EB爐電子束槍的電氣控制設(shè)備及原理

王志中

摘 要 介紹EB爐鈦錠生產(chǎn)配套的電子束槍的電氣參數(shù)、電氣控制設(shè)備系統(tǒng)和電子束槍的基本控制原理。

關(guān)鍵詞 電子束熔煉爐；電子束槍；原理

中圖分類號(hào)：TF806 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）08-0056-02

自2010年10月武鋼集團(tuán)昆明鋼鐵總公司在云南省祿豐縣土官鎮(zhèn)工業(yè)園區(qū)建成一座年產(chǎn)4410噸/年規(guī)模的鈦冶煉及鈦合金鈦錠生產(chǎn)的EB（Electron Beam）熔煉爐，主體工藝設(shè)備是引進(jìn)美國(guó)RETECH公司真空冶煉爐。EB熔煉爐的電子束熔煉過(guò)程：EB爐熔煉室端蓋上安裝的4臺(tái)電子束槍在高真空的冶煉環(huán)境中發(fā)的出高速和高頻的電子束流在聚焦線圈和偏轉(zhuǎn)線圈的作用下將電子束流準(zhǔn)確地轟擊到結(jié)晶器內(nèi)的海綿鈦原料塊及合金物料上，將電子束流的電子動(dòng)量轉(zhuǎn)化為金屬加熱的熱能。海綿鈦經(jīng)過(guò)高溫加熱熔化形成鈦金屬熔液，鈦熔液經(jīng)過(guò)坩堝的精煉池進(jìn)行電子束精煉后流入鈦錠結(jié)晶器，形成鈦錠基座。鈦錠在拉錠桿的牽引作用下形成完整的鈦錠，當(dāng)錠長(zhǎng)達(dá)到8.1 m的定尺長(zhǎng)度時(shí)，整個(gè)熔煉工序會(huì)停止，冶煉工藝控制將進(jìn)入鈦錠冷卻和出錠操作。在熔煉海綿鈦及合金原料的工藝過(guò)程中，電子束的輸出能量控制和角度控制設(shè)備是電子束槍電氣控制的核心。

1 電子束槍本體的設(shè)備組成及功能參數(shù)

單臺(tái)電子束槍一般由以下幾部分組成。

1）陰極、陽(yáng)極裝置：陰極裝置由一個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的三電極系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)能夠發(fā)射電子束，并帶有一個(gè)電子聚集電極。其設(shè)備構(gòu)成包括：實(shí)心陰極（用于間接加熱）、聚焦電極和陽(yáng)極。圖1中鎢絲安裝在固體陰極后主要用于加熱陰極，陰極加熱后產(chǎn)生熱電子逸出，電子在強(qiáng)電磁場(chǎng)作用下匯聚并加速運(yùn)動(dòng)到

陽(yáng)極。

圖1 電子束槍工作原理示意圖

2）透鏡和聚焦線圈。兩個(gè)透鏡裝置可將電子束聚焦形成電子束流，陰極腔體和中間腔體（陰極和陽(yáng)極間）有效隔離真空壓力，將電子束聚焦，最大程度降低能量損失。

3）電子束偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)可根據(jù)工藝要求將電子束流方向調(diào)整到工藝需要的偏轉(zhuǎn)角度，系統(tǒng)可對(duì)電子束進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)偏轉(zhuǎn)控制。

4）電子束槍防護(hù)系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)。電子束槍工作在高真空和惰性氣體保護(hù)的熔煉環(huán)境下熔煉鈦及鈦合金，電子束槍機(jī)體冷卻采用循環(huán)水冷卻方式。

2 電子束槍電源及電控設(shè)備的組成及輸出功率控制原理

電子束槍冶煉的主要方式是：鎢絲加熱固態(tài)陰極后產(chǎn)生熱電子逸出，電子在強(qiáng)電磁場(chǎng)作用下匯聚并加速運(yùn)動(dòng)到陽(yáng)極。電子束在加速電壓的高壓的作用下，形成高頻、高速的電子束流動(dòng)量轉(zhuǎn)化成熱能，在坩堝熔池和海綿鈦原料表面產(chǎn)生2800℃～3000℃的熔煉高溫區(qū)域。經(jīng)過(guò)金屬蒸發(fā)或高壓和離子化的等離子的共同作用，完成對(duì)鈦金屬的冶煉。其中對(duì)電子束槍的輸出功率控制和電子束掃描工藝的控制要求是電子束槍冶煉電氣控制的關(guān)鍵技術(shù)，電子束槍的電氣控制系統(tǒng)通過(guò)控制整流輸出加速電壓、調(diào)節(jié)實(shí)心陰極溫度和調(diào)節(jié)陰極與陽(yáng)極間距等控制方式控制電子束的輸出功率，從而根據(jù)工藝要求達(dá)到控制冶煉強(qiáng)度和進(jìn)程的目的。

2.1 電子束槍的供電電源系統(tǒng)及電氣成套設(shè)備的主要功能

1）電子束槍主要由SCB11-1250kVA變壓器（變壓器變比10/0.5 kV）作為外部供電設(shè)備，變壓器低壓側(cè)AC.480V電源主要提供給電子束槍整流變壓器供電。

2）整流變壓器及其輸出調(diào)控系統(tǒng)。進(jìn)線柜及整流變壓器控制單元電子束槍高壓系統(tǒng)包括：進(jìn)線柜和整流變壓器提供每套額定功率800 kW，額定輸出電壓為：直流55 kV的電子束加速高電壓。

3）陰極高壓控制單元。設(shè)備包括：4臺(tái)陰極控制柜陰極控制單元的主要功能：可調(diào)陰極的驅(qū)動(dòng)通過(guò)一個(gè)調(diào)節(jié)電路控制，在功能控制模式下，射束電流相當(dāng)于調(diào)節(jié)電路的額定值。可調(diào)陰極對(duì)陰極與陽(yáng)極的間距進(jìn)行連續(xù)調(diào)整，直到射束電流的實(shí)際值達(dá)到整定值為止。

4）電子束引導(dǎo)。設(shè)備包括1～4#電子束槍電子束導(dǎo)向柜，其功能主要包括：實(shí)現(xiàn)對(duì)電子束槍工作狀態(tài)和聚焦位置、電子束掃描區(qū)域和電子束入射角度進(jìn)行實(shí)施自動(dòng)、手動(dòng)輸入整定

控制。

5）電子束槍系統(tǒng)監(jiān)控及控制系統(tǒng)。設(shè)備包括：1～4#電子束槍PLC和DCS控制柜，系統(tǒng)主要功能是：對(duì)電子束槍的輸出、輸入電源和功率的監(jiān)控，對(duì)電子束槍的水冷卻系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和電氣控制區(qū)域的過(guò)程儀表和電氣柜進(jìn)行聯(lián)鎖控制和現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)據(jù)傳輸。

2.2 電子束槍的輸出功率控制及原理分析

電子束槍的工作電源組成及高壓直流電源產(chǎn)生原理：

電子束槍工作電源包括：①鎢絲加熱電源：陰極金屬絲經(jīng)加熱電源（工作電壓Uf=0～10 V，工作電流If=0～70 A）加熱，固態(tài)陰極在鎢絲加熱后能產(chǎn)生熱電子逸出。②電子束轟擊高壓電源。熱電子在高壓轟擊電源（工作電壓Us=DC1.4 kV，工作電流Is=0～1.4 A）的作用下，從固態(tài)陰極加速向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，由于聚焦電極的作用電子會(huì)聚焦為電子束流。③加速高壓電源。電子束流，在加速高壓電源（工作電壓Ud=DC55 kV，工作電流Id=16 A）的作用下形成高速、高能的電子束流。電子束流通過(guò)一次聚焦（電子束傳輸透鏡及聚焦電磁線圈）可改變輸出的電子束流的聚焦孔徑和能量分布，當(dāng)電子束通過(guò)第2次聚焦后，根據(jù)工藝要求需要調(diào)節(jié)電子束偏轉(zhuǎn)角度。

電子束槍通過(guò)調(diào)整電子束加速電壓（Ub）和電子束轟擊電壓（Us）達(dá)到控制電子束流輸出功率的目的，電子束槍工作高壓直流電源主要通過(guò)調(diào)整三相全波整流可控硅導(dǎo)通角α控制直流輸出電壓。如果要調(diào)整整流平均電壓值只需要調(diào)整可控硅觸發(fā)控制回路的“導(dǎo)通角a”即可實(shí)現(xiàn)對(duì)電子束輸出功率的實(shí)時(shí)、連續(xù)可調(diào)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)引入PID反饋調(diào)節(jié)可實(shí)現(xiàn)輸出和輸入的反饋調(diào)節(jié)功能，提高了電子束輸出功率控制的自動(dòng)化水平。

本項(xiàng)目電子束加速電壓可達(dá)到直流55～60 kV的高壓水平，在此電壓的作用下，電子束聚焦可獲得理想穿透性，高熔速和有效凈化材料的有利熔煉條件。endprint

2.3 電子束直徑與輸出功率的關(guān)系

電子束槍能夠?qū)⑤敵龉β试谧畹?0 kW～800 kW范圍內(nèi)可調(diào)，電子束在加速電壓作用下將一個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的電子束發(fā)射到一個(gè)真空工藝腔內(nèi)。高壓、高速的電子束經(jīng)過(guò)2次聚焦將電子流束聚焦到坩堝中的原料堆上進(jìn)行原料的熔煉。

2.4 調(diào)控實(shí)心陰極的溫度對(duì)電子束槍輸出功率的影響

電子束槍陰極控制柜內(nèi)通過(guò)自耦變壓器調(diào)節(jié)加熱電壓（Uf）加熱陰極電熱絲調(diào)節(jié)電子束流的溫度，陰極電熱絲加熱電壓在10～108 V范圍內(nèi)可調(diào)，根據(jù)控制模塊輸出給定調(diào)節(jié)陰極電熱絲加熱溫度，實(shí)心陰極溫度升高后從實(shí)心陰極表面射出的電子數(shù)將會(huì)增加，從而可調(diào)節(jié)電子束流的輸出功率大小。

2.5 可調(diào)陰極與陽(yáng)極的間距對(duì)電子束槍輸出功率的影響

當(dāng)加速電壓恒定時(shí)，可以通過(guò)電驅(qū)動(dòng)方式調(diào)節(jié)陰極和陽(yáng)極的間距，可將電子束電流的輸出發(fā)射功率在調(diào)整范圍10%～20%可調(diào)，可調(diào)陰極驅(qū)動(dòng)是通過(guò)一個(gè)可調(diào)節(jié)電路控制，當(dāng)操作人員設(shè)定好輸出功率整定值后，調(diào)節(jié)射速電流大小，對(duì)陰極和陽(yáng)極間距可實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)，經(jīng)過(guò)PID反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)將控制電子束輸出功率達(dá)到設(shè)定值為止。

2.6 電子束槍的操作控制系統(tǒng)

電子束槍的主控系統(tǒng)是基于AB PLC，采用分布式I/O和PLC之間的接線是單一的通訊線總線控制。電子束槍的主操作器HMI界面可以和EB爐其他控制工藝系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集中聯(lián)動(dòng)控制。電子束槍根據(jù)工藝要求配置在不同的熔煉坩堝區(qū)域上方，完成不同的熔煉工藝要求，即在熔煉室內(nèi)的海綿鈦熔煉區(qū)域、精煉區(qū)域和鑄錠區(qū)域內(nèi)采用不同的輸出功率和電子束引導(dǎo)路徑控制，完成整個(gè)熔煉室內(nèi)的鈦金屬熔煉鑄錠工藝。

3 電子束槍在鈦錠生產(chǎn)總的技術(shù)特點(diǎn)

1）設(shè)備控制可靠性高、安全性能優(yōu)越。該設(shè)備具有較高的直流電子束加速電壓，電子束槍的外部和內(nèi)部的設(shè)備絕緣等級(jí)較高，電子束電氣控制設(shè)備和電源設(shè)備都具有安全聯(lián)鎖裝置，當(dāng)電氣高壓系統(tǒng)和真空系統(tǒng)的設(shè)備外殼非正常開(kāi)啟，整個(gè)系統(tǒng)將完全停止工作，以防止人員及設(shè)備安全事故的發(fā)生。

2）設(shè)備能夠最大程度滿足高強(qiáng)度冶煉控制要求。電子束等離子區(qū)域形成金屬蒸汽和噴濺過(guò)程，除去海綿鈦中的雜質(zhì)，電子束槍具有較高的加速電壓和可控的電子束聚焦可獲得理想穿透特性，為EB爐提高熔速和有效凈化鈦錠成品提供了重要技術(shù)條件。

3）電子束槍工作在高壓條件下能夠大大降低生產(chǎn)能耗，提高了生產(chǎn)效率。本套電子束槍采用直流55～60 kV的加速電壓不僅提高了冶煉時(shí)電子束的加熱能量，同時(shí)也降低了單位產(chǎn)品的設(shè)備電氣能耗。

4）電子束槍控制自動(dòng)化水平高，減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。在控制臺(tái)進(jìn)行有兩臺(tái)HMI計(jì)算機(jī)和一臺(tái)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，電子束槍的掃描區(qū)域和能量輸出與熔煉爐內(nèi)的鈦錠冶煉建立了一套控制模型，操作控制人員可在輸入控制要求后，電子束槍自行控制電子束掃描區(qū)域和電子束輸出功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)，操作人員可最大限度的減少人為干預(yù)操作，大大降低了冶煉操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

5）電子束槍結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單利于使用和維護(hù)，人員操作簡(jiǎn)單易學(xué)。電子束槍針對(duì)人員維護(hù)方便的需要，設(shè)備采用模塊化設(shè)計(jì)。操作維護(hù)人員僅需3～5天的裝置培訓(xùn)即可進(jìn)行實(shí)際冶煉操作。

4 結(jié)束語(yǔ)

昆鋼土官鈦錠EB爐配套的電子束槍是一種高可靠性、高效和節(jié)能的高技術(shù)含量的冶金熔煉設(shè)備，該型設(shè)備通過(guò)3年多的鈦錠冶煉生產(chǎn)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)的積累設(shè)備使用已達(dá)到成熟。該設(shè)備的電氣控制和成套技術(shù)已成為國(guó)內(nèi)同類型金屬冶煉爐的標(biāo)準(zhǔn)配置設(shè)備，鑒于冶煉技術(shù)的不斷進(jìn)步，稀有合金真空冶煉設(shè)備的選型和技術(shù)完善也將對(duì)冶煉設(shè)備的電氣操控性能提出更高的

要求。

參考文獻(xiàn)

[1]ELECTRON BEAM FURNACE MODELEBCHF 3200Operation & Maintenance Manual.

[2]Continuous Wave RF Gun：Computer Simulation，Design and TuningA.Alimov，O.Chubarov，B.Ishkhanov.endprint

2.3 電子束直徑與輸出功率的關(guān)系

電子束槍能夠?qū)⑤敵龉β试谧畹?0 kW～800 kW范圍內(nèi)可調(diào)，電子束在加速電壓作用下將一個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的電子束發(fā)射到一個(gè)真空工藝腔內(nèi)。高壓、高速的電子束經(jīng)過(guò)2次聚焦將電子流束聚焦到坩堝中的原料堆上進(jìn)行原料的熔煉。

2.4 調(diào)控實(shí)心陰極的溫度對(duì)電子束槍輸出功率的影響

電子束槍陰極控制柜內(nèi)通過(guò)自耦變壓器調(diào)節(jié)加熱電壓（Uf）加熱陰極電熱絲調(diào)節(jié)電子束流的溫度，陰極電熱絲加熱電壓在10～108 V范圍內(nèi)可調(diào)，根據(jù)控制模塊輸出給定調(diào)節(jié)陰極電熱絲加熱溫度，實(shí)心陰極溫度升高后從實(shí)心陰極表面射出的電子數(shù)將會(huì)增加，從而可調(diào)節(jié)電子束流的輸出功率大小。

2.5 可調(diào)陰極與陽(yáng)極的間距對(duì)電子束槍輸出功率的影響

當(dāng)加速電壓恒定時(shí)，可以通過(guò)電驅(qū)動(dòng)方式調(diào)節(jié)陰極和陽(yáng)極的間距，可將電子束電流的輸出發(fā)射功率在調(diào)整范圍10%～20%可調(diào)，可調(diào)陰極驅(qū)動(dòng)是通過(guò)一個(gè)可調(diào)節(jié)電路控制，當(dāng)操作人員設(shè)定好輸出功率整定值后，調(diào)節(jié)射速電流大小，對(duì)陰極和陽(yáng)極間距可實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)，經(jīng)過(guò)PID反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)將控制電子束輸出功率達(dá)到設(shè)定值為止。

2.6 電子束槍的操作控制系統(tǒng)

電子束槍的主控系統(tǒng)是基于AB PLC，采用分布式I/O和PLC之間的接線是單一的通訊線總線控制。電子束槍的主操作器HMI界面可以和EB爐其他控制工藝系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集中聯(lián)動(dòng)控制。電子束槍根據(jù)工藝要求配置在不同的熔煉坩堝區(qū)域上方，完成不同的熔煉工藝要求，即在熔煉室內(nèi)的海綿鈦熔煉區(qū)域、精煉區(qū)域和鑄錠區(qū)域內(nèi)采用不同的輸出功率和電子束引導(dǎo)路徑控制，完成整個(gè)熔煉室內(nèi)的鈦金屬熔煉鑄錠工藝。

3 電子束槍在鈦錠生產(chǎn)總的技術(shù)特點(diǎn)

1）設(shè)備控制可靠性高、安全性能優(yōu)越。該設(shè)備具有較高的直流電子束加速電壓，電子束槍的外部和內(nèi)部的設(shè)備絕緣等級(jí)較高，電子束電氣控制設(shè)備和電源設(shè)備都具有安全聯(lián)鎖裝置，當(dāng)電氣高壓系統(tǒng)和真空系統(tǒng)的設(shè)備外殼非正常開(kāi)啟，整個(gè)系統(tǒng)將完全停止工作，以防止人員及設(shè)備安全事故的發(fā)生。

2）設(shè)備能夠最大程度滿足高強(qiáng)度冶煉控制要求。電子束等離子區(qū)域形成金屬蒸汽和噴濺過(guò)程，除去海綿鈦中的雜質(zhì)，電子束槍具有較高的加速電壓和可控的電子束聚焦可獲得理想穿透特性，為EB爐提高熔速和有效凈化鈦錠成品提供了重要技術(shù)條件。

3）電子束槍工作在高壓條件下能夠大大降低生產(chǎn)能耗，提高了生產(chǎn)效率。本套電子束槍采用直流55～60 kV的加速電壓不僅提高了冶煉時(shí)電子束的加熱能量，同時(shí)也降低了單位產(chǎn)品的設(shè)備電氣能耗。

4）電子束槍控制自動(dòng)化水平高，減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。在控制臺(tái)進(jìn)行有兩臺(tái)HMI計(jì)算機(jī)和一臺(tái)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，電子束槍的掃描區(qū)域和能量輸出與熔煉爐內(nèi)的鈦錠冶煉建立了一套控制模型，操作控制人員可在輸入控制要求后，電子束槍自行控制電子束掃描區(qū)域和電子束輸出功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)，操作人員可最大限度的減少人為干預(yù)操作，大大降低了冶煉操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

5）電子束槍結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單利于使用和維護(hù)，人員操作簡(jiǎn)單易學(xué)。電子束槍針對(duì)人員維護(hù)方便的需要，設(shè)備采用模塊化設(shè)計(jì)。操作維護(hù)人員僅需3～5天的裝置培訓(xùn)即可進(jìn)行實(shí)際冶煉操作。

4 結(jié)束語(yǔ)

昆鋼土官鈦錠EB爐配套的電子束槍是一種高可靠性、高效和節(jié)能的高技術(shù)含量的冶金熔煉設(shè)備，該型設(shè)備通過(guò)3年多的鈦錠冶煉生產(chǎn)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)的積累設(shè)備使用已達(dá)到成熟。該設(shè)備的電氣控制和成套技術(shù)已成為國(guó)內(nèi)同類型金屬冶煉爐的標(biāo)準(zhǔn)配置設(shè)備，鑒于冶煉技術(shù)的不斷進(jìn)步，稀有合金真空冶煉設(shè)備的選型和技術(shù)完善也將對(duì)冶煉設(shè)備的電氣操控性能提出更高的

要求。

參考文獻(xiàn)

[1]ELECTRON BEAM FURNACE MODELEBCHF 3200Operation & Maintenance Manual.

[2]Continuous Wave RF Gun：Computer Simulation，Design and TuningA.Alimov，O.Chubarov，B.Ishkhanov.endprint

2.3 電子束直徑與輸出功率的關(guān)系

電子束槍能夠?qū)⑤敵龉β试谧畹?0 kW～800 kW范圍內(nèi)可調(diào)，電子束在加速電壓作用下將一個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的電子束發(fā)射到一個(gè)真空工藝腔內(nèi)。高壓、高速的電子束經(jīng)過(guò)2次聚焦將電子流束聚焦到坩堝中的原料堆上進(jìn)行原料的熔煉。

2.4 調(diào)控實(shí)心陰極的溫度對(duì)電子束槍輸出功率的影響

電子束槍陰極控制柜內(nèi)通過(guò)自耦變壓器調(diào)節(jié)加熱電壓（Uf）加熱陰極電熱絲調(diào)節(jié)電子束流的溫度，陰極電熱絲加熱電壓在10～108 V范圍內(nèi)可調(diào)，根據(jù)控制模塊輸出給定調(diào)節(jié)陰極電熱絲加熱溫度，實(shí)心陰極溫度升高后從實(shí)心陰極表面射出的電子數(shù)將會(huì)增加，從而可調(diào)節(jié)電子束流的輸出功率大小。

2.5 可調(diào)陰極與陽(yáng)極的間距對(duì)電子束槍輸出功率的影響

當(dāng)加速電壓恒定時(shí)，可以通過(guò)電驅(qū)動(dòng)方式調(diào)節(jié)陰極和陽(yáng)極的間距，可將電子束電流的輸出發(fā)射功率在調(diào)整范圍10%～20%可調(diào)，可調(diào)陰極驅(qū)動(dòng)是通過(guò)一個(gè)可調(diào)節(jié)電路控制，當(dāng)操作人員設(shè)定好輸出功率整定值后，調(diào)節(jié)射速電流大小，對(duì)陰極和陽(yáng)極間距可實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)，經(jīng)過(guò)PID反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)將控制電子束輸出功率達(dá)到設(shè)定值為止。

2.6 電子束槍的操作控制系統(tǒng)

電子束槍的主控系統(tǒng)是基于AB PLC，采用分布式I/O和PLC之間的接線是單一的通訊線總線控制。電子束槍的主操作器HMI界面可以和EB爐其他控制工藝系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集中聯(lián)動(dòng)控制。電子束槍根據(jù)工藝要求配置在不同的熔煉坩堝區(qū)域上方，完成不同的熔煉工藝要求，即在熔煉室內(nèi)的海綿鈦熔煉區(qū)域、精煉區(qū)域和鑄錠區(qū)域內(nèi)采用不同的輸出功率和電子束引導(dǎo)路徑控制，完成整個(gè)熔煉室內(nèi)的鈦金屬熔煉鑄錠工藝。

3 電子束槍在鈦錠生產(chǎn)總的技術(shù)特點(diǎn)

1）設(shè)備控制可靠性高、安全性能優(yōu)越。該設(shè)備具有較高的直流電子束加速電壓，電子束槍的外部和內(nèi)部的設(shè)備絕緣等級(jí)較高，電子束電氣控制設(shè)備和電源設(shè)備都具有安全聯(lián)鎖裝置，當(dāng)電氣高壓系統(tǒng)和真空系統(tǒng)的設(shè)備外殼非正常開(kāi)啟，整個(gè)系統(tǒng)將完全停止工作，以防止人員及設(shè)備安全事故的發(fā)生。

2）設(shè)備能夠最大程度滿足高強(qiáng)度冶煉控制要求。電子束等離子區(qū)域形成金屬蒸汽和噴濺過(guò)程，除去海綿鈦中的雜質(zhì)，電子束槍具有較高的加速電壓和可控的電子束聚焦可獲得理想穿透特性，為EB爐提高熔速和有效凈化鈦錠成品提供了重要技術(shù)條件。

3）電子束槍工作在高壓條件下能夠大大降低生產(chǎn)能耗，提高了生產(chǎn)效率。本套電子束槍采用直流55～60 kV的加速電壓不僅提高了冶煉時(shí)電子束的加熱能量，同時(shí)也降低了單位產(chǎn)品的設(shè)備電氣能耗。

4）電子束槍控制自動(dòng)化水平高，減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。在控制臺(tái)進(jìn)行有兩臺(tái)HMI計(jì)算機(jī)和一臺(tái)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，電子束槍的掃描區(qū)域和能量輸出與熔煉爐內(nèi)的鈦錠冶煉建立了一套控制模型，操作控制人員可在輸入控制要求后，電子束槍自行控制電子束掃描區(qū)域和電子束輸出功率的自動(dòng)調(diào)節(jié)，操作人員可最大限度的減少人為干預(yù)操作，大大降低了冶煉操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

5）電子束槍結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單利于使用和維護(hù)，人員操作簡(jiǎn)單易學(xué)。電子束槍針對(duì)人員維護(hù)方便的需要，設(shè)備采用模塊化設(shè)計(jì)。操作維護(hù)人員僅需3～5天的裝置培訓(xùn)即可進(jìn)行實(shí)際冶煉操作。

4 結(jié)束語(yǔ)

昆鋼土官鈦錠EB爐配套的電子束槍是一種高可靠性、高效和節(jié)能的高技術(shù)含量的冶金熔煉設(shè)備，該型設(shè)備通過(guò)3年多的鈦錠冶煉生產(chǎn)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)的積累設(shè)備使用已達(dá)到成熟。該設(shè)備的電氣控制和成套技術(shù)已成為國(guó)內(nèi)同類型金屬冶煉爐的標(biāo)準(zhǔn)配置設(shè)備，鑒于冶煉技術(shù)的不斷進(jìn)步，稀有合金真空冶煉設(shè)備的選型和技術(shù)完善也將對(duì)冶煉設(shè)備的電氣操控性能提出更高的

要求。

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