与交流电弧不同, 直流电弧是等离子流向钢液的单方向连续喷
射流。 这种直流电弧所具有的特征给直流电弧炉带来各种优越性。
直流电弧炉的直流电弧以炉顶石墨电极为阴极, 钢液或废钢为阳
极, 电弧等离子体由阴极流向阳极。 自阴极斑点发射的热电子, 在
阴极区附近冲撞气体分子并使其电离, 在急剧加热热化的同时, 继
续受电弧柱电场的作用, 一边与气体分子反复激烈冲撞, 一边冲向
阳极。 自阴极出发的单方向连续喷射流制约了电弧等离子体和形
状, 避免了交流电弧等离子体的方向变化及不规则形状, 保持了电
40弧的稳定。 电弧由阴极区 (石墨电极端面附近)、 电弧柱区、 阳极
区 (废钢或钢液表面附近) 构成。 阴极区及阳极区只占电弧的很小
部分, 电弧柱区是电弧的主要部分。 电弧粒子中约 1%为电离状
态, 属不完全等离子状态。 电弧柱通常被称作电弧等离子体。 当特
别着眼于速度时, 亦称作电弧等离子喷射流。 电弧等离子喷射流冲
击阳极 (如钢液) 的能量不能被阳极全部吸收, 形成一定的反转。
冲击流反转在周围大致均匀分散时, 即称作电弧弧斑, 具有单方向
指向时叫做电弧弧焰, 冲击反转流特别强烈时叫做电弧喷溅。 电弧
等离子体是高温高速的等离子喷射流, 在稍许离开阴极的等离子体
中心部位温度及速度达到最大值, 温度在15000~20000K, 速度的
1~5km/s水平。 关于电弧柱的电位梯度, 在通常炉内气氛下, 在
电弧总长度上的平均值为 (1±0.2)V/mm 的范围。 电弧阴极区压
降为10V, 阳极区压降为0~5V。