通过金属电极或非金属电极产生电弧加热的工业炉叫做电弧炉。电弧炉按电弧形式可分为三相电弧炉、自耗电弧炉、单相电弧炉和电阻电弧炉等类型。电弧炼钢炉的炉体由炉盖、炉门、出钢槽和炉身组成,炉底和炉壁用碱性耐火材料或酸性耐火材料砌筑。电弧炼钢炉按每吨炉容量所配变压器容量的多少分为普通功率电弧炉、高功率电弧炉和超高功率电弧炉。电弧炉炼钢是通过石墨电极向电弧炼钢炉内输入电能,以电极端部和炉料之间发生的电弧为热源进行炼钢。电弧炉以电能为热源,可调整炉内气氛,对熔炼含有易氧化元素较多的钢种极为有利 。 电弧炉炼钢发明后不久,就用于冶炼合金钢,并得到较大的发展。 电弧炉的基本构造
随着电弧炉设备的改进以及冶炼技术的提高,电力工业的发展,电弧炉炼钢的成本不断下降,现在电弧炉炼钢不但用于生产合金钢,而且大量用来生产普通碳素钢,其产量在主要工业国家钢总产量中的比重,不断上升。
如图《电弧炉的基本构造》所示:[1]
法国海洛尔特(P.L.T.Héroult)于1888~1892年利用电极的电弧高温,开发出煤的代替能源,发明了工业性直接冶炼的电弧炉。起初电弧炉只用于电石和铁合金的生产,到 1906年才发展用来炼钢,并因而使废钢得以实现经济化、规模化的回收利用。电弧炉通过石墨电极的端部和炉料之间发生的电弧,将电能转换为热能进行熔化炉料并完成其后的高温冶金反应。由于它使用电能,便于调整炉内的气氛,因此可以冶炼包括含易氧化元素在内的各种类型的合金钢。随着电力工业的发展、工艺设备的不断改进以及冶炼技术的提高,电弧炉应用日趋广泛,生产能力与规模越来越大。20世纪30年代电弧炉的最大容量 为100t,50年代为200t,70年代初已有400t的电弧炉投入生产。
尤其是在近50年的时间里,电弧炼钢炉的技术性能逐步提高,生产成本明显下降, 欧美发达国家电炉钢的比例已超过50%。
现代电弧炉冶炼技术的发展随时代进步。20世纪60~70年代主要是发展超高功率供电及相关技术,高功率电弧炉(HP)和超高功率电弧炉(UHP)是相对于一般的普通功率电弧炉(RP)而言的。它们主要是按每吨炉容量所配变压器容量的多少来区分,近年来有越来越高的趋势。这意味着单位时间内输入电弧炉的热能大幅度增加,使熔化时间显著缩短,从而提高生产能力,降低电极消耗,减少热损失,降低电能消耗,结果是使产能再提高的同时,成本也大幅度下降。
与超高功率电弧炉相配套的高压长弧操作、水冷炉壁、水冷炉盖、泡沫渣技术、使用外热源助熔等已被广泛采用,钢包精炼及强化用氧也已被采用。20世纪80年代,LF及EBT技术的开发使电弧炉冶炼加炉外精炼的现代电弧炉炼钢流程基本成熟。值得注意的是,自此以后,人们关注的焦点已不再是用直流还是交流供电的方式,而是二次燃烧和烟气显热的利用,即废钢预热的问题。不同的废钢预热方式产生了不同类型的现代电弧炉,它们包括用料篮废钢预热的普通电弧炉、带托爪的烟道竖炉、双壳电弧炉和Consteel电弧炉等。