Комплексы электронно-лучевого нагрева

Комплекс электронно-лучевого нагрева предназначен для управляемого нагрева и плавления шихты при помощи пучка электронов, генерируемого газоразрядной электронной пушкой, в вакуумной камере плавки электронно-лучевых печей.

Базовый комплект поставки состоит из:

• Газоразрядной электронно-лучевой пушки (Пушка серии КВ);
• Высоковольтного источника питания пушки (ВИП);
• Блока управления электронным лучом (БУЭЛ).

Комплекс электронно-лучевого нагрева подключается к системе компьютерного дистанционного управления плавильной печи по последовательному каналу RS-485 блока управления электронным лучом.

Для обеспечения работы электронно-лучевой пушки КВ ее необходимо подключить к системе подачи рабочей газовой смеси технически чистого водорода и кислорода, которая вырабатывается гидролитическим генератором и подается в камеру пушки, где под воздействием высокого напряжения возникает тлеющий разряд.

Кроме этого, пушка серии КВ и высоковольтный источник ВИП должны быть подключены к автономной системе водяного охлаждения.

По желанию Заказчика в комплект поставки комплекса электронно-лучевого нагрева могут быть включены системы обеспечения работы пушки серии КВ и ВИП.

Газоразрядные электронно-лучевые пушки серии КВ:

В газоразрядных пушках эмиссия электронов происходит вследствие бомбардировки катода ионами плазмы, возникающей в высоковольтном тлеющем разряде между катодом и анодом. Первоначальное формирование электронного пучка обеспечивается конструктивными характеристиками катода и анодного узла. Далее, с помощью фокусирующих и отклоняющих линз луч фокусируется на нагреваемой поверхности и перемещается по ней с заданной частотой и траекторией (разверткой).

Отличительные особенности газоразрядных электронных пушек серии КВ:

• отсутствие необходимости в дополнительной откачке вакуума в полости пушки индивидуальными высоковакуумными насосами;
• слабая чувствительность к изменениям давления в плавильной камере, воздействию паров и даже брызг металлов во время ведения процесса плавки;
• компактные размеры, небольшой вес, простота и надежность в эксплуатации;
• значительный срок службы катода.

Конструктивная схема пушки серии КВ:

Технические характеристики:

Параметры газоразрядных пушек серии КВ
Модель	КВ 150	КВ 250	КВ 320	КВ 450
Пределы регулирования мощности, кВт	0 — 150	0 — 250	0 — 320	0 — 450
Максимальное ускоряющее напряжение, кВ	30
Угол отклонения электронного луча от оси пушки, не более	300
Диапазон рабочего давления в полости	0.1 — 10
Допустимое натекание, лПа/сек	1,5 * 10-6
Максимальный расход рабочего газа (водорода технического) при давлении	8 * 103
Время работы катода, час	≥ 2000
Расход оборотной охлаждающей воды, л/сек	0.6	0.6	1.0	1.0
Высота, мм	760	770	785	800
Вес, кг	51	62	62	65

Высоковольтные источники питания серии ВИП:

В высоковольтных источниках питания применено высокочастотное преобразование энергии с помощью IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor – биполярный транзистор с изолированным затвором). Микропроцессорное управление с применением современных цифровых сигнальных процессоров DSP позволяет реализовать гибкий алгоритм поведения источника при пробое в пушке, что обеспечивает непрерывность процесса плавки и без применения дополнительных устройств позволяет согласовать работу собственной системы управления источником с внешним компьютерным управлением через разъем внешней связи (RS232-оптический или RS485). ВИП компактен, конструктивно прост и может быть установлен непосредственно рядом с газоразрядными электронными пушками.

При возникновении пробоя в нагрузке предусмотрено автоматическое отключение преобразователя с последующим автоматическим повторным включением (АПВ). При частоте повторения АПВ ниже 5 сек -1 количество АПВ не ограничено. При частоте повторения АПВ более 5 сек -1 ВИП отключается с соответствующей сигнализацией. Уровень установившегося значения тока нагрузки ВИП при пробое по отношению к номинальному составляет ≤ 1.2.

Диапазон регулирования паузы при АПВ находится в пределах 2 — 999 мс. Энергия, сбрасываемая ВИП в нагрузку при каждом АПВ  ≤ 1 Дж.

Основные технические характеристики:

Модель ВИП	30к-5	30к-8.3	30к-10.6	30к-12
Номинальное входное напряжение (3-х фазное, 50 Гц), В	380
Допустимое отклонение входного напряжения, %	10
Номинальное выходное напряжение, кВ	30
Нестабильность выходного напряжения, %	≤ 5
Номинальный выходной ток, А	5	8.3	10.6	15
Номинальная выходная мощность, кВт	150	250	320	420
Коэффициент полезного действия при максимальной мощности, %	≥ 95
Полная потребляемая мощность в номинальном режиме, кВ*А	160	265	340	450
Расход оборотной воды  (разница температур выход — вход≈15≈С), м3/час	≤ 1.5
Габаритные размеры, мм	≤ 1200×800×2000
Вес, кг	≤ 700
Среднее время наработки на отказ, час	≥ 8000
Срок службы (при условии плановой замены и ремонта некоторых частей), год	≥ 15

Блок управления электронным лучом:

Для задания параметров плавки и оперативного управления процессом плавки в БУЭЛ имеются встроенные органы управления и клавиатура.

В блоке предусмотрена  возможность  подключения  к компьютерной системе   дистанционного  управления и / или к пульту с  джойстиком управления лучом по  последовательному  каналу  RS-485.

БУЭЛ позволяет осуществлять следующие виды разверток:

• точка (от 1 до 8);
• окружность (от 1 до 32);
• круговые растры (от 1 до 32 окружностей);
• прямоугольные растры (от 1 до 32 линий).

Технические и эксплуатационные характеристики: