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一、电弧炉简介

电弧炉是一种利用电极产生电弧进行加热的工业炉，其工作原理是通过金属或非金属电极传输电能，形成高温电弧作为热源。中国辽宁抚顺钢厂的电弧炉种类丰富，包括三相电弧炉、自耗电弧炉、单相电弧炉和电阻电弧炉等，它们的炉体构造由炉盖、炉门、出钢槽和炉身构成，底部和壁面则采用碱性或酸性耐火材料砌筑。

电弧炼钢炉根据变压器容量的大小，可划分为普通功率、高功率和超高功率三种类型。通过石墨电极向炉内输送电能，电弧炼钢炉特别适合处理含易氧化元素较多的钢种，因为它能调整炉内气氛，优化熔炼过程。

电弧炉炼钢技术自诞生以来，随着设备的改良和冶炼技术的进步，以及电力工业的飞速发展，其成本逐渐降低。现在，电弧炉不仅广泛用于生产合金钢，而且在生产普通碳素钢方面也发挥着重要作用。在主要工业国家的钢总产量中，电弧炉炼钢的产量比重持续上升，显示出其在钢铁生产领域的重要地位。

关于电弧炉的基本构造，下面是一张示意性的图解:

电弧炉（electricarcfurnace）利用电极电弧产生的高温熔炼矿石和金属的电炉。气体放电形成电弧时能量很集中，弧区温度在3000℃以上。对于熔炼金属，电弧炉比其他炼钢炉工艺灵活性大，能有效地除去硫、磷等杂质，炉温容易控制，设备占地面积小，适于优质合金钢的熔炼。

二、真空电弧炉定义

电弧是一种气体弧光放电现象，表现为极间电压较低，但通过气体的电流却很大，产生耀眼的白光与极高温度。电弧的形成依赖于阴极的热电子发射以及电子自发射过程，阴极附近形成的正离子层产生强大电场，促使阴极自动发射电子。电子在极间碰撞气态分子，使其电离，产生更大量的正离子与二次电子，在电场作用下撞击阴极与阳极，形成高温。阴极因电子发射而部分能量损失，温度低于阳极。极间部分正离子与电子复合放热，也产生高温。

电弧炉就是利用此原理熔炼金属的工业炉。在真空环境下操作的电弧炉称为真空电弧炉。真空电弧熔炼采用大电流低电压，进行短弧操作。电弧电压一般在22～65V，对应弧长为20～50mm（后者对应大锭）。真空电弧炉在1953年开始正式应用于工业，1955年开始用于炼钢，1960年前后自耗炉生产锭重已达30多吨，初具规模。目前，以美国康撒克公司制造的真空自耗炉为代表，为了提高生产率与设备利用率，两台炉子共用一套主电源、真空系统与自动控制系统。

电弧炉的工作原理

电弧炉是使用高压电流作为主要加热元件的高温炉。这种熔炉于1907年在法国发明，是钢铁回收业务的重要组成部分。它们被用于回收废铁以供重复使用的“小型工厂”。电弧炉也用于钢铁生产。这种炉子的设计使它们足够简单，也可以由爱好者在家中建造。

通过电弧产生热量来熔化某些金属，如废钢，而不改变金属的电化学性能。

电极之间产生电弧。这种电弧是用来熔化金属的。电弧炉用于生产微型钢结构钢筋和钢条。电炉的形式是一个垂直容器的耐火砖。电炉主要有两种类型。它们是交流(AC)和直流(DC)操作的电炉。

直流电弧炉直流电弧炉是与交流电弧炉相比更新、更先进的电弧炉。在直流电弧炉中，电流从阴极流向阳极。这个炉只有一个石墨电极，另一个电极嵌在炉的底部。在直流炉底部固定阳极有不同的方法。

第一种结构包括一个放置在底部的金属阳极。它是水冷的，因为它加热得很快。下一种阳极是C-MgO衬里的导电炉。电流被给予位于底部的铜板。在这里，阳极的冷却是通过空气。在第三种布置中，金属棒充当阳极。它深植于MgO块中。在第四种排列方式中，阳极是薄板。这些薄片在氧化镁块中。

直流电弧炉的优点

电极消耗减少50%。熔化几乎是均匀的。减少电力消耗(5-10%)。减少耐火材料的用量炉膛寿命可延长。交流电弧炉在交流电炉中，电流通过金属中的电荷在电极之间流动。在这个熔炉中，用三个石墨电极作阴极。废料本身充当阳极。与直流电弧炉相比，这是经济有效的。此炉最常用于小炉。

如上所述，电炉是一个大型耐火砖内衬直立容器。

电炉的主要部分是炉顶、炉膛(炉的下部，熔融金属从那里收集)、电极和侧壁。屋顶由三个孔组成，电极通过这些孔插入。屋顶由氧化铝砖和菱镁铬铁矿砖组成。炉膛包括金属和炉渣。倾斜机构用于通过移动熔炉将熔化的金属倒入摇篮。为了去除电极和加注炉料(补充废金属)，屋顶收放机构被纳入。考虑到操作人员的健康，在炉膛周围也给出了排烟措施。在交流电炉中，电极有三种。这些部分是圆的。由于石墨的导电性高，它被用作电极。碳电极也被使用。电极定位系统可实现电极的自动升降。当电流密度高时，电极会高度氧化。

电弧炉工作原理电炉的工作包括电极充电、熔解期(熔化金属)和精炼。大筐内的重、轻废铁借助于废气进行预热。为了加速渣的形成，在其中加入了烧过的石灰和晶石。加料是通过摆动炉顶进行的。根据要求，还可以进行铁水加料。

接下来是融化期。在此期间，电极被向下移动到废钢上。然后在电极和金属之间产生电弧。从保护方面考虑，选择低电压。电弧被电极保护后，电压增加以加速熔化过程。在这个过程中，碳、硅和锰被氧化。需要较小的电流产生大的电弧。热损失也较小。熔化过程可以通过电极深浴紧固。

精炼过程始于熔化过程。硫的脱除对单一氧化渣的生产并不是必需的。这种方法只需要除磷。但在双渣工艺中，(硫)和(磷)都需要去除。脱氧后;在双渣生产实践中，对氧化渣进行了去除。接下来，在铝或锰铁或硅铁的帮助下，它被还原。当沐浴的化学反应和所需的温度达到时，会被脱氧。然后，熔化的金属就可以开孔了。

对于炉的冷却，可以采用管状压力板或空心环空喷涂。

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