电弧熔炼(arc—melting)

利用电能在电极与电极或电极与被熔炼物料之间产生电弧来熔炼金属的电热冶金方法。电弧可以用直流电产生，也可以用交流电产生。当使用交流电时，两电极之间会出现瞬间的零电压。在真空熔炼的情况下，由于两电极之间气体密度很小，容易导致电弧熄灭，所以真空电弧熔炼一般都采用直流电源。

电弧炉     

电弧炉的大小常用其炉膛的额定容量来表示。例如，3t电弧炉就表示其炉膛的额定容量是3t。工业用电弧炉有直接加热式三相电弧炉、直接加热式真空自耗电弧炉和间接加热式电弧炉(图1)。

成套的电弧炉设备包括炉子本体、主电路设备和控制电路设备等部分。电弧炉的本体主要由炉体、炉盖、电极以及倾炉机构和电极升降装置等几部分构成。炉体和炉盖由钢壳及相应耐火材料修砌而成。电极通常为炭素电极或石墨电极。电极的升降受电极自动调节装置的调节控制。电弧炉的主电路和控制电路控制电能的输入，保证操作的顺利进行。

有色金属冶金中用于熔炼高熔点金属及其合金的直接加热式真空电弧炉的结构如图2所示。这种电炉的坩埚呈半球形，是用被熔炼的材料制造的，外面通水冷却。采用直流电源，设有一根或几根电极。按熔炼需要，可以采用自耗的或非自耗的电极。自耗电极用被熔炼材料制造，非自耗电极通常是用钨等高熔点材料制成。有一个或几个加料装置，用来把炉料加到坩埚内。炉内设有锭模，供浇注金属用。

工艺     

按照加热方式不同，电弧熔炼又分为直接加热式电弧熔炼和间接加热式电弧熔炼两类。电弧熔炼的主要技术经济指标有熔炼时间、单位时间熔炼固体炉料的数量(生产能力)、单位固体炉料电耗及耐火材料、电极消耗等。

直接加热式电弧熔炼     

直接加热式电弧熔炼的电弧产生在电极棒和被熔炼的炉料之间，炉料受电弧直接加热，电弧是熔炼得以进行的唯一热量来源。直接加热式电弧熔炼主要有非真空直接加热式三相电弧炉熔炼法和直接加热式真空白耗电弧炉熔炼法两种。

(1)非真空直接加热式三相电弧熔炼法。这是炼钢常用的方法。炼钢电弧炉就是非真空直接加热式三相电弧炉中最主要的一种。人们通常说的电弧炉，就是指的这一种炉子。为了得到高合金钢，必须往钢中加入合金成分，调整钢中含碳量以及其他合金成分含量，脱除有害杂质硫、磷、氧、氮以及非金属夹杂物至产品规定的范围以下。这些熔炼任务在电弧炉中完成最为方便。在电弧炉内可以通过造渣将炉内气氛控制到呈弱氧化性甚至还原性。电弧炉内合金成分烧损较少，加热过程比较容易调节。因此，尽管电弧熔炼需要消耗大量的电能，但工业上仍然用这种方法来熔炼各种高级合金钢。

(2)直接加热式真空电弧炉熔炼法。它主要用来熔炼钛、锆、钨、钼、钽、铌等活泼和高熔点金属以及它们的合金，也用来熔炼耐热钢、不锈钢、工具钢、轴承钢等合金钢。经直接加热式真空白耗电弧炉熔炼出来的金属，其气体和易挥发杂质含量下降，铸锭一般不会出现中心疏松，锭子结晶较均匀，金属性能得到改善。直接加热式真空自耗电弧炉熔炼存在的问题是较难调整金属(合金)的成分。炉子设备费虽比真空感应炉低得多，但比电渣炉高，熔炼费用也较之高许多。真空自耗电弧炉是1955年才开始应用于工业生产，最初用于熔炼钛，随后用来熔炼其他高熔点金属和活泼金属及合金钢等。

间接加热式电弧熔炼      

间接加热式电弧熔炼的电弧产生在两根石墨电极之间，炉料被电弧间接加热。这种熔炼方法主要用来熔炼铜和铜合金。间接加热式电弧熔炼由于噪声大、熔炼金属质量较差，正逐渐被其他熔炼方法所取代。