电弧炉（英文名：electric arc furnace），是利用电弧的电热来熔炼金属的一种电炉。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。
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。
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。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。
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碳化钙与铁合金生产，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。
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。高功率电弧炉（HP）、超高功率电弧炉（UHP）与普通功率电弧炉（RP）的划分依据，主要为单位炉容量配置的变压器容量，该指标呈现不断提高的趋势。单位时间输入炉内的热功率大幅提升，显著缩短熔化时间，提升产能、降低电极损耗、减少热损失、降低电耗，在提高生产效率的同时实现生产成本大幅下降。与超高功率电弧炉配套的高压长弧操作、水冷炉壁、水冷炉盖、泡沫渣冶炼、辅助外热源助熔等技术得到广泛应用，钢包精炼与强化供氧工艺也逐步普及。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。基于不同废钢预热方案，衍生出多种现代电弧炉炉型，包括料篮预热式普通电弧炉、带托爪烟道竖炉、双壳电弧炉以及 Consteel 电弧炉等。
原理
在电弧炉中，存在一个或多个电弧，靠电弧放电作用把电能转变成热能，供给加热熔炼物料所需的热。
分类
炉衬耐火材料
1、碱性炉造碱性渣，能脱磷脱硫，应用广泛。
2、酸性炉难于脱磷脱硫，对炉料要求高，可熔炼高质量钢。
电极的熔炼形式
1、非自耗电极式电弧炉，它是用钨或石墨等作电极，熔炼过程中电极本身不消耗或消耗很少。
2、自耗电极式电弧炉，它是用被熔炼的金属作电极，金属电极边熔化、边自身消耗。
电弧长度的控制方式
1、恒弧压自动控制式电弧炉，它是依靠两极间电压与给定电压作比较，其差值经过。
2、恒弧长自动控制式电弧炉，它是依靠电弧电压的恒定来近似地控制电弧长度的恒定。
3、熔滴脉冲自动控制式电弧炉，它是根据金属熔滴形成及滴落过程中所产生的脉冲频率以及脉冲持续时间与弧长之间的关系来自动控制电弧长度的恒定。
作业形式
1、周期性作业式电弧炉，即每熔炼一炉作为一个周期。
2、连续性作业式电弧炉，这类电弧炉有两种形式。一种是炉体旋转式;另一种是两台炉子共用一台直流电源，即当一台炉子熔炼结束之后，切换电源到另一台炉上立即开始下一炉的熔炼。
炉体结构形式
1、固定式电弧炉。
2、旋转式电弧炉。
炉衬耐火材料的性质
1、碱性炉造碱性渣，能脱磷脱硫，应用广泛。
2、酸性炉难于脱磷脱硫，对炉料要求高，可熔炼高质量钢。
电热供热形式
1、直接电热式电弧炉的电弧发生在电极和被熔化的炉料之间，炉料受到电弧的接触（直接）加热。这类电弧炉主要有三相炼钢电弧炉、直流电弧炉和真空自耗炉。
2、间接电热式电弧炉。在这类电炉中，电弧发生在两根专用的电极棒之间，而炉料只是受到电弧的传热(间接)加热。这类电弧炉主要用于铜和铜合金的熔炼，但由于噪声大、熔炼质量差等缺点，已被其他熔炼炉代替。
主要特点
电弧炉热效率高，废气带走热量较少，热效率可达65%以上；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。
电弧炉炼钢以电能为核心能源，通过石墨电极与炉料间放电产生电弧，形成2000~6000℃高温，依托电弧辐射、对流与传导热熔化废钢等原料，冶炼过程中炉料可覆盖高温热源，废气热损失较低，热效率优于转炉炼钢，同时可精准调控炉温与炉内气氛，适配氧化、还原、常压、真空等多种冶炼工况。该炼钢工艺流程简短、设备简易、操作可控、污染治理难度低，具备投资少、占地小的优势，无需依托高炉炼铁系统，原料适配性广泛，可利用废钢、铁水、海绵铁、热压块、生铁块等固液态含铁原料，单炉可一体化完成熔化、脱碳、脱磷、除气、去夹杂、控温、合金化等全流程冶炼工序，支持间断生产与多品种柔性生产，且可搭配重油、煤粉、天然气等辅助能源，工艺灵活性与适用性较强。电弧炉可冶炼低磷、低硫、低氧优质钢，可添加铝、硼、钒、钛、稀土等易氧化元素完成合金化，适配轴承钢、不锈钢、工具钢、硅钢、耐热钢及特种合金等各类特殊钢材生产，是特种钢小批量、多品种生产的核心装备。
应用领域
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。耐火材料熔化温度大多处于 2000‑2800 ℃，但其导电性能较差，仅在熔融状态下才具备一定导电性。电熔生产过程中，首先依靠电弧热形成熔池，随后转为电弧‑电阻加热模式：将电极埋入炉料内部，依靠电极与炉料之间的电弧热，以及电流流经炉料产生的电阻热，共同完成炉料熔融。当前耐火材料行业广泛使用三相交流电弧炉，该设备配置三根呈正三角形顶点排布的石墨电极；整套电熔装置由炉体、炉盖、电极升降机构等炉本体设备，以及高压电器、变压器、短网等电气设备共同组成。
发展趋势
截至2024年，电弧炉炼钢技术围绕低碳、高效、智能化方向发展。通过使用绿色原料与清洁能源，降低冶炼能耗与物料消耗，强化能量输入，促进熔池内冶金反应，提升电弧炉低碳化、高效化与智能化水平。重点发展零碳排放电弧炉工艺、生物质煤粉喷射、废钢智能分选、氢能利用、供能制度优化等技术；强化熔池搅拌，改善炉渣反应性与发泡性能，推进电弧炉生产流程及配套装备优化；开发在线检测技术以及适配绿色原料的生产模型；推进炉况实时监控、生产模型优化与整体智能控制系统建设，以此解决固态炉料熔化缓慢、钢水过氧化、有害残余元素脱除困难、能量利用率低、在线检测手段不足等现实瓶颈，实现大型电弧炉绿色高效低耗智能生产高品质钢，推动钢铁行业低碳转型。
参考资料 >
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