合金材料熔煉、鑄錠和甩帶。 2100433B

真空度≤1Pa，合金片厚度≤1mm，300Kg/爐。

真空電弧凝殼爐結構示意于圖1。

凝殼爐坩堝多采用水冷銅坩堝(根據需要也可采用帶有水冷套圈的石墨坩堝)。熔煉真空度一般為5~5×10^-1Pa。

真空凝殼爐熔煉時，電弧熔化自耗電極形成的液體金屬聚集在水冷銅坩堝內。為了盡快地獲得大量熔融金屬，需使用較高的熔煉功率，但所供入的電流和由此引起的金屬過熱不應使在坩堝內壁上形成的凝殼熔化。當用自耗電極熔煉完所需要的金屬量時，斷開電源，并迅速傾轉坩堝將液體金屬注入錠模或鑄型 。

真空電弧凝殼爐(Vacuum arc furnace)真空電弧重熔爐的改型設備，簡稱真空凝殼爐。它是利用真空電弧爐的熔煉條件，采用可以傾動的淺底水冷坩堝、控制冷卻水量使被熔煉金屬在坩堝壁內形成一薄層“凝殼”，將被熔煉金屬液與坩堝陷離，這樣就避免了坩堝對活性金屬液的沾污。而且可以形成相當大的熔池，熔煉結束時快速傾動鉗垠將金屬液注入錠模或鑄型凝固。真空凝殼爐是克服了真空電弧爐不能鑄型和真空感應爐有耐火材料柑渦對活性金屬沾污的弊端，集兩者優點面成的真空電爐 。

根據加熱熱源的不同，真空熔煉主要可分為真空感應熔煉，真空電弧熔煉，電子束熔煉等3種。

真空熔煉真空感應熔煉

將金屬爐料放入置于線圈中的坩堝內，當線圈接通交流電源時，在線圈中間產生交變磁場，爐料中即產生感應電勢。由于金屬爐料本身形成一閉合回路，所以在爐料中同時產生了感應電流，即渦流，爐料靠渦流加熱和熔化。利用這個原理進行熔煉的方法稱為感應熔煉。而處于真空條件下的感應熔煉則為真空感應熔煉。真空感應熔煉能夠嚴格控制合金中活潑元素如鋁、鈦等的含量，可以有效地去除合金中的氣體和非金屬夾雜物以及有色金屬雜質，提高合金的純凈度。但真空感應熔煉存在著坩堝耐火材料對金屬液的沾污問題，且通常采用鋼錠模澆注，鋼錠結晶組織與普通熔煉的鑄錠組織比較并無改善。真空感應熔煉主要用來熔煉高溫合金、精密合金及特殊鋼材料，其主要產品是鑄錠、精密鑄件和雙聯熔煉用的電極母材。

真空熔煉真空電弧熔煉

在真空條件下利用電弧來加熱和熔煉金屬的熔煉方法。這種熔煉方法所使用的電極有自耗電極和非自耗電極兩種。自耗電極是由被熔煉材料(即爐料)制成，在熔煉過程中它逐漸消耗;而非自耗電極系利用鎢等高熔點材料制成，在爐料熔煉過程中它基本上不消耗。采用自耗電極的真空電弧爐稱自耗電極電弧爐，簡稱自耗爐;采用非自耗電極的真空電弧爐稱非自耗電極電弧爐，簡稱非自耗爐。非自耗電極熔煉已較少使用，而自耗電極熔煉大量應用于生產實踐中，成為二次重熔的主要手段之一。真空電弧熔煉的坩堝一般用銅制成，外面用水冷卻，稱為水冷銅結晶器。熔煉時，可以將自耗電極(被熔煉材料)接負極，水冷銅結晶器接正極，通電后兩極間產生弧光放電，將電能轉變成熱能，產生高溫使材料熔化。熔煉過程中液態金屬熔滴通過高溫弧區后落入金屬熔池，并在水冷銅結晶器內凝固成錠。通過金屬液與氣相間以及熔池內發生的一系列物理化學反應，達到提高金屬的純凈度，改善其結晶組織和性能的目的。真空電弧熔煉不受大氣、耐火材料和鑄模等的沾污;可以去除鋼及合金中的氣體和有害金屬雜質;熔煉中夾雜物也可上浮去除一部分，并可改善夾雜物在合金中的分布及形態;水冷銅結晶器中的鋼錠鑄態組織比普通鑄錠為好。但真空電弧熔煉需預制電極，且鋼錠表面較差。真空電弧熔煉可用來熔煉鈦、鋯、鎢、鉬等活潑金屬、難熔金屬以及它們的合金，也可用來熔煉高溫合金及有特殊用途的鋼和合金。

真空熔煉電子束熔煉

在高真空環境中，將陰極材料(通常選用難熔金屬如鎢等)加熱至高溫后，在高壓直流電作用下發射電子，用磁透鏡聚集成電子束，并在陽極的加速下，以高速射向陽極(做成電極的被熔物料相當于陽極)，當高速的電子束射到電極表面碰撞時，由動能轉變成的熱能將被熔物料熔化。它不僅能熔化電極，而且有一部分能量可以用來加熱金屬液面，使熔池保持必要的溫度和時間，以利于金屬的精煉。最后金屬液在水冷結晶器中凝固成錠。電子束熔煉也稱電子轟擊爐熔煉。電子束熔煉具有突出的優點：工作真空度高(約10-～10-Pa)，非常有利于去除氣體、非金屬夾雜物及金屬雜質;熔煉溫度高，冶金反應充分，能熔煉任何難熔金屬;金屬熔滴匯聚在水冷結晶器內，可以有效地控制熔池溫度和冷凝速度，有利于獲得良好的金屬錠組織。電子束熔煉的應用范圍已從難熔金屬擴展到高溫合金、精密合金、半導體材料和一些具有特殊用途鋼種的熔煉。只是由于其設備結構復雜，建設投資昂貴等原因限制了它的發展規模。