用电子束熔炼法制造钼电极坯和钼流口坯的方法 本发明涉及电子束熔炼法制造钼电极坯及钼流口坯的工艺。
钼电极是硅酸铝耐火纤维熔炼电炉、玻璃熔化电炉及熔融盐稀土金属电解槽的导电用的电极。所说的钼流口是作为硅酸盐耐火纤维熔炼电炉内的熔融状态的硅酸铝的流出口。
目前，国内外的钼电极坯、钼流口坯均采用粉末冶金法。就是用钼粉经过压型，烧结成钼电极坯、钼流口坯后，再经锻压、车屑加工而制成钼电极及钼流口。由于钼电极、钼流口的坯是用粉末冶金法制成，坯的密度低，一般在9克/厘米3左右，不致密，颗粒间有空隙，含有气体杂质多。所以以粉末冶金法制成坯后，再制成的钼电极及钼流口的密度也低，它们在熔炼电炉或融盐电解槽中耐高温熔融物料的冲刷及耐高温熔融物料的腐蚀性能差，因此使用寿命短，一般仅能使用几天，至多也超不过30天。
本发明的目的就在于研究出一种新的制备钼电极坯及钼流口坯的方法，使得用这种方法制出的钼电极坯和钼流口坯成本低，密度高，这种坯经加工后制成的钼电极和钼流口耐高温熔融物的冲刷，耐腐蚀性能好，使用寿命长。
电子束熔炼法制造钼电极坯及钼流口坯，是在电磁聚焦电子束熔炼炉中(又叫电子轰击炉)进行。其原理是利用电磁聚焦电子枪在高真空高电压下使高速运动的电子束经多次电磁聚焦后，轰击钼金属物料及无底水冷铜坩埚中的熔化金属池的液面，高速运动地电子的动能转变成热能，使金属物料加热成熔融的液体状滴至无底水冷铜坩埚的金属熔池中，使无底水冷铜坩埚的上层的金属熔池保持熔融的液体状态，其熔池中的金属液体的有一个适宜的厚度，无底水冷铜坩埚下部为凝固的金属。随着金属物料的熔化滴至无底水冷铜坩埚上部的金属熔池中熔融的金属的液面上，无底水冷铜坩埚下部的凝固的金属往下牵引，使其分部结晶，凝固成金属圆棒坯，若用金属钼作物料则成钼金属圆棒坯，金属钼棒坯作为钼电极的坯及钼流口的坯的棒坯，经加工而成钼电极及钼流口。
本发明的一种电子束熔炼法制造钼电极坯和钼流口坯的方法，将原料棒状金属钼装入电磁聚焦电子束熔炼炉(又叫电子轰击炉)的给料箱中；将原料棒状金属钼与牵引钼底锭装好后，封密电磁聚焦电子束熔炼炉的炉膛，进行排气抽真空，使炉体内的压强为5×10-1～1×10-3Pa，电子枪室内的压强为1×10-2～1×10-4Pa后，启动电子枪引出电子束，调电压至20000～25000伏，电子束电流为2-7安培，使原料棒状金属钼的棒对着无底水冷铜坩埚的金属钼熔池的被熔化的一端的温度和无底水冷铜坩埚的上层的牵引钼底锭上的钼金属熔池的温度为2700-3500℃，牵引钼底锭与拖锭杆相连，原料棒状金属钼的棒对着无底水冷铜坩埚的钼金属熔池的被熔化的一端的熔融的液态钼滴到无底水冷铜坩埚上层的牵引钼底锭上的钼金属熔池中，随着原料棒状金属钼的棒对着无底水冷铜坩埚的钼金属熔池被熔化的一端的熔融液态金属钼滴到无底水冷铜坩埚上层的牵引钼底锭的钼金属熔池中，拖锭杆拖动牵引钼底锭向下移动，使无底水冷铜坩埚下层的熔融状的金属钼分部结晶凝固成金属钼圆棒而成钼电极坯和钼流口坯。
所用的原料棒状金属钼，可以用以下方法制备出来：(1)将钼条，钼废料(条、棒、板、片等各种形状的钼废料)用钼丝捆绑成棒状，(2)用钼车屑经清洗、干燥后，用2000公斤/厘米2的压强压型后，焊接成棒状，(3)用废钼电极焊接成长棒。
将原料棒状金属钼与牵引钼底锭装好后，封密电磁聚焦电子束熔炼炉的炉膛(电子轰击炉的炉膛)后，启动机械真空泵进行排气抽真空，然后再启动增压泵与扩散泵进行排气抽真空，使炉体内的压强为5×10-1～1×10-3Pa，电子枪室内的压强为1×10-2～1×10-4Pa后，启动电子枪引出电子束，调电压至20000～25000伏，电子束电流2-7安培，使原料棒状金属钼的棒对着无底水冷铜坩埚的金属钼熔池的被熔化的一端的温度和无底水冷铜坩埚的上层的牵引钼底锭的钼金属熔池的温度为2700-3500℃。电子束电流的大小随原料棒状金属钼物料与无底水冷铜坩埚直径的大小而定，一般为2-7安培。将牵引钼底锭与拖锭杆用销子销接起来。拖锭杆拖动牵引钼底锭向下移动的速度以20～50厘米/小时为好，视无底水冷铜坩埚的直径大小而定，坩埚的直径小，向下移动的速度就快；坩埚直径大，向下移动的速度就慢。其向下移动的速度还与原料的种类及原料中气体的含量有关，原料中气体的杂质含量大则向下移动的速度就慢。无底水冷铜坩埚上层的牵引钼底锭的钼金属熔池熔融钼的深度以8～15毫米为佳。拖锭杆是由水冷的铜管制成。
由上述方法生产出来的钼电极坯和钼流口坯，经过车屑机械加工，按一定的形状尺寸加工成不同规格的钼电极与钼流口，车加工出来的钼车屑可以作为原料回收使用。
本发明的用电子束熔炼法制造钼电极坯和钼流口坯时，所用的电磁聚焦电子束熔炼炉又叫电子轰击炉为市售，见图1，它是由炉体1和给料箱2和电子枪体3所构成。
本发明的用电子束熔炼法制造钼电子坯和钼流口坯方法的优点就在于：
1.由于用电子束熔炼法来制造钼电极坯和钼流口坯，生产出来的钼电极坯的密度大，纯度高，气体的杂质含量少，基体结晶致密，制成的钼电极和钼流口耐熔融的高温物料的冲刷，耐腐蚀性强，使用寿命长。使用寿命与熔炼物种类及操作条件有关。本发明的方法制出的产品其寿命一般在40-90天之间。
2.本发明的方法可以使用钼废料作原料，机加工成钼电极和钼流口时所产生的钼车屑也可以作为原料回收使用，而且工艺简单，产品的成本低廉。
图1电磁聚焦电子束熔炼炉示意图
图中，1为炉体，2为给料箱，3为电磁聚焦电子枪体，炉体1中有无底水冷铜坩埚4，5为生成的钼电极坯或钼流口坯锭，6为牵引钼底锭，7为由水冷的铜管制成的拖锭杆，拖锭杆7与牵引钼底锭6由销子销接相连，8为钼金属熔池，9为原料棒状金属钼的棒对着无底水冷铜坩埚的金属钼熔池的被熔化的一端，10为磁偏转扫描透镜，11为电子束流，12为二次磁聚焦透镜，13为栏孔板，14为一次磁聚焦透镜，15为加速阳极，16为聚速极，17为钽阴极块，18为钨丝阴极，19为电子枪室，20为卡接原料棒状金属钼的卡料杆，21为原料棒状金属钼。
以下用实施例对本发明的方法作进一步的说明，将有助于对本发明及其优点作进一步的了解，本发明的保护范围不受实施例的限定，本发明的保护范围由权利要求书来决定。
实施例1
将清洗、干燥后的钼车屑用压强2000公斤/厘米2压型焊接成棒状或将废钼电极焊接成长棒，或将废钼条捆绑成棒状作为原料棒状金属钼。
将原料棒状金属钼21，装入电磁聚焦电子束熔炼炉中的给料箱2中；将原料棒状金属钼21与牵引钼底锭6装好后，封密电磁聚焦电子熔炼炉的炉膛后，启动机械真空泵进行排气抽真空，然后启动增压泵与扩散泵进行排气抽真空，使炉体内的压强为1×10-1Pa，电子枪室内的压强为8×10-3Pa。启动电子枪引出电子束，调电压至21000伏，电子束电流5安培；使原料棒状金属钼的棒21对着直径为75毫米的无底水冷铜坩埚4的金属钼熔池的被熔化的一端9的温度为3000℃，也使无底水冷铜坩埚4的上层的牵引钼底锭6的钼金属熔池8的温度为3000℃。这样，原料棒状金属钼的棒对着无底水冷铜坩埚4的钼金属熔池8的被熔化的一端9的熔融的液态钼滴到无底水冷铜坩埚的钼金属池8中，使钼金属熔池的熔融钼的深度保持在10毫米，将牵引钼底锭6与拖锭杆7用销子销接相连。随着原料棒状金属钼21对着直径75毫米的无底水冷铜坩埚4的钼金属熔池被熔化的一端9的熔融的液态金属钼滴到无底水冷铜坩埚4上层的牵引钼底锭6的钼金属熔池8中，拖锭杆7拖动牵引钼底锭6向下移动，其向下移动的速度为38厘米/小时，使无底水冷铜坩埚下层的熔融状的金属钼分部结晶，凝固成金属钼圆棒而成钼电极坯，同样的方法也可以制造钼流口坯。
将钼电极坯或钼流口坯，经车屑机械加工成钼电极或钼流口。
用本实施例的方法制成的钼电极坯或钼流口坯的密度为10.2克/厘米3，达到了理论密度。纯度高，气体杂质少，基体结晶、致密。再用上述的坯制成钼电极或钼流口，经在硅酸铝耐火纤维熔炼炉、玻璃熔化电炉或熔融盐稀土金属电解槽中作为导电用电极或流口实验表明，使用寿命长达80天。