電熱冶金

電熱冶金(electrothermal metallurgy)

利用電能轉變為熱能，在電爐內進行提取或處理金屬的電冶金方法。和一般火法冶金相比，電熱冶金具有加熱速度快，調溫準確，溫度高(可到2273K)，可以在各種氣氛、各種壓力或真空中作業，以及金屬燒損較少等優點，成為冶鍊普通鋼，鐵合金，鎳、銅、鋅、錫等重有色金屬，鎢、鉬、鉭、鈮、鈦、鋯等稀有高熔點金屬以及某些其他稀有金屬、半導體材料等的一種主要方法。但電熱冶金消耗電能較多，只有在電源充足的條件下才能發揮它的優勢。

電熱冶金按電能轉變為熱能的方法，即加熱方法的不同又分為電弧熔煉、電阻熔煉、電阻一電弧熔煉、感應熔煉、電子束熔煉、等離子體冶金等。在熔鹽電解中，為使其電解質保持適當的溫度，需要補充大量的熱量。補充熱量的方法有內熱法和外熱法兩種。內熱法的熱量來自電解過程中電流通過電解質電阻所產生的焦耳熱，外熱法的熱量則是來自電解槽外部用燃料燃燒供給的熱。因此，有人把內熱法熔鹽電解也歸入電熱冶金範疇。

電弧熔煉 利用電弧產生的熱來熔煉金屬的電熱冶金方法。電弧可以用直流電產生，也可以用交流電產生。工業上電弧熔煉用的電弧爐主要是三相電弧爐和真空自耗電弧爐。電弧熔煉主要用來熔煉各種高級合金鋼和鈦、鋯、鎢、鉬、鉭、鈮等活潑和高熔點金屬及其合金。

電阻熔煉 利用電流通過電阻所產生的熱來熔煉金屬的電熱冶金方法。電渣熔煉就是一種重要的電阻熔煉方法。工業上也常採用以石墨棒作電阻的間接加熱式電阻熔煉法。這種熔煉方法具有爐子結構和電氣配套系統都比較簡單、運行穩定可靠的特點，適用於鋼、鐵及銅等金屬材料的小規模生產。工業上也用電阻熔煉法來熔煉易熔金屬錫、鉛、軸瓦合金、鋅以及熔點在773K以下的合金。此時所用熔煉爐的結構更為簡單，一般由熔鍋或熔槽以及外圍耐火材料構成。電阻熔煉還用於鋁、鎂及它們的合金的熔煉。

電阻-電弧熔煉 有色金屬冶金中廣泛應用的一種電熱冶金方法，其爐子的主體結構與電弧熔煉爐相似。熔煉時，電極都插入爐料中。熔煉中的熱量除來自電極和爐料之間的電弧外，電流通過爐料所產生的電阻熱也占相當大的份額。在加熱方式這一點上，與電弧熔煉有很大區別。礦石或燒結礦是電阻一電弧熔煉的主要原料。所以，電阻一電弧熔煉又稱礦熱熔煉。電阻一電弧熔煉主要用於生產鐵合金、電石、銅鋶、鎳鋶、黃磷等冶金及化工產品。

感應熔煉 利用電磁感應所產生的熱來熔煉金屬的電熱冶金方法。感應熔煉按其電源頻率又可分為工頻、中頻和高頻三種感應熔煉；按其電能轉換方式又可分為有芯感應熔煉和無芯感應熔煉兩種。感應熔煉用於熔煉各種合金鋼、鑄鐵、有色金屬及其合金等。

電子束熔煉 利用電子高速運動動能作為熱源來熔煉金屬的電熱冶金方法。常用來熔煉蒸氣壓低的金屬。在工業上用電子束熔煉方法熔煉鈮、鉭、鉿等高熔點金屬已達到相當大的規模。也用這種方法來熔煉鎢、鉬以及優質合金鋼等。還用電子束熔煉法來製取半導體材料和高溫合金的單晶。

等離子體冶金 利用由電能轉變為等離子體的能量來熔煉金屬的電熱冶金方法。目前工業應用的等離子電爐都採用轉移弧式或中空陰極式等離子槍。等離子體冶金用來熔煉鎢、鉬、鉭、鈮、鈦、鋯等高熔點金屬和活潑金屬，也用來熔煉高級合金鋼等。