我们制成70千瓦电子轰击炉

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(上海电炉厂)我们敬爱的领袖毛主席教导我们:“社会的财富是工人、农民和劳动知识分子自己创造的。只要这些人掌握了自己的命运,又有一条马克思列宁主义的路线,不是回避问题,而是用积极的态度去解决问题,任何人间的困难总是可以解决的。”我们遵照毛主席这一条指示,制成了70千瓦电子轰击炉。

党和国家号召特种设备赶超国际水平,我们在1965年春天接受了试制电子轰击炉的光荣任务。电子轰击炉是一种新型的冶金设备,它是钨、钼、钽、铌、锆、钛等高熔点稀有金属的提纯及其合金熔炼的主要设备,也是生产无线电材料、电子设备材料、火箭材料、高级航空耐热合金等材料的重要设备之一。电子熔炼技术是60年代利用了电子学成果发展起来的一门新型技术。

这项试制任务由我厂、中国科学院冶金研究所和上海交通大学以三结合形式共同承担,但是我们这三个单位对这门新技术所需的电子光学基础都很薄弱,参加工作的成员大部分是刚从学校里出来不久的学生,是没有经验的。面对这样的困难,我们反复地学习了毛主席著作,武装自己的头脑,认识到“赶超”不仅是为造一台炉子打一场生产仗,从而端正了思想,增强了信心,大家纷纷表示这一仗非打胜不可。

工作一开始,就遇到了许多困难,因而出现了两种思想的斗争。有人认为搞电子轰击炉要坚持走自己的道路,搞出我们自己的特色来,但也有人提出不如看看外国制造的电子轰击炉样机,来个仿制,比较靠得住。针对这两种思想展开了辩论,最后大家认识到我们虽然没有经验,缺乏资料,但是我们有党和毛主席的英明领导,有战无不胜的毛泽东思想武器,在赶超的道路上要走自力更生的道路,决不能跟在别人后面一步一步爬行。

我们在设计过程中,坚持活学活用毛主席著作,按毛主席的指示办事,走群众路线,学习人民战争、军事民主的原则,大搞群众运动,技术民主,发动大家出主意、想办法。为了避免闭门造车少走弯路,我们先搞了一个技术草案,做了一个模型,并邀请了二十多个兄弟单位,先后开了几次“群英会”审查这个方案。经过了几次反复讨论修改,最后定下了设计方案。

在施工设计、加工制造及调试过程中,曾经遇到许多困难和关键问题。我们专门学习了“实践论”和“矛盾论”,寻找失败的原因和克服困堆的办法,用“两论”作武器,继续战斗。试制中仍根据毛主席的教导走群众路线,发扬技术民主。实行内外三结合。研究所、学校和工厂,领导、工人和技术人员,大家一起生活,一起劳动。尤其在制造、调试过程中,技术人员就干脆下车间与工人一起劳动,不断改进设计。经过了285天的奋战,一台具有60年代水平的电子轰击炉,终于试制成功了,熔炼出高熔点的金属材料。通过有关方面的鉴定,认为已达到国际先进的水平。这是毛泽东思想的胜利,是社会主义大协作的胜利。

电子轰击炉是利用电子束轰击金属材料,靠电子的动能转变为热能,而熔炼金属的冶金设备。我们知道,收音机内电子管的管壳会发热就是这种电子轰击的现象。不过,在电子轰击炉中,是利用阴极发射出来的电子束,经过高压电场使它加速,再经过聚焦、偏转后射向被熔炼的金属材料。由于这种电子束在每单位面积上的功率很大,轰击金属可产生很高温度,因而可以使熔点很高的金属熔化,并能使熔融的材料在高真空中进行脱氧和杂质的挥发,而达到提纯的效果。

电子轰击炉主要由电子枪、炉体(包括附属设备)、抽真空设备、高压电源及控制设备几个部分组成。图1是70千瓦电子轰击炉的外形。图2是炉体的构造简图。

图1
图1 🔍原图 (1128×1023)
图2
图2 🔍原图 (878×868)

电子枪是发生大功率电子束的部分,从构造上和电子束形式的不同,电子枪有多种。我们在70千瓦电子轰击炉设计时采用的一种称为“远聚焦式电子枪。这种电子枪的结构如图3所示。电子枪又由阴极(灯丝)、聚束极、阳极、聚焦线圈及偏转线圈组成。

图3
图3 🔍原图 (344×814)

阴极(灯丝)以钨丝绕成盘香状。由加热电源供给能量直接加热而发射电子流。发射电子受一与阴极等电位的聚束极的作用聚成一束,并受阴极与阳极间的高压电场作用加速向一方向飞行。适当选择阴极与阳极间空间的形状与聚束极的形状,可以使电子束完全穿过阳极孔而不致轰击阳极。

电子束在穿过阳极孔后,因为电子在空间互相排斥,直径逐渐扩大,当电子束直径增大到几乎要碰及导管壁之处,装置一个第一磁聚焦线圈。由于磁场的作用,使电子受到一个向导管中心线挤紧的力(径向力)而再次聚焦继续飞行。经过一段距离后,再同样由一个第二磁聚线圈进行第二次聚焦,然后轰击熔炼材料。

在两个聚焦线圈之间置有一个膜孔,把电子束发射空间与熔炼室隔开,以保持电子枪内的真空不受熔炼时发出的金属蒸汽和气体的妨碍而正常工作。为了使电子束正确地投射到熔炼材料上,在第二磁聚焦线圈之后,还置有一个磁偏转线圈,改变通过线圈中的电流,可使电子束受磁力作用能在纵横两个方向上移动,以精确选择电子束投射位置。

电子束的功率可借改变阳极加速电压或阴极发射来控制,从而精确选定熔炼温度。电子枪的功率在70千瓦左右,电压达20千伏,电流3.5安。在这套电子轰击炉中有斜置的电子枪两个,装设在送料装置两侧(见图2),使电子束相交于材料的顶端。

炉体是一个不锈钢的夹层水冷圆筒体,炉前有一个圆拱形装料和检查用的炉门,门上装有两个闪频观察孔。电子枪装在炉体两侧。炉体上装有送料装置及拖锭装置,分别由电动机通过传动机构带动,改变电动机转速可以改变熔炼速度。炉体内装有铸锭用的水冷坩埚,并联结拖锭装置。送料装置将熔料(棒状的)以一定速度送到电子束交叉点,熔融的金属流入坩埚冷却形成锭子。炉体内为使电子束能受控制地飞行,需保持一定的真空程度。电子枪及炉体是两个隔开的真空腔,分别由两套足够大的抽真空设备抽真空(如图1)。

电子轰击炉还有专用的电源系统,包括灯丝电源、高压电源、聚焦及偏转线圈用的电源等。为了保证工作正常,电源设备中还有可靠的保护及稳压稳流设备。全套电源设备置于炉体下的小室中(见图1)。

为了工作的便利在以上设备外,还有供控制用的控制设备及控制操作台。在操作台可以通过仪表掌握电子枪、炉体各部分的工作状况,并可借光学远距离观察镜,观察熔炼情况并进行控制。

70千瓦电子轰击炉可熔炼棒型的材料或呈颗粒状的高熔点金属材料,是具有60年代水平的工业和科学研究上的新装备。