電弧爐內(nèi)的實(shí)際起弧方法是：當(dāng)兩根電極與電源接通時(shí)，將兩極作短時(shí)間的接觸（短 路），而后分開(kāi)，保持一定距離，在兩極之間就會(huì)出現(xiàn)電弧。這是由于電極接觸時(shí)，通過(guò)的短 路電流很大，而電極的接觸并非理想的平面接觸，實(shí)際上僅僅是某些凸起點(diǎn)的接觸，在這些 接觸地方通過(guò)大的短路電流，即電流密度很大，很快將接觸處加熱到較高的溫度。電極分開(kāi) 以后，陰極表面產(chǎn)生熱電子發(fā)射，發(fā)射出的電子在電場(chǎng)作用下朝陽(yáng)極方向運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中碰
撞氣體的中性分子，使之電離為正離子和電子。此外電弧的高溫使氣體（包括金屬的蒸氣） 發(fā)生熱電離；電場(chǎng)的作用也使氣體電離。產(chǎn)生的帶電質(zhì)點(diǎn)在電場(chǎng)吸引下，電子飛往陽(yáng)極，正 離子飛往陰極，因而使電流通過(guò)兩極之間的氣體。但是，電子質(zhì)輕體小，到達(dá)陰極的可能性 大，電弧主要靠電子導(dǎo)電。在此過(guò)程中，放出大量的熱和強(qiáng)烈的光。
電弧在氣體電離時(shí)吸收能量，基本是電場(chǎng)供給的電能。帶電質(zhì)點(diǎn)復(fù)合時(shí)放出電離時(shí)吸 收的能量，就最終效果而言，或者使中性質(zhì)點(diǎn)激化而發(fā)光，或者加強(qiáng)紊亂運(yùn)動(dòng)（熱運(yùn)動(dòng)）而發(fā) 熱升溫=靠同時(shí)進(jìn)行的電離和復(fù)合過(guò)程，電弧把電能轉(zhuǎn)變成熱能。
整個(gè)電弧由陰極區(qū)、陽(yáng)極區(qū)以及弧柱三部分構(gòu)成。
陰極區(qū)指電弧中緊靠陰極端面的氣體微薄區(qū)域，厚度大約等于電子在氣體中的自由程 (〜10 —6cm)。所謂陰極亮斑就是電流集中通過(guò)的小塊面積，該小塊面積的溫度很髙，是熱 電子發(fā)射最激烈的地方。陰極亮斑點(diǎn)是陰極端面上存在氧化物或雜質(zhì)的斑點(diǎn)，該處逸出功 降低，容易發(fā)射熱電子。陰極亮斑不時(shí)隨斑點(diǎn)轉(zhuǎn)移而轉(zhuǎn)移，造成陰極亮斑的跳動(dòng)現(xiàn)象。陰極 區(qū)的電流中主要是陰極發(fā)射的電子流，還有來(lái)自弧柱中的正離子流，前者向著弧柱運(yùn)動(dòng)，后 者則撞擊陰極使之加熱。陰極區(qū)的范圍很窄，故電場(chǎng)強(qiáng)度很大，達(dá)到106V/cm,因此電子從 陰極表面逸出后就得到加速。
陽(yáng)極區(qū)指電弧中緊靠陽(yáng)極的區(qū)域。陽(yáng)極區(qū)較陰極區(qū)寬些，但壓降差不多，故陽(yáng)極區(qū)的電 場(chǎng)強(qiáng)度比陰極區(qū)小。陽(yáng)極上電流集中的地方也出現(xiàn)光亮的斑點(diǎn)，稱為陽(yáng)極斑點(diǎn)。
弧柱指介于陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)中間的區(qū)域。由于陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)都極薄，電弧長(zhǎng)度近似 等于電極間距。沿弧柱長(zhǎng)度上帶電質(zhì)點(diǎn)分布均勻，故沿長(zhǎng)度方向上的電位降也是均勻的。
電弧中三個(gè)區(qū)域產(chǎn)生的熱量都是電能轉(zhuǎn)變的，但是機(jī)理不同，溫度也不同。
陰極區(qū)熱能的產(chǎn)生是由于正離子碰撞到陰極上，給出自己的位能（電離功）和動(dòng)能，轉(zhuǎn)化 為熱能=此外，電流通過(guò)陰極區(qū)克服陰極區(qū)壓降也產(chǎn)生熱能。所產(chǎn)生的熱能用于電子的逸 出功（電子發(fā)射所必須消耗的能量）、陰極蒸發(fā)和熔化所需熱能以及因輻射與傳導(dǎo)所損失的 熱能。
陽(yáng)極區(qū)熱能來(lái)源于電子撞擊陽(yáng)極時(shí)交出自己的全部動(dòng)能和位能（逸出功）轉(zhuǎn)化為熱能。 與陰極區(qū)比較，陽(yáng)極區(qū)不支付電子的逸出功，故陽(yáng)極區(qū)產(chǎn)生的熱量較多，溫度高于陰極區(qū)。 這就是直流電弧爐以熔池爐料作為陽(yáng)極的緣故。
對(duì)于一般的炭質(zhì)電極，陰極亮斑溫度為3000~40001C ;大電流電弧溫度較高，陽(yáng)極斑點(diǎn) 約為4900T。
弧柱中熱能的產(chǎn)生基本是由于帶電質(zhì)點(diǎn)復(fù)合所放出的能量。氣體(包括金屬蒸氣）分子 或原子最初吸收電能而電離成正負(fù)離子和電子，后來(lái)正離子捕獲電子正負(fù)離子復(fù)合成中性 分子，又放出相當(dāng)于電離功的熱和光。在常壓和絕熱條件下，弧柱中單位體積產(chǎn)生熱量的多 少以及所達(dá)到的最高溫度，取決于氣體電離功的大小，弧柱最高溫度TZ(K)與電離電位V,. 的關(guān)系
TZ = 810V,
煉鋼爐中電弧的氣體中，除空氣外尚有金屬和碳的蒸氣，綜合電離電位6~10V,故理論 上弧柱的最高溫度可達(dá)5000〜8000K。
弧柱實(shí)際溫度較低，因?yàn)橄蚱渌矬w傳熱。弧柱熱在熔化熱中所占比例視爐型而不同。 煉鋼電弧爐中，電弧熱基本是弧柱熱。對(duì)于真空自耗爐，電弧各區(qū)產(chǎn)生的熱量對(duì)熔化金屬的
熱量比例為：陽(yáng)極區(qū)占42%，陰極區(qū)占38%,弧柱區(qū)占20%。
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