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電子束加熱

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中文名；電子束加熱 外文名；electronbeam heating 領域；硬件

電子束加熱是相變處理時，電子束使金屬材料表面很快上升到奧氏體相變退度(低於熔化溫度)，持續一段時間後電子束停止轟擊.熱t很快向冷的荃體金屬擴散，使加熱表面自行淬火，其組織轉變為馬氏體，表面硬度顯著提離。

簡介

電子束加熱(electron beam furnace)或譯電子束爐或簡稱EB爐(EB furnace)、e-Beam爐是一種真空爐，在真空環境下以高能電子束為媒介傳遞熱量給欲加工之工件靶材。電子束加熱屬於電子束科技的一種。 電子束爐常用來製造或精煉高純度金屬，尤其是的鈦、釩、鉭、鈮、鉿，跟一些奇特的合金等等。電子束爐利用電子槍（實務上熱電子槍較常見，如果場髮式的還要考慮電磁場對電子束飛行路線的干擾）來產生電子束，而且通常電子槍會以施加高電壓的方式來確保電子束中的電子有足夠的飛行速度。 如果要做真空加熱，未必非電子束爐莫屬，電弧爐也是一種常見的替代方案。 其它類似的科技還有電子束積層製造跟電子束焊接。  

歷史

電子束熔煉的概念是M.V.皮拉尼(M.VonPirani)於1905年提出的，但直到50年代中期美國成功地開發電子束熔煉爐後才在熔煉難熔金屬鎢、鉬、鉭等的冶金領域獲得工業應用。1959年民主德國LEW公司開發了功率為45kW的電子束熔煉爐，60年代又先後研製出200kW和1200kW的電子束熔煉爐，並出口蘇聯、中國等國。80年代，該公司又成功地開發了EH系列30、80、250、600、1200W高能電子槍，並與蘇聯合作製造了能夠生產30t(採用5支EH1200kW高能電子槍)和100t(採用7支EM1200kW高能電子槍)鋼錠的電子束熔煉爐。與此同時，聯邦德國的萊寶股份有限公司(LH公司)和美國的Consarc公司相繼開發了用於W、Ta、Mo、Nb、V等高熔點金屬熔煉的電子束滴流熔煉爐和用於回收欽廢料，生產欽錠、欽板坯，熔煉高溫合金包括等軸細晶超強高溫合金錠以及超強合金鋼錠的電子束連續流熔煉爐。 電子束熔煉爐通常使用間熱式軸向電子槍，有時一台設備配幾支槍，呈環狀布置，以便從幾個方向轟擊爐料。熔煉分滴熔和池熔兩種型式。滴熔時，原料製成棒狀，從水平或垂直方向進到電子束通路中，料棒端頭受電子束轟擊後，熔化成熔滴，滴入坩堝內的熔池中。池熔時，原料呈顆粒狀或粉狀直接加到熔池中，電子束轟擊熔池表面使之熔化。前者冶金效果(除氣、去雜)好，後者便於調整合金成分，因此兩者常配合使用。坩堝又叫結晶器，用銅製成，外周用水或其他液體冷卻，隨着熔煉作業的進展，熔池底部金屬逐漸冷凝，最後形成錠子。  

優勢

與其他種表面淬火方法比，一個重要特徵是可獲得超細晶粒組織。硬化凝固處理時，電子束在零件表面掃描使其表層快速熔化，然後再靠自身熱傳導快速凝固，從而達到使表層晶粒細化、硬度和韌性綜合性能提高、合金元素重新分配和表面粗糙度改善等目的.表面合金化時，把具有特殊性能的合金粉末塗敷在工件表面，用電子束掃描使表面形成一層很薄的新的合金，從而提高表面的耐磨、耐蝕、耐熱性能。這種方法的突出優點是能用較便宜的材料獲得較好性能的零件。  

應用

電子束排煙排氣處理是利用電子束照射經粉塵(煤灰)、冷卻處理並添加氮的鍋爐排煙排氣，鍋爐排氣中的硫氧化物和氮氧化物與氮化學反應生成粉末狀的硫酸銨和硝酸銨，使鍋爐排煙排氣得到淨化並回收副產品硫酸銨與硝酸銨混合肥料的一種環保技術。該技術可廣泛用於焚煤、重油燃燒、鋼鐵冶煉、燒結以及大型設備等的各種排煙排氣處理。 其特點是：①脫硫、脫硝同時進行，且效率高(分別為95%和80%以上)，②該處理方法為乾式處理，不排水，故不需要排水處理設備，③設備構成簡單，易操作、維護；④與傳統的排煙排氣處理方法相比，設備費與運行費低；⑤適用範圍廣，可廣泛用於焚煤、重油燃燒等各種排煙排氣處理。  

原理

工作室通常是用不鏽鋼製成的真空容器，外周必要時用水套或水管冷卻，內部有工作檯或柑渦、物料支承、輸送機構等；外殼壁上有連接電子槍、真空機組、測溫裝置等的連接管。真空系統由機械泵、增壓泵和擴散泵等組成。軸向槍通常另配一套真空機組，槍室真空度在103Pa以上。高壓電源電子槍在直流高壓下工作，如熔煉爐的工作電壓為10~35kV，焊接設備的為30~200kV。電源用三相橋式整流器。整流元件用閘流管或高壓硅堆。硅堆有體積小、效率高、起動快等優點，隨着電路保護技術的進步，其應用已越來越多。電壓調節通常用飽和電抗器或磁性調壓器。高壓電源配有過電壓、過電流和各種連鎖保護裝置，以確保人身和設備的安全。應用電子束加熱主要用於金屬的熔煉、焊接、表面處理以及金屬和非金屬的刻蝕、鑽孔、切割、電子束燕發被膜、電子束排煙排氣處理等。  

參考來源

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