[科普中国]-直热电弧炉

直热电弧炉是电弧炉的一种形式，相对于一般电弧炉，其特点是升温快，耗电率低，可提高产量。直热电弧炉是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。

概述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1。

特点电弧炼钢炉以电能为主要能源。电能通过石墨电极与炉料放电拉弧，产生高达2000 ~ 6000℃以上的高温，以电弧辐射、温度对流和热传导的方式将废钢原料熔化。在炉料熔化时的大部分时间里，高温热源被炉料所包围，高温废气造成的热损失相对较少，因此热效率高于转炉等其他炼钢设备。此外，电加热容易精确地控制炉温，可以根据工艺要求在氧化气氛或还原气氛、常压或真空等任何条件下进行加热操作。

电弧炉炼钢工艺流程短，设备简单，操作方便，比较易于控制污染，建设投资少，占地面积小，不需要像转炉炼钢那样必须依托于庞杂的炼铁系统。

电弧炉炼钢对炉料的适应性强，它以废钢为主要原料，但同时也能使用铁水（高炉或化铁炉铁水）、海绵铁（DRI）或热压块（HBI）、生铁块等固态和液态含铁原料。

由于电弧炉炼钢炉内气氛可控、炉渣调整或更换的操作比较易行，而且能够在同一套操作系统之中来完成熔化、脱碳、脱磷、去气、除夹杂，温度控制、成分调整（合金化）等各阶段的复杂工艺操作。电弧炉炼钢可以间断性生产，在一定范围内可以灵活地调换生产品种。此外，现代电弧炉还可以大量使用辅助能源，如喷吹重（轻）油、煤粉、天然气 等。因此，电弧炉炼钢工艺适应性强，操作灵活，应用广泛2。

类型电弧炉有多种分类方式。

按电极的熔炼形式分为

（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。

按电弧长度的控制方式分为

（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，其差值经过信号放大驱动自耗电极升降，以保持电弧长度的恒定。

（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。

按作业形式分为

（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。

按炉体结构形式分为

（1）固定式电弧炉。

（2）旋转式电弧炉3。

本词条内容贡献者为:

程鹏 - 副教授 - 西南大学