电弧炉(英文名:electric arc furnace[1]),是利用电弧的电热来熔炼金属的一种电炉。[2]电弧炉可按炉衬、加热方式、电极形式、弧长控制、作业形式及炉体结构进行划分,如按照炉衬耐火材料的性质可分为碱性、酸性电弧炉,按照加热方式可分为直接电热式和间接电热式。[1][2][3]
1888年至1892年,法国埃鲁利用电极产生的电弧高温,研制出工业直接冶炼用电弧炉,以电能作为煤炭的替代冶炼热源。1906年,电弧炉开始应用于炼钢,推动废钢实现经济化、规模化回收利用。随着电弧炼钢炉技术性能持续提升,生产成本显著降低,欧美发达国家电炉钢占比已超过50%。现代电弧炉冶炼技术随工业发展不断演进,20世纪60至70年代重点发展超高功率供电相关技术。20世纪80年代,LF、EBT技术问世,电弧炉‑炉外精炼组合的现代电弧炉炼钢流程基本成型。此后行业研究重点不再局限于交直流供电方式,转向二次燃烧与烟气余热利用,即废钢预热技术。[4] 电弧炉的特点有以下几个方面:其热效率高,可达65%以上,废气带走热量较少;工作温度高,电弧区温度可达3000℃以上,能够快速熔化各类炉料;温度便于调节控制,可适配不同钢种的冶炼需求;炉内气氛可控,能够实现脱磷、脱硫及脱氧操作;设备结构简单 ,占地面积小,建设投资较低。[5]在耐火材料工业领域,电弧炉被用于生产电熔刚玉、电熔镁砂等耐火原料,以及熔铸铝硅锆砖、熔铸莫来石砖、熔制耐火纤维、氧化铝空心球等耐火制品。[6][a] 历史发展
1888年至1892年,法国埃鲁利用电极产生的电弧高温,研制出工业直接冶炼用电弧炉,以电能作为煤炭的替代冶炼热源。电弧炉早期主要用于电石与铁合金生产,1906年开始应用于炼钢,推动废钢实现经济化、规模化回收利用。电弧炉依靠石墨电极端部与炉料之间产生的电弧,将电能转化为热能,熔化炉料并完成后续高温冶金反应。电弧炉采用电能供热,便于调控炉内气氛,可冶炼包含易氧化元素在内的各类合金钢。伴随电力工业发展、设备与冶炼工艺持续改进,电弧炉应用范围不断扩大,单炉生产规模持续提升。20世纪30年代,电弧炉最大容量为100 t,20世纪50年代达到200t,20世纪70年代初已有400t电弧炉投入生产。[4]