消耗電極アーク溶解は、特に真空アーク溶解（VAR）と呼ばれ、直流（DC）電源を使用して真空環境でアークを発生させるプロセスです。
このアークは、消耗電極と陽極となる水冷銅るつぼの間に発生します。
アークからの高熱が電極を溶かし、るつぼ内に溶融プールを形成する。
この溶融金属はその後急速に凝固し、結晶化してインゴットになります。
5つの主要ステップの説明
1.セットアップと電極の準備
プロセスを開始する前に、溶解する電極を炉に装填する。
電極材料は、処理される金属の種類によって異なる。
特殊鋼や超合金の場合、電極は通常、空気中または真空中で鋳造されます。
チタンのような反応性金属の場合、電極は圧縮されたスポンジやスクラップから作られるか、プラズマや電子ビームのような炉心溶融プロセスによって作られます。
2.電極の種類
アーク溶解炉で使用される電極には、主に炭素電極、黒鉛電極、自己焼成電極の3種類があります。
材料（炭素または黒鉛）の選択は、導電性、不溶性、浸潤性、化学的不活性、機械的強度、および熱衝撃に対する耐性に基づいています。
これらの電極の直径は18cmから27cmで、アーク温度は3,000℃から3,500℃に達する。
3.炉の構成
炉は、可動式ファーネスヘッドと固定式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る。
可動ファーネスヘッドは、サーボドライブによって制御されるラムアセンブリを介して電極を支持します。
陰極として機能する電極は、水冷ラムの下端にクランプされている。
固定溶融ステーションは、固定ステンレス鋼水ジャケット内に置かれた取り外し可能な銅ルツボを含む。
4.溶解プロセス
電極が固定され、ファーネスヘッドが密閉されると、容器内が真空になります。
次に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。
このアークは電極を急速に溶かし、溶融プールを形成する。
電極の連続的な溶融がプールに供給され、溶融金属の安定供給が確保される。
5.凝固と結晶化
るつぼ内の溶融金属は、水冷式銅製るつぼによって急速に冷却され、凝固します。
この急速な凝固は、均一な結晶構造の実現に役立ち、最終インゴットに不純物や欠陥が混入する可能性を最小限に抑えます。
このプロセスは、特に高強度や耐腐食性、極端な温度への耐性を必要とする用途において、高品質で純度の高い金属や合金を製造するために非常に重要です。
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