ПЛАВИЛЬНЫЕ ПЕЧИ ЛИТЕЙНЫХ ЦЕХОВ
188
ГЛАВА 6.
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ И ПЛАЗМЕННЫЕ
ПЛАВИЛЬНЫЕ ПЕЧИ
Электронно-лучевые нагрев и плавка производятся в результате превра-
щения кинетической энергии электронов, разогнанных в электрическом поле до
высоких скоростей (60 – 100 тыс. км/с), в тепловую энергию при их торможе-
нии о поверхность металла. Поток электронов создаётся специальными устрой-
ствами, называемыми электронными пушками. Вылетающие из нагретого
вольфрамового катода пушки электроны ускоряются в поле высокого напряже-
ния (20 – 40 кВ), приложенного между катодом и анодом. Необходимая для на-
грева металла плотность потока электронов достигается с помощью фокуси-
рующей электромагнитной системы пушки. Таким образом, в электронной
пушке происходит испускание, ускорение и фокусирование электронов в плот-
ный пучок, называемый электронным лучом.
На пути к поверхности металла могут происходить заметные потери луча
вследствие столкновения электронов с частицами остаточных газов в камере
печи. В связи с этим электронный нагрев и плавку целесообразно вести при ос-
таточном давлении менее 0,05 Па, при котором потери мощности луча состав-
ляют 1 – 2%. Глубокий вакуум и высокая плотность энергии в электронном лу-
че определяют основные особенности электронно-лучевой плавки (ЭЛП) как
способа получения особо чистых металлов и сплавов. Как указывалось ранее, в
вакууме интенсивно развиваются многие реакции дегазации, раскисления, вос-
становления и испарения летучих примесей, которые при атмосферном давле-
нии вовсе не протекают или протекают в противоположном направлении. Воз-
можность нагрева поверхности ванны до более высоких температур, чем при
индукционной и электродуговой плавках, также способствует развитию про-
цессов рафинирования при ЭЛП.
Особенности ЭЛП, способствующие высокой степени рафинирования от
примесей, обусловливают и некоторые её недостатки, прежде всего ощутимые
потери металла на испарение. В результате этого изменяется химический со-
став переплавляемой стали или сплава по основным компонентам. К легирую-
щим элементам, содержание которых изменяется при переплаве, относятся
марганец, медь, алюминий, хром, никель и др. Потери компонентов сплава за-
висят от его основного металла. Интенсивно удаляется тот компонент сплава,
давление пара которого в 10 раз и более превышает давление пара основного
металла при данной температуре. Изменение химического состава переплав-
ляемых сплавов требует соответствующей корректировки состава исходной за-
готовки. Наряду с этим, производительность электронно-лучевых плавильных
печей часто невысокая, что увеличивает удельные эксплуатационные расходы
по сравнению с расходами на переплав другими способами.
Технологические схемы ЭЛП должны обеспечивать как можно более
полное использование её особенностей для целей рафинирования переплавляе-
