Современная металлургическая промышленность производит почти все известные металлы

Рис. 21. Схема печи для плавки электронным пучком: / - катод электронной пушки; 2 -анод; 3 - патрубок к вакуумной системе; 4 - электромагнитная ка­чу шка (линза); 5 - диафрагма; 6 -шибер; 7 - плавильная камера; 8 -электронный пучок; 9 - патрубок к иакуумной системе; 10 — выплавля­емый слиток; И — охлаждаемый во­дой медный кристаллизатор; 72 -механизм вытягивания слитка; 13 -переплавляемая заготовка (спечен­ный штабик)






Электронно-лучевая плавка
Нагревание и плавка металлов электронным пучком осно­ваны на превращении кинетической энергии электронов при их соударении с поверхностью металла в тепловую энергию. При разгоняющих напряжениях до 30 - 35 кВ, используемых в установках электронно-лучевой плавки, подавляющая часть энергии электронов превращается в тепловую энергию и лишь малая доля - в энергию рентгеновского излучения и энергию электронов вторичной эмиссии.
На рис.21 показана принципиальная схема плавильной установки с одной электронной пушкой. Электронная пушка, являющаяся источником пучка электронов, состоит из като­да, полого ускоряющего анода, фокусирующей электромагнит­ной катушки (линзы) и диафрагмы. Катодом служат подогре­ваемые массивные вольфрамовые или танталовые диски. Элек­тронный пучок выводится в плавильную камеру через сложные диафрагмы, создающие значительное газодинамическое сопро- : тивление, что позволяет поддерживать в пушке более высо­кое разрежение, чем в рабочей камере, с помощью независи­мой вакуумной системы.
В более мощных печах, предназначенных для плавки круп­ных слитков, применяют несколько электронных пушек.
В отличие от дуговых вакуумных печей при плавке элект­ронным лучом можно осуществить значительный (контролируе­мый) перегрев жидкого металла и поддерживать его в жидком состоянии заданное время. Это обстоятельство, а также возможность проведения плавки при очень низком остаточном давлении, создает условия для более полной дегазации и удаления примесей, чем при дуговой плавке. Дополнительное преимущество состоит в возможности переплавки металла в любом виде (штабики, таблетки из порошка, стружка), тогда как при дуговой плавке необходимо приготовление расходуе­мого электрода.
Успешная плавка в электронно-лучевых печах возможна при обеспечении высокой скорости откачки и остаточном давлении в плавильной камере порядка 0,0013 Па. Высокое разрежение необходимо для того, чтобы пучок электронов на пути к нагреваемому телу потерял возможно меньше энергии на столкновение с атомами и молекулами газов, а также для удаления из расплавленного металла испаряемых в условиях плавки примесей.
В результате электронно-лучевой плавки молибден и во­льфрам очищаются от подавляющей части примесей (в частно­сти, от примесей О,N,С,Н,Fе,Сu, Ni,Мn,Со). Для глубокой очистки от кислорода (до содержания «10 ⁴ %) необходимо введение раскислителей.


Вследствие высокой чистоты слитки после электронно­лучевой плавки имеют крупнокристаллическую структуру, и пластическая деформация их (особенно вольфрама) затрудни­тельна. Поэтому вольфрамовые (а иногда и молибденовые) слитки после электронно-лучевой плавки переплавляют в ду­говой печи.