真空電弧爐,又稱為鈕扣爐和母合金熔煉爐,是指利用氣體的電弧放電原理熔化金屬的工業爐。電弧是氣體的電弧放電。氣體電弧放電表現為電極間電壓很低,但通過氣體的電流很大,有耀眼的白光,電弧溫度很高(約5000k)。巨大的電流密度來源于陰極的熱電子發射和電子的自發射,即陰極附近有一個正離子層形成強電場,使陰極自動發射電子。大量電子與兩極間的氣態分子碰撞使其電離,產生更多的正離子和二次電子,在電場作用下與陰極和陽極碰撞, 導致高溫。陰極的溫度低于陽極,因為有些能量用于電子發射。由于一些正離子和電子的復合放熱,電極之間也產生高溫。電弧爐就是根據這一原理熔化金屬的工業爐。真空環境中的電弧爐是真空電弧爐。真空電弧熔煉是大電流低電壓的短弧操作。
一般電弧電壓為22~65V,對應的弧長為20~50mm(后者為大錠)。自從1839年熔化鉑絲實驗成功后,在接下來的100年里,人們開始研究難熔金屬的熔化。1953年,真空電弧爐正式用于工業。直到1956年,美國和許多歐洲國家還在用非自耗爐冶煉鈦,自耗爐煉鋼始于1955年。1960年左右,自耗爐生產的鋼錠已達30多噸,初具規模。目前的發展狀況可以用美國康薩克公司生產的真空自耗爐來代表。為了提高生產率和設備利用率,兩臺爐共用一套主電源、真空系統和自動控制系統。
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