电子束熔炼以它杰出的精炼能力而著称，并且在热源上具有高度的灵活性。因此非常适用于在水冷铜模下利用高真空对金属和合金进行重熔和精炼。在当今，该工艺主要用于难熔金属和活性金属（钽、铌、钼、钨、钒、铪、锆、钛）及其合金。它在超纯度溅镀靶材和电子合金的制造以及钛屑回收方面发挥着重要的作用。

电子束熔炼工艺的冶金学
电子束枪为高温度热源，在束斑点的温度能超过所有材料的熔化温度，甚至是蒸发温度。在高频下进行磁偏转和快速扫描，电子束将有效指向具有多种形状的目标，因此是重熔技术中最灵活的热源。电子束利用100 W/cm2的功率密度冲击目标。根据熔炼材料，功率传递的有效范围从50%至80%。因为EB熔炼为表面加热方法，它只能以可接受的熔化速率生成浅熔池，这将必然在多孔性、偏析等方面影响钢锭结构。过热金属熔池表面暴露在1- 0.001 帕的高真空环境下将对熔化材料产生极好的脱气作用。金属和非金属成分的蒸汽压力高于基体材料的蒸汽压力时，它们将选择性的蒸发，从而得到所需要的高纯度钢锭。但是在其它情况下，这将会造成所需合金成分的流失。

工艺变化
由于EB热源的高度灵活性，从而又诞生了几种重熔和精炼方法。

· 滴熔法
滴熔法是用于处理难熔金属的经典方法，比如钽和铌。棒形原料通常被水平输入或直接滴熔至抽出锭。通过抽出正在增长的钢锭底部保持熔池的液位。如上所述，精炼是基于脱气和选择性挥发。大多数第一次熔炼的钢锭都需要重复重熔，以求达到最终质量。对于重复重熔，需应用垂直给进。

· 电子束冷炉膛精炼（EBCHR）
电子束冷炉膛精炼时处理和回收活性金属的重要方法。材料在水冷铜床的后部进行滴熔，然后从此处溢流至锭模。在熔融物料停留于炉腔系统的时间内，除了以上所述的精炼机构外，高密度和低密度的夹杂物（HDI、LDI）也可进行重力分离。为了有效的对HDI和LDI进行重力分离，炉膛尺寸大小必须适中，可为熔融金属提供充分的停留时间。更大的炉膛熔炼系统装配有更多的电子束枪，提供所需的动力和能量分配。

· 金属试样熔炼
金属试样熔炼用于超合金的清洁度评估，与低密度和非金属夹杂物的类型和数量有关。设备具有试样程控自动熔炼和可控定向结晶的功能。低密度的夹杂物（正常为氧化物）浮至熔池的表面，然后聚焦在正在凝固的微型电极顶部的中心。

· 浮动区域熔炼
浮动区域熔炼是生产高纯度金属的最古老的技术。

工艺控制
EB熔炉在半自动控制模式下进行操作。即使借助高度复杂的电脑工艺控制自动化技术，操作人员仍需监控工艺过程并进行手动精确调节。

工艺自动化包括：
· 真空泵系统设计；
· 真空压力控制；
· 材料给进率和钢锭抽出率；
· 基于高电压和发射电流控制的处理器；
· 基于PC的自动电子束能量分配；
· 数据采集和存档。

对于特定工艺的功率分配，电子束偏转必须在反射位置和停留时间上进行控制。基于此目的，ALD已经开发出基于PC的电子束扫描和控制系统“ESCOSYS”，用于几支EB枪的同时控制。该系统可满足复杂电子束功率分配额的最高要求，在熔化配方中通过从多种可用的形式中选择合适的偏转方式对功率分配进行确定。根据熔炼几何学，这些都可以在尺寸和位置上进行图形编辑并通过电脑屏幕进行观看。根据在靶子上投影的角变形自动进行更正。每个形式的有效功率系数都可根据停留时间进行确定，作为参数集的一部分。用于所谓的功率分配管理的操作模式也包括其中。靶子上的电子束实际形式可根据操作人员的定义通过电脑进行计算。作为熔炉调试的一部分，将进行特殊的电脑培训，学习熔炼几何学以及与偏转频率的相关性。这样，在编辑偏转模式时，可看清并自动控制电子束偏移。

电子束枪和熔炼炉类型
可提供以下系统：

· 电子束枪
电子束枪系列：在25–45 kV下为60、300和600-kW。

· EB滴熔炉
如要生产直径达400 mm，长度达3,000 mm的难熔金属锭，电子束功率需达到2 MW，同时使用2根、3根或4根电子束枪。

· EB冷炉膛熔炉
用于生产金属锭和扁坯，包括材料回收。金属锭重量可达15吨，电子束总功率可达3 MW，共达6根电子束枪。

· EB试生产熔炉
允许滴熔和冷炉膛精炼，配有所有操作这些工艺的设施。电子束功率可达200–500kW，使用2根电子束枪。

· EB实验室熔炉
用于研究和开发。

· EB金属试样熔炉
用于生产直径为30mm，高度为8mm，重量为0.7kg（镍基的高温合金）的金属试样，所需EB功率为30kW。

· EB浮动区域熔炼炉
可处理直径为20mm，长度为300mm的棒材。使用10kW的环形电子束系统。

EB特点
· ALD提供60、300和600kW三种型号的电子束枪，具有高度先进的电子束偏转控制；
· 系统设计的熔炼功率可达3,600kW；
· 用于环形、方形和矩形锭的无陶瓷熔炼工艺。

EB应用
· 高纯度耐火的重熔，比如铌和钽；
· 用于化学和航空业的钛的生产；
· 用于化学工业的锆的生产；
· 用于电子行业（例如溅镀靶）的高纯度金属的生产。