[实用新型]电子束熔炼设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电子束熔炼设备。

背景技术

电子束熔炼(electron beam melting)通过电子轰击将能量供给炉料进行熔化的一种真空熔炼法。采用电子束进行熔炼的设备也称作电子束熔炼设备，是利用高速电子的动能转换成热能，进而使金属熔化的一种真空熔炼设备。

电子束熔炼的主要参数有：

(1)真空度，真空度对熔炼产品的质量和操作都有很大的影响。首先真空度高，无论从热力学或动力学的角度来说，都对去除杂质有利。

真空度除影响产品的纯度外，还影响到电子束的发射，真空度低于10^-4毫米汞柱，则易发生辉光放电使设备电流过载，使得熔炼无法进行。

(2)熔炼速度，正确的选择熔炼速度对提高产品的纯度和产率也很大的意义。

在熔炼功率一定的情况下，改变熔炼速率意味着改变熔池的温度和物料在高温下停留的时间。功率一定时若熔炼速度降低，一方面单位时间内熔化的冷料少，更多的能量用于熔池的加热，因此熔池的温度升高；另一方面，因熔化的速度降低，拉锭速度也降低，因此物料处于熔体状态的时间变长，这两个因素都有利于杂质从熔体中排除。

熔炼速度除影响纯度外，也影响产率和耗电量，速度过慢，则金属的蒸发损失增加，产率降低，耗电量增加。一般在一次熔炼时放气量大，熔炼速度应小一些，二次熔炼时则快一些，有时为了进一步得到更高纯度的铸锭，则需要第三次熔炼，则速度更应加快，以保证得到合乎要求的铸锭组织。

(3)熔炼功率

电子束熔炼时，熔炼功率也是重要的参数之一；当熔炼速度一定，提高熔炼功率，势必使熔池的温度升高，有利于杂质的去除；但另一方面金属的挥发损失和电能的消耗也增加，因此过程中功率应该适当的被控制。

目前，电子束熔炼设备(参见图5所示)至少包括有电子束系统1、真空系统2、坩埚3、电源系统4、冷却水系统5、保护气源6。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种电子束熔炼设备，该电子束熔炼设备克服了现有电子束熔炼设备只进行合金熔炼的单一功能，通过添加转动机构和空心水冷机构，不但实现了合金的熔炼，也能进行合金单晶的制备。该电子束熔炼设备包括有电子束系统(1)、真空系统(2)、坩埚(3)、电源系统(4)、冷却水系统(5)、保护气源(6)、支撑机架(7)、转动机构(8)、磁液体密封件(9)和空心水冷机构(10)；

电子束系统(1)的电子枪(11)安装在真空系统(2)的真空室(21)的上部(25)上；

真空系统(2)的真空室(21)的下部(24)与支撑机架(7)的上部(71)之间安装有磁液体密封件(9)、从动轮(83)，磁液体密封件(9)在从动轮(83)的上方；

坩埚(3)置于真空室(21)内的中心位置，且坩埚(3)的底部与空心水冷机构(10)的套筒(101)连接；坩埚(3)采用无氧铜材料加工；

空心水冷机构(10)、转动机构(8)安装在支撑机架(7)上；

真空系统(2)的真空室(21)为双层水冷结构，内层(202)为不锈钢板，外层(201)为碳钢或不锈钢板，内层(202)与外层(201)之间为冷却水道(203)；真空室(21)的上部(25)设有安全阀(204)、A通孔(205)，A通孔(205)内安装有法兰盘(207)，电子枪(11)的套筒安装在法兰盘(207)上；真空室(21)的左端(26)设有观察窗(23)；真空室(21)的右端(27)设有进料口(22)；真空室(21)的下部(24)设有B通孔(206)，B通孔(206)内安装有磁液体密封件(9)；

坩埚(3)为双层水冷梯形结构；坩埚内壁(34)与坩埚外壁(33)之间为冷却水通道(32)；坩埚(3)的底部设有接头(35)，接头(35)的中心设有C通孔(37)，C通孔(37)内安装有C滚珠轴承(38)，C滚珠轴承(38)套接在空心水冷机构(10)的套筒(101)上；坩埚(3)的坩埚熔腔(31)底部为锥形底(36)；

支撑机架(7)由上支梁(71)、下支梁(72)、底座(74)构成，上支梁(71)与下支梁(72)之间设有加强筋(74)，下支梁(72)安装在底座(74)上；上支梁(71)上设有D通孔(711)、E通孔(712)，D通孔(711)内安装有A滚珠轴承(713)，E通孔(712)用于电机(81)的输出穿过；A滚珠轴承(713)套接在空心水冷机构(10)的套筒(101)上；下支梁(72)上设有F通孔(721)，F通孔(721)内安装有B滚珠轴承(722)；