贾庆功，王 珑，马 乐

（西安聚能装备技术有限公司，陕西西安 710018）

0 引言

随着各种新型技术的不断创新研发，逐渐提出了更高标准的材料技术要求，传统材料已经无法满足当今技术需要。目前，难熔材料广泛应用于航天航空、电子能源、国防、核工业、冶金及防化等领域，作用重大，世界各国对难熔材料的需求量日益提高[1]。电子束熔炼炉作为生产难熔材料的专用设备，运行中往往要求真空、冷却、机械、电子枪等各大系统之间能够充分协调配合工作[2]，对于人工控制，工作强度要求较大。因此，设计电子束熔炼炉自动化控制系统尤为必要。

1 真空系统拉单晶配置工艺流程

以20 kW 电子束熔炼炉为例，真空系统主要包括机械泵和扩散泵，如图1 所示[3]。拉单晶时首先需要与冷却水和压缩空气接通，之后打开电源，成功启动炉体机械泵，打开扩散泵后5 min，然后打开主抽阀门。夹料棒在炉体放气阀门打开后进行装料，之后封炉，关闭主抽阀门，打开预抽阀。达到3.8×10-2Pa 真空环境下，关闭预抽阀后打开主抽阀和大阀，持续抽真空至3×102Pa。与阴极相连接后加入主高压电源，进行金属熔炼并调整灯丝电流至10 A。与激磁成功接通后中断高压，直至最终温度冷却将大阀门关闭，并打开炉体放气阀门[4]。

2 自动化控制系统设计

2.1 设计方案

首先明确电子束熔炼炉在实际运行工作中，想要保障安全自动化生产，需要控制的主要工艺指标包括真空度、熔炼速度和功率，高压电压及电流值，以及托顶杆直线速度等。……