制。生产的钛合金铸锭性能更好。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为图1侧面视图。

图号说明：1-推料块；2-棒料；3-驱动链轮；4-预备进料；5-装料室炉门；6-装料室；7-插板阀；8-进料室；9-电子枪；10-屑料进料仓；11-冷床；12-熔炼室系统；13-真空系统；14-混合工作气体制气及供气系统；15-电源；16-液压系统；17-压缩空气系统；18-回转大盘；19-拖锭筒；20-伺服电机；21-电气控制系统；22-冷床小车；23-折叠轮；24-牵引小车；25-冷却系统；26-防护罩；27-观察装置；28-熔炼室支架；29-结晶器；30-插板阀；31-波纹管；32-拖锭杆。

具体实施方式