Источником тепла при электрошлаковом переплаве является шлаковая ванна, нагреваемая за счет прохождения через нее электрического тока. Электрический ток подводится к переплавляемому электроду, погруженному в шлаковую ванну, и к поддону, установленному внизу в водоохлаждаемой металлической изложнице (кристаллизаторе), в которой находится шлак. Выделяющееся в шлаковой ванне тепло нагревает ее до высокой температуры (до 1700° С и более) и вызывает постепенное оплавление конца электрода. Образующиеся при этом капли жидкого металла проходят шлак, собираются, образуя под шлаковым слоем металлическую ванну.
Перенос капель металла через шлак, интенсивное перемешивание их со шлаком и довольно длительное пребывание металла ванны в контакте со шлаком способствует их активному взаимодействию. В результате взаимодействия происходит рафинирование металла от вредных примесей, удаление неметаллических включений и растворенных газов. Металлическая ванна, непрерывно пополняемая за счет расплавления электрода, под воздействием водоохлаждасмого кристаллизатора, постепенно формируется в слиток. Кристаллизация металла последовательная и направленная снизу вверх, что обусловлено преимущественным теплоотводом через поддон кристаллизатора. Замедленная и направленная кристаллизация также благоприятствует удалению из металла неметаллических включений и пузырьков газа и способствует получению плотного и однородного слитка. Для макроструктуры слитков электрошлакового переплава характерна радиально-осевая направленность кристаллов, отсутствие усадочных и ликвационных дефектов, равномерное распределение неметаллических включений. Слиток электрошлакового переплава отличается ровной поверхностью, что связано с образованием на холодных стенках изложницы тонкого слоя твердого шлака (гарниссажа). Внутри этой шлаковой рубашки и происходит формирование слитка.
Производство металла по этой технологии повышает конструкционные качества арматуры. А сетка строительная сваренная из металлических прутьев приобретает небывалую прочность.
Шлак должен обладать оптимальной величиной электропроводности, так как излишне низкое электросопротивление не обеспечивает необходимого температурного режима; наоборот, высокое электросопротивление может привести к нарушению соответствия скоростей плавления и кристаллизации слитка.
С точки зрения образования небольшого слоя гарниссажа на слитке и его осевой направленной кристаллизации, а также для обеспечения достаточной скорости рафинирования металла необходимы жндкоподвижные шлаки с температурой плавления ниже температуры плавления металла. Причем, величина их вязкости должна постепенно снижаться с повышением температуры (от 1,5—1,0 до 0,5 пз в интервале 1350—1500° С).
Установки электрошлакового переплава работают на переменном токе промышленной частоты, который обеспечивает высокую стабильность процесса плавления и эффективное рафинирование металла. Применение переменного тока является важнейшим достоинством электрошлакового переплава по сравнению с вакуумно-дуговой, электроннолучевой и плазменно-дуговой плавкой.