製鋼に使用される電気アーク炉は、難治性の大型の容器では水冷式で、開閉式の屋根で覆われており、1つまたは複数の黒鉛電極炉に入ります。炉は主に3つのセクションに分かれています。
側壁と下部の鋼鉄製「ボウル」で構成されるシェル。
炉床は、下部ボウルの内側を覆う耐火物で構成されています。
屋根は耐火物で覆われていたり、水冷されていたり、球、または錐台(円錐形断面)屋根は中央に耐火デルタを支えており、そこを通って1つ以上の黒鉛電極が入ります。
炉床は半球形の場合もあれば、偏心底出湯炉(下記参照)の場合には半分に割った卵のような形をしている。現代の溶解工場では、炉床は地上から高くなっていることが多く、レードルスラグポットは、炉の両端の下に簡単に製造できます。炉の構造とは別に、電極サポートと電気システム、および炉が載る傾斜プラットフォームがあります。2 つの構成が可能です。電極サポートと屋根は、炉と一緒に傾斜するか、または上昇プラットフォームに固定されます。
典型的な交流炉は三相電源したがって、3 つの電極があります。電極は断面が円形で、通常はネジ式のカップリングが付いたセグメントになっているため、電極が摩耗すると、新しいセグメントを追加できます。アークは充電された材料と電極の間に形成され、充電物は、充電物を通過する電流とアークによって発生する放射エネルギーの両方によって加熱されます。電気アークの温度は約 3000 度 (5000 度 F) に達し、動作中に電極の下部が白熱します。電極は、電気または電子を使用する位置決めシステムによって自動的に上下します。ウインチホイストまたは油圧シリンダー制御システムは、スクラップが溶けるときに電極の下を移動する可能性がある場合でも、チャージの溶解中にほぼ一定の電流と電力入力を維持します。電極を保持するマストアームは、重いものを運ぶことができます。バスバー(中空水冷式の場合あり)銅電極クランプに電流を流すパイプ)または「ホットアーム」で、アーム全体が電流を流して効率を高めます。ホットアームは銅被覆鋼またはアルミニウム電極はアークの調整のために自動的に上下し、炉の屋根を取り外すために上昇するため、大型の水冷式ケーブルバスチューブ/アームをトランス変圧器は炉に隣接して設置されています。変圧器を熱から保護するために、変圧器は金庫室に設置され、アーク炉製鋼の電気条件が変圧器に非常に大きな負担をかけるため、変圧器自体もポンプで汲み上げた油と工場の水冷システムとの熱交換によって冷却されます。
炉は傾斜台の上に建てられており、溶鋼を別の容器に注いで輸送することができます。炉を傾けて溶鋼を注ぐ操作は「出鋼」と呼ばれます。もともと、すべての製鋼炉には炉を傾けると洗い流される耐火物で閉じられた出鋼口がありましたが、現代の炉には偏心底出鋼口(EBT)があり、溶鋼の混入を減らすことができます。窒素そしてスラグ溶鋼の中にある。これらの炉には炉床とシェルを垂直に貫通する出銑口があり、卵形の炉床の狭い「先端」の中心からずれたところに設置されている。そこには、オリビン、閉じられたときに。現代の工場には、2 つのシェルがあり、2 つのシェル間で移動できる 1 セットの電極があります。1 つのシェルでスクラップを予熱し、もう 1 つのシェルで溶解を行います。他の DC ベースの炉にも同様の配置がありますが、シェルごとに電極があり、電子機器が 1 セットあります。
AC炉では、通常、炉床の周囲にホットスポットとコールドスポットのパターンが見られ、コールドスポットは電極の間にあります。現代の炉では、酸素燃料バーナーを側壁に取り付け、コールドスポットに化学エネルギーを供給して、鋼の加熱をより均一にします。追加の化学エネルギーは、炉に酸素と炭素を注入することで供給されます。歴史的には、これはランス(中空のガス管)を介して行われていました。軟鋼スラグドアに酸素注入管(チューブ)を設置する代わりに、現在では主に、酸素燃料バーナーと酸素または炭素注入システムを 1 つのユニットに組み合わせた壁掛け式の注入ユニットを介して行われています。
中規模の近代的な製鋼炉はトランス定格電流は約60,000,000ボルトアンペア(60 MVA)、二次電圧は400〜900ボルト、二次電流は44,000アンペアを超える。現代の工場では、このような炉は、冷間スクラップの装入から炉の出湯まで約50分で80メートルトンの溶鋼を生産すると予想される。比較すると、酸素炉1バッチあたり150~300トンの処理能力があり、30~40分で熱を生成できます。最終製品や現地の状況、炉の効率を改善するための継続的な研究に応じて、炉の設計の詳細と操作には大きな違いがあります。最大のスクラップ専用炉(出湯重量と変圧器定格の点から)は、日本の東京製鐵が運営する直流炉で、出湯重量は420トンで、8台の32MVA変圧器から電力が供給され、合計256MVAの電力を供給しています。
電気炉で1トンの鋼鉄を生産するには、約400キロワット時あたりショートトンまたは約440kWh/メートルトン; 1 トンのスクラップ鋼を溶かすために必要な理論上の最小エネルギー量は 300 kWh (融点 1520 度 /2768 度 F) です。したがって、300- トン、300 MVA EAF では、鋼を溶かすのに約 132 MWh のエネルギーと、約 37 分の「通電時間」(アークで鋼を溶かす時間) が必要になります。電気アーク製鋼は、電力網が十分に発達し、電気が豊富にある場合にのみ経済的です。多くの場所では、工場は電力会社に余剰の発電能力があり、電気料金が安いオフピーク時に稼働しています。





