电弧炉这种电弧炉的电极就是被熔炼钢的原料。熔炼时,随着钢原料的不断被熔化,电极不断下降。熔化的钢水滴入用水冷却的紫铜筒形坩埚内,凝结成钢锭。这种炉主要用于合金钢的熔炼。用于熔炼钛、锆、钨、钼、钽、铌等活泼金属和难熔金属的自耗电弧炉,一般在真空下工作,因而称为真空自耗电弧炉。
真空自耗电弧熔炼是把待熔炼的原料,制作成标准性柱状的自耗电极,在真空环境下,靠自耗电极和底料之间放电产生的电弧,使电能在弧光中转变为热能,并借助辐射和电弧的直接作用,加热并熔化金属,再在坩埚内冷却结晶。
材料在真空下经过电弧的超高温,去除原料中的气体和其他杂质,形成均匀、致密的纯度更高的铸锭,满足进一步加工的要求,故无论在生产规模或生产工艺上,都得到迅速发展。
真空自耗电极电弧炉电极是由被熔炼材料(即炉料)制成,在熔炼过程中逐渐消耗,熔化后滴进结晶器中冷凝成锭。主要用来熔炼钛、锆、钼等活泼金属和难熔金属,也可熔炼耐热钢、不锈钢、工具钢和轴承钢等。
真空自耗炉自20世纪50年代末在美国开始用于航空材料(包括变形高温合金、钛合金等)的制备。随着航空航天及燃机工业的快速发展,对自耗铸锭的直径尺寸规格要求越来越严,从Φ406 mm→Φ508 mm→Φ660 mm(GH4169)→Φ810 mm(GH4738、GH4698)→Φ920mm(GH2706),技术难度也越来越高。结晶器尺寸增大,对设备控制系统、冷却系统、真空系统等的要求更高。
我国自20世纪50年代开始,对真空自耗炉设备进行了研制,但是由于当时我国机电基础工业薄弱,导致我国在真空冶金设备研制上与国外发达国家有一定差距。近年来,真空自耗炉开发的先进技术包括:熔滴凝固控制成形技术、同轴供电技术、动态实时称重控制技术等。