[科普中国]-辐射电弧炉

辐射电弧炉冶金熔炼设备的一种，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，借电弧热量使金属或合金熔化，并在结晶器内凝固。产品中杂质少，气体含量低、铸锭组织好，具有优良的机械和物理性能。 适宜于熔炼高熔点金属、活性金属、特殊钢和金属。

概述电弧炉是利用电弧热量使金属或合金熔化的工业炉。在真空环境下的电弧炉就是真空电弧炉，真空电弧熔炼采用大电流低电压，属于短弧操作。在真空状态下对工件（或材料）进行热处理，可提高工、模具的使用寿命，无氧化、无脱炭、表面光亮、变形小、节省能源无公害，并改变机械性能和冶金性能等优点1。

原理电弧是气体的一种弧光放电。气体弧光放电表现为极间电压很低，但通过气体的电流却很大，有耀眼的白光，弧区温度很高（约5000k）。巨大的电流密度来自于阴极的热电子发射，以及电子的自发射，即在阴极附近有正离子层，形成强大的电场，使阴极自动发射电子。大量电子在极间碰撞气态分子使之电离，产生更大量的正离子和二次电子，在电场作用下，分别撞击阴极和阳极，结果获得高温。阴极因电子发射用去部分能量，所以温度低于阳极。极间也因部分正离子与电子复合放热而产生高温2。

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1。

本词条内容贡献者为:

黎明 - 副教授 - 西南大学