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        利用電弧的熱效應(yīng)加熱爐料進(jìn)行熔煉的煉鋼方法。交流電通過3個(gè)石墨電極輸入爐內(nèi)，在電極下端與金屬料之間產(chǎn)生電弧，利用電弧的高溫直接加熱爐料，使煉鋼過程得以進(jìn)行。電弧爐煉鋼以廢鋼為主要原料，根據(jù)爐襯材質(zhì)和造渣材料不同，有堿性法和酸性法之分。最常用的是堿性法。電弧爐煉鋼以電能作熱源，避免了氣體熱源所含硫分對(duì)鋼的污染;操作工藝靈活，爐渣和爐氣均可調(diào)控成氧化性或還原性;強(qiáng)還原性可使?fàn)t料中所含的貴重元素鉻、鎳、鎢、鉬、釩、鈦等極少燒損;爐溫高、易控制;產(chǎn)品質(zhì)量高。
       
        電弧爐煉鋼通過石墨電極向電弧煉鋼爐內(nèi)輸入電能，以電極端部和爐料之間發(fā)生的電弧為熱源進(jìn)行煉鋼的方法。電弧爐以電能為熱源，可調(diào)整爐內(nèi)氣氛，對(duì)熔煉含有易氧化元素較多的鋼種極為有利，發(fā)明后不久，就用于冶煉合金鋼。并得到較大的發(fā)展。隨著電弧爐設(shè)備的改進(jìn)以及冶煉技術(shù)的提高，電力工業(yè)的發(fā)展，電爐鋼的成本不斷降低，現(xiàn)在電爐不但用于生產(chǎn)合金鋼，而且大量用來生產(chǎn)普通碳素鋼，其產(chǎn)量在主要工業(yè)國家鋼總產(chǎn)量中的比重，不斷上升。
     
        電弧爐煉鋼起源可上溯到1853年，法國人皮松(Pisson)用兩根水平電極在熔池上方發(fā)生電弧間接加熱熔池熔煉金屬成功。1879 年西門子(K. W. Siemens)改用一根直立電極與金屬熔池直接產(chǎn)生電弧而加熱熔池。1899年，美國有人曾試用兩根直立電極直接加熱熔池的方法，但使用的仍是直流電源，功率不足以熔化廢鋼，未能用于生產(chǎn)。近代電弧爐煉鋼 的雛型是 1907 年美國出現(xiàn)的埃魯(P.L.T.Heroult)式電弧爐—三相交流電弧爐。由于其功率大、工藝靈活、可用廢鋼為原料、產(chǎn)品質(zhì)量高而贏得市場，隨后推廣到各國。

        電弧爐煉鋼是生產(chǎn)中、高合金鋼和優(yōu)質(zhì)鋼的主要方法。在電能和廢鋼資源多且便宜的工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，電弧爐生產(chǎn)的普通碳素鋼，已在市場占有日益增大的份額。隨著工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展對(duì)合金鋼、優(yōu)質(zhì)鋼需求量不斷增長，到20世紀(jì)80年代末，電弧爐鋼在世界粗鋼年總產(chǎn)量中已占30%左右(見表1)。由于各國資源、技術(shù)及社會(huì)條件不同，電爐鋼產(chǎn)量偶有起伏，但增長勢(shì)頭不變。到20世紀(jì)末，世界電弧爐鋼所占比例將達(dá)35%。到20世紀(jì)80～90年代電弧爐容量多為40～120t，200t電爐亦屬常見，最大的電弧爐容量為400t，然而世界電爐鋼75%的產(chǎn)量出自所謂“小鋼廠”，即年產(chǎn)鋼量為5～25萬t、帶有連鑄機(jī)和小型軋機(jī)的鋼廠。

        電弧爐煉鋼的基本工藝包括扒渣補(bǔ)爐、裝入金屬爐料、送電、熔化、氧化、還原精煉和出鋼。按照所冶煉鋼種特點(diǎn)的不同，可有不同的操作方法，傳統(tǒng)的工藝主要是具有熔化、氧化、還原三個(gè)期的操作，還原期采用擴(kuò)散脫氧和沉淀脫氧，需造白渣或電石渣，每爐冶煉要3～4h，電耗高達(dá)600～700kWh/t。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，電弧爐煉鋼工藝也發(fā)生了很大變化，熔化期采用輔助能源加速熔化，如噴吹油—氧、天然氣—氧或煤粉—氧，每爐熔化時(shí)間縮短了15～20min，電耗可減少50～60kWh/t;氧化期采取提前脫磷、強(qiáng)化用氧、噴粉造泡沫渣、快速升溫等措施，可使氧化脫碳量從傳統(tǒng)工藝的0.3%降低到0.1%～0.15%，從而氧化期可縮短時(shí)間50%以上。還原期則將傳統(tǒng)工藝中的擴(kuò)散脫氧為主改為沉淀脫氧為主，擴(kuò)散脫氧為輔，不僅能達(dá)到預(yù)期的精煉效果，鋼質(zhì)量有保證且縮短還原時(shí)間60%以上。工藝的改進(jìn)在鋼水質(zhì)量得到保證的同時(shí)，生產(chǎn)率亦隨之提高20%左右，電耗降低10%～15%，電極消耗降低8%左右，取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

        操作方法有堿性操作法和酸性操作法之分。堿性操作法 以堿性耐火材料作爐襯，冶煉過程造堿性渣，其特點(diǎn)是可脫除原料中的硫和磷，使成品鋼中硫、磷含量達(dá)(100～10)×10-4%以下。這種操作工藝對(duì)廢鋼中硫、磷含量原則上無限制，但從爐子生產(chǎn)率及鋼成本考慮，硫、磷含量應(yīng)不高于0.05%;易沉于爐底的金屬雜質(zhì)鉛、鋅、錫等和不易氧化除去的鎳、銅、鋅等均應(yīng)盡量避免。所用鐵合金、造渣劑、煉鋼生鐵等原材料要求有效成分高且干燥。堿性操作在裝料期、熔化期以后進(jìn)入精煉期，精煉期又分氧化和還原兩個(gè)精煉階段，根據(jù)精煉期是分別造氧化渣和還原渣來進(jìn)行氧化精煉和還原精煉，抑或只造一次渣而兼顧兩種精煉需要，堿性操作又分雙渣法和單渣法。

        堿性操作

        (1)雙渣法。適用于爐料含磷高、氧化脫磷任務(wù)大的冶煉。爐料熔化后先造高堿度(CaO50%～60%，CaO/SiO2=2～4)、高氧化性(FeO15%～20%)的渣，脫磷的同時(shí)脫碳、去氣并升溫至還原精煉所需的溫度。氧化精煉達(dá)到要求后，扒凈氧化渣，再造高堿度還原渣去硫、脫氧。還原渣有兩種：白渣和電石渣。前者含CaO60%、SiO215%～20%、FeO1%，呈白色，冷卻后易粉化，適用于冶煉含碳0.35%以下的鋼種;后者除FeO較低(0.5%)外，還含CaC22%～4%，故名電石渣，其還原性更強(qiáng)，適用于冶煉高碳鋼件。
(2)單渣法。只造一次渣，通過對(duì)渣成分的調(diào)整來滿足兩種精煉的要求。此法只適用爐料含磷低，脫磷任務(wù)輕的冶煉，由于脫磷后渣中含磷低，可不換渣而直接脫碳、升溫轉(zhuǎn)入還原精煉。有些高合金廢鋼的返回冶煉，為避免合金元素氧化損失，也可不作氧化而只做還原精煉。對(duì)一些還原精煉沒有高要求的普碳鋼，亦可只作氧化精煉，當(dāng)成分合格、升溫后即可出鋼，二者均屬單渣法。

        酸性操作法

        電弧爐以酸性耐火材料為爐襯，冶煉過程造SiO2飽和的酸性渣。該渣不具有脫硫、脫磷的能力，要求廢鋼含硫、磷在所煉鋼種規(guī)格以下。因此類廢鋼來源少、價(jià)格高，限制了酸性操作的發(fā)展。酸性操作特點(diǎn)是：爐渣導(dǎo)電率低、升溫快、電效率高。酸性渣和爐襯中的SiO2在煉鋼溫度下活性高，極易被爐料中的碳、鋁、鈦、鋯等還原。還原期主要依靠渣中SiO2還原來脫氧，稱為硅還原脫氧。酸性法煉鋼周期比堿性法短，多用于鑄鋼車間。