Wynalazek dotyczy prózniowego elektronicz¬ nego pieca do topienia, odlewania, spawania i sporzadzania stopów.W technice znane jest miedzy innymi stoso¬ wanie lukowych pieców do topienia metali.Piece te zuzywaja stosunkowo duzo energii, wymagaja dosc skomplikowanej regulacji elek¬ trycznej i zajmujacych duzo miejsca urzadzen mechanicznych do przesuwania i nastawiania elektrod w celu utrzymywania korzystnych warunków pracy luku elektrycznego. Mimo istnienia skomplikowanej elektrycznej regula¬ cji i mechanicznych urzadzen do przestawa¬ nia elektrody, bardzo niekorzystnie oddzialy- wuje wedrowanie ogniska.Wada tych pieców jest równiez zanieczysz¬ czanie stopionego metalu wskutek ciaglego spalania sie elektrod. Nie jest w nich poza tym mozliwe oczyszczanie metali majacych obce *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze twórca wynalazku jest proi. dr Manfred von Ardenne. wtracenia, ani odgazowywanie wtracen gazo¬ wych, jak równiez sporzadzanie stopów z. kilku jednoczesnie dodawanych metali szlachetnych, a takze nie jest mozliwe doprowadzanie mie¬ szanin w postaci sproszkowanej lub metali w postaci plytek. Nie mozna w lukowych piecach do topienia przeprowadzac wymaganej desty¬ lacji prózniowej pewnych metali, a to na sku¬ tek wyzwalania sie pecherzyków gazu i utle¬ niania sie samych metali. Bezposrednio pod¬ czas procesu topienia lub tuz po zakonczeniu tego procesu nie jest mozliwe wykonanie wy- sakcprózniowych odlewów ksztaltowych w ko¬ morze pieca. Wysokdprózniowe spawanie okre¬ slonych jednakowych lub róznych metali jest mozliwe tylko pod warunkiem stosowania wy¬ jatkowo skomplikowanych urzadzen regulacyj¬ nych i nastawczych.W celu unikniecia^ wad lukowych piecdw wytopowych stosowane juz jednak byly elek¬ troniczne piece promieniowe, kitóre uzywano zwlaszcza do wytwarzania wysokawartóscto-wyeh polaczen spawalniczych. Wymagane przy . spawaniu zapotrzebowanie energii jest jednak stosunkowo male i prowadzenie strumienia elektronów nie powodowalo specjalnych trud¬ nosci. Z reguly urzadzenia te posiadaja kilka przeslon, azeby pompy prózniowe umieszczone pomiedzy przeslonami mogly wytworzyc wy¬ starczajacy spadek cisnienia. Zagadnienie, wy¬ tworzenia i utrzymania spadku cisnienia od¬ grywa naturalnie szczególna role, poniewaz majace miejsce wywiazywanie sie gazu w glównej komorze przy zlym odsysaniu moze tak wplynac na uklad wytwarzajacy strumien elektronów, ze emisja elektronów zostaje silnie ograniczona, lub nawet zupelnie ustaje.Piece elektroniczne promieniowe do topie¬ nia, wytwarzania stopów i odlewania metali sa wprawdzie równiez juz znane, jednak za po¬ moca nich mozna topic, odlewac lub sporza¬ dzac stopy metali tylko w niewielkich ilos¬ ciach z powodu dotychczas jeszcze nieprzezwy¬ ciezonych trudnosci przy prowadzeniu strumie¬ nia elektronów oraz przy opróznianiu prze¬ strzeni strumienia elektronów i urzadzenia wytwarzajacego strumien elektronów. Napie¬ cia przyspieszajace stosowane w znanych elek¬ tronicznych piecach promieniowych wynosza najczesciej o wiele mniej niz 10 kV. Przemy¬ slowe zastosowanie tych pieców nie bylo wsku¬ tek tego w zadnym przypadku mozliwe. Pró¬ by podwyzszenia mocy tych pieców przez umieszczenie wielu urzadzen wytwarzajacych strumien elektronów, przyniosly tylko zwielo¬ krotnienie wad.Wynalazek ma za zadanie stworzenie elek¬ tronicznego pieca promieniowego, który nadaje sie do zastosowania przemyslowego i moze pracowac z napieciem przyspieszajacym prze¬ wyzszajacym 10 kV.Wychodzac ze znanego urzadzenia o stopnio¬ wanym cisnieniu które stosowane bylo szcze¬ gólnie przy spawaniu, zagadnienie zostalo roz¬ wiazane w ten sposób, ze umieszczone jest tylko jedno wysokowydajne urzadzenie wy¬ twarzajace strumien elektronów z masywna katoda ogrzewana uderzeniami elektronów o powierzchni skutecznej wynoszacej jeden lub wiecej icm2 i malym odstepie odsysania, a prze¬ slony stopniujace cisnienie sa dopasowane do srednicy strumienia elektronów. Pomiedzy przeslonami stopniujacymi cisnienie i wytopem sa umieszczone jedno za drugim magnetyczna soczewka posiadajaca zmienna sile lamiaca i najkorzystniej magnetyczne urzadzenie od¬ chylajace do statycznego lub periodycznego od¬ chylania strumienia elektronów. Dalsza cecha znamienna wynalazku polega na tym, ze prze¬ widziane sa srodki, które rozdzielaja energie elektronów odpowiednio do kazdorazowego programu topienia czesciowo na doprowadzony poziomo material wsadowy i czesciowo na je¬ ziorko stopionego materialu.Wskutek celowego zestawienia znamion wy¬ nalazku zostalo po raz pierwszy umozliwione zbudowanie elektronicznych pieców promie¬ niowych, które odpowiadaja wymaganiem za^ stosowania przemyslowego na duza skale.Wymagana próznia dla zródel jonów o war¬ tosci 10 — 4 torów jest zapewniona w kazdym przypadku przez dolaczenie wysokowydajnych pomp prózniowych do jednostki o stopniom wyni cisnieniu.Przyklad wykonania wynalazku jest przed¬ stawiony na rysunku, który jest objasniony ponizej,.Glówna komora pieca jest oznaczona przez 1, a jej podwójna sciana przez 2. Do podwój¬ nej sciany jest dolaczony kolnierz przylacze¬ niowy 3. W podwójnej scianie 2 rozmieszczo¬ ne sa celowo róznie pod wzgledem miejsca, liczne kolnierze przylaczeniowe 3, na których moze byc osadzony zaleznie od wyboru, w ce¬ lu zmiany kierunku wprowadzania strumienia elektronów, uklad o stopniowym cisnieniu wy¬ twarzajacy strumien elektronów lub które sluza do osadzenia nie uwidocznionych na ry¬ sunku urzadzen regulacyjnych i doprowadza¬ jacych dla metalu wsadowego w postaci pre¬ tów, drutów, platków lub proszku, albo do osadzenia równiez nie przedstawionych na ry¬ sunku okienek obserwacyjnych lub okienek kontrolnych. W razie potrzeby mozna rów¬ niez dzieki temu umiescic kilka ukladów o stopniowanym cisnieniu wytwarzajacych stru¬ mienie elektronów tak, ze strumienie elektro¬ nów 14 wprawdzie krzyzuja sie, ale drugie ogniska 16 tych strumieni elektronów 14 ma¬ ja jednakze wspólne polozenie w Obszarze glównej komory pieca Równiez kilka istniejacych ukladów o stop¬ niowanym cisnieniu do wytwarzania strumieni elektronów imcze miec rózne kierunki strumie¬ ni elektronów z oddzielnym polozeniem w przestrzeni ognisk 16. Przeznaczony do stopie¬ nia material lub przedmiot wprowadzony przez umieszczone na kolnierzu dolaczeniowym 3 urzadzenie wsadowe jest przy tym oznaczony liczba 4. Liczba 5 oznaczono pierwsza elektro- - 2 -nowo — optyczna soczewke urzadzenia o stop¬ niowanym cisnieniu wytwarzajacego strumien elektronów, a liczba 6 — druga jego elektrono¬ wo — optyczna soczewke. Liczba 7 oznaczono liczne umieszczone w oisti strumienia elektro¬ nów przeslony, których otwory dostosowane sa do kazderazowego przebiegu strumienia elektronów. Liczba 8 oznaczono ofcapturzone magnesy elektronowo - optycznych soczewek, które oddzialywuja na przebieg strumienia elektronów.Przeprowadzenie strumienia elektronów przez opór przeplywowy odbywa sie za pomoca po¬ la magnetycznego, którego wektor pokrywa sie z osia otworu przeslony, w ten sposób, ze jed¬ na lulb kilka pojedynczych soczewek magne¬ tycznych przeprowadza strumien elektronów przez otwory przeslon. Liczba 11 oznaczono umieszczone na drodze strumienia zamkniecie próznioszczelne, które jest uruchamiane za pomoca srulby pociagowej 12 i kólka recznego 13, a jest umieszczone za pierwszym ogniskiem 15 strumienia elektronów 14. Za pomoca tego zamkniecia mozna uklad strumienia elektro¬ nów wraz z jednostka o stopniowanym cisnie¬ niu oddzielic od glównej komory pieca. Drugie ognisko 16 strumienia 14 elektronów znajduje sie w srodku powierzchni przekroju materialu 4 przeznaczonego do stopienia. Dla ukladu 0 stopniowanym cisnieniu przewidziano na przy¬ klad kilka pomp prózniowych, które poprzez dolaczenia 9 stwarzaja na drodze przebiegu strumienia elektronów spadki cisnienia. Do kontrolowania przebiegu strumienia elektro¬ nów, w sciance urzadzenia o stopniowanym cis¬ nieniu umieszczone jest okienko obserwacyjne 10. Samo zródlo strumienia elektronów sklada sde z masywnej katody 17 i wolframowego grzejnika 18. Elektrony sa zasysane do toru strumienia poprzez otwór zasysajacy 19. Dlai masywnej katody 17 i wolframowego grzejnika 18 sa umieszczone w izolatorze 21 przylacza elektrodowe 20. liczba 22 oznaczono uszczel¬ ki próznioszczelne.Masywna katoda 17, wykonana na przyklad z wolframu lub tantalu, jest najkorzystniej ogrzewana uderzeniami elektronów i jest w ten sposób umieszczona, ze jej powierzchnia, a tym samym równiez sredni przekrój zassane¬ go stnimienia elektronów w obszarze oporu przeplywowego na przekrój co najmniej 1 cm1 lub wiecej. Odsysanie strumienia elek¬ tronów odpowiadajacego natezeniu pradu silo¬ nego odbywa sie z duzym przyspieszeniem. z tak malej odleglosci odrywania, ze ograni¬ czona ladunkiem przestrzennym gestosc pradu odsysania jest równa lub wieksza niz wysoka tu gestosc pradu emisji masywnej katody.Napiecie przyspieszajace jest przy tym dcibie- rane na przyklad w zakresie pomiedzy 10 i 25 kV, przez co odsysane prady elektronowe moga byc nastawione na wartosc pomiedzy 0,5 i 10 A. Wskazane jest nieutrzymywanie* energii strumienia elektronów na stalym w czasie poziomie ale regulowanie jej wedlug dostosowanego do zadania programu, na przy¬ klad za pomoca sterowania impulsami o dopa¬ sowanej do zadania dlugosci i zmiennosci. W celu zapobiezenia niebezpiecznym wzrostom oisnienia w glównej komorze, wywolanym, przez ewentualne wybuchy gazów w rozgrza¬ nym metaiki, a które moga przejsciowo wply¬ wac ujemnie lub redukowac gestosc pradu emisji katody zródla strumienia elektronów, zostaly przewidziane w tym celu specjalne urzadzenia regulacyjne.Soczewka magnetyczna 6 po stronie glów-" nej komory ma najkorzystniej zmienna zdol¬ nosc lamiaca tak, ze za pomoca regulowania zdolnosci lamiacej i oddzialywania na stru¬ mien elektronów 14 srednica ogniska 16 moze byc dostosowana do kazdorazowio przeprowaf- dzanego procesu topienia, odlewania, wytwa¬ rzania stopów i spawania. W tym celu pomie¬ dzy soczewka magnetyczna 6 i plaszczyzna pa^ dania strumienia 14 na przeznaczonym do stopienia materiale wsadowym 4 zostaly prze¬ widziane urzadzenia, na przyklad magnetycz-- ne urzadzenia odchylajace, które odchylaja strumien statycznie albo okresowo. Wskaza¬ nym jest aby w tym celu os glówna ukladu zródla promieniowania1 elektronów o stopnio¬ wanym cisnieniu skierowana byla prostopadle do powierzchni ziemi.Za pomoca tej postaci wykonania wynalaz¬ ku stalo sie mozliwe, ze strumien elektronów, który stapia wprowadzony do przestrzeni na¬ promieniowanej, material 4 w postaci pretów, drutów, plytek lub proszku podgrzewa nadal splywajacy na dól kroplami material i dzieki temu odgazowuje oraz utrzymuje nadal w stanie cieklym material zgromadzony w tym ryglu. i - 3 -Zasilanie materialem wsadowym 4 moze byc dokonywane, odpowiednio do wymaganego tfleladu sttftu, odwazonymi na jednostke czasu ilosciami, na przyklad dobrze juz przemiesza¬ nym wielcskladn^kowym proszkiem tak, ze uzyskuje sie kardzo jednorodne stapianie próz¬ niowe i ptiec moze byc uzyty takze do oczysz¬ czania metalu za pomoca destylacji prózniowej oraz, ze bezposrednio po stopieniu metalu mo¬ ze odbyc sie w glównej komorze wysokopróz- niowy odlew ksztaltowy. W tym celu przy utrzymywaniu wystarczajaco malego ogniska 1€ material wsadowy 4 zostaje stopiona w" wiekszym odpowiednio uksztaltowanym bloku metalu, w procesie beztyglowymn i caly blok metalu zostaje ogrzany stopniowo za pomoca energii strumdenia elektronów tuz ponizej punktu topnienia materialu. Pod koniec pro¬ cesu ogrzewania plynna czesc topionego me¬ tali oraz dolna- .powierzchnia bloku metalu jest ogrzewana w ten sposób, aby material mógl wyplynac do umieszczonej ponizej niego formy odlewniczej.W celu zwiekszenia bezpieczenstwa pracy wysokoprózniowego pieca elektronicznego na stronie komory przeciwleglej w stosunku do ukladu o stopniowanym cisnieniu wytwarzaja¬ cego strumien elektronów jest zastosowany np- chlodzony woda chwytacz, który nawet przy blednej obsludze zapobiega przetopieniu scia¬ nek komory i dostaniu sie wody chlodzacej do wnetrza glównej komory. PL