アーク溶解プロセスは、帯電した材料（通常は金属鉱石や金属スクラップ）を電気アークを利用して溶解する方法である。
このプロセスでは、溶解炉内の電極に交流電流を流す。
アークによって発生する熱により、金属ベース上の残留物が溶融する。
アーク溶解プロセスを理解するための5つのポイント
1.電気溶接機の役割
アーク溶解炉の主な構成要素は電気溶接機である。
この溶接機は大きな変圧器の役割を果たし、高電圧を低電圧と高電流に変換します。
電気溶接機は、正極と負極の間に瞬間的な短絡回路を作ることでアークを発生させます。
2.電気アークの性質
アークは自立放電現象である。
高電圧を必要とせず、比較的長いアーク安定燃焼を維持する。
3.高温運転
アーク溶解炉は、最高温度3000℃の超高温で操業します。
一般的な熱プラズマであるアークを利用して、材料の溶解に必要な熱を発生させます。
プールの形状や溶融速度などを制御することで、安定した溶融プロセスを実現します。
4.溶解プロセス
アーク溶解プロセスでは、溶解する電極が炉に装填されます。
特殊鋼や超合金の場合、電極はあらかじめ空気中または真空中で鋳造されます。
チタンのような一次反応性金属の場合、電極は圧縮されたスポンジやスクラップ、またはプラズマや電子ビームのような炉心溶融プロセスから製造されます。
5.真空容器のセットアップ
溶解が行われる真空容器は、可動ファーネスヘッドと固定メルトステーションの2つの主要な機械設備から構成されています。
可動ファーネスヘッドは容器の上部で、サーボドライブに接続された一体型ラムアセンブリを含む。
このアセンブリは電極を支持し、その動きを制御する。
水冷ラムはヘッド内の真空シールを通って延び、電極はその下端にクランプされ、アーク溶解操作の陰極となる。
固定溶融ステーションは真空容器の下半分を形成し、固定ステンレス鋼製ウォータージャケット内に置かれた、取り外し可能な銅製るつぼで構成されています。
電極がラムアセンブリにクランプされると、ラムが電極を持ち上げ、その間にファーネスヘッドが下降して、るつぼの上に真空シールを作ります。
真空が確立されると、DC電源が作動し、制御システムが消耗電極（陰極-）とるつぼベース（陽極+）の間に高電流アークを発生させます。
これにより、金属の溶融プールが素早く形成される。
溶解電極と金属プール間のアークギャップは正確に維持され、制御された溶解速度が確立される。
アークギャップを通って落下する金属液滴は、真空環境とアークゾーンの極端な温度にさらされ、溶存ガスの除去、浮遊元素の気化、酸化物の清浄度の向上につながります。
水冷るつぼは、溶融プールの方向性凝固を可能にし、マクロ偏析を防止し、ミクロ偏析を低減します。
これにより、凝固したインゴットの材料特性が向上する。
プロセスの終盤では、出力を徐々に下げてホットトップを制御し、有用な製品の歩留まりを最大化します。
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