电子束熔炼法发明于1907年,但直到50年代才用于熔炼难熔金属,后来又用于熔炼活泼金属(如Ti锭)和高级合金钢。
电子束加热可使材料在真空中维持熔化状态并保持很长时间,实现材料的去气和杂质的选择性蒸发,可用来制备高纯材料。电子束加热是电能转为热能的有效方式之一,大约有50%功率用于熔化和维持液化。
功率在60千瓦以下的电子束熔炼机可用直热式钨丝作为电子枪的阴极。60千瓦以上熔炼机的电子枪则用间热式块状钽阴极,它由背后的钨丝所发射的电子轰击加热到 2700K,可有每平方厘米为几安的发射电流密度。电子枪加速电压约30千伏,这样容易防止电击穿和减弱 X射线辐射,电子束用磁聚焦和磁偏转。
电子枪和熔炼室用不同的真空泵抽气,真空度分别维持在10和10帕左右。80年代已生产出600千瓦级的电子枪。如需更大功率,可用几支电子枪同时工作。利用电子束加热可铸造100吨的坯料。