Piec łukowy, znany również jako elektryczny piec łukowy (EAF), to instalacja wykorzystująca łuk elektryczny do podgrzewania materiałów, zwykle metali, do temperatury topnienia. Typowy piec łukowy topi materiał lub „ładunek”, jak wiadomo, przepuszczając prąd elektryczny przez ładunek za pomocą zestawu elektrod. Połączenie ciepła generowanego przez przepływ prądu i wyładowania łukowego na powierzchni ładunku topi materiał. EAF znajdują się w laboratoriach badawczych i protezach dentystycznych, odlewniach żeliwa i zakładach produkcji stali i mogą mieć wewnętrzne pojemności od kilku funtów do 400 ton lub więcej. Piece łukowe mają kilka wyraźnych zalet w porównaniu z innymi typami pieców.
Elektryczny piec łukowy zazwyczaj składa się z płaszcza ze ścianami bocznymi i misą misy na dnie. Piec przykrywa wysuwana sekcja dachu, przez którą opuszczane są elektrody grafitowe. Sekcja misy skorupy jest wyłożona warstwą materiału ogniotrwałego, znanego jako palenisko. Kran lub dziobek używany do spuszczania stopionego metalu jest zamontowany z boku skorupy lub na dnie miski. Elektrody mają ogólnie okrągły przekrój i składają się z gwintowanych odcinków, które umożliwiają dodawanie nowych odcinków w miarę wypalania się elektrody.
W piecu łukowym można stosować źródła prądu zmiennego (AC) lub prądu stałego (DC). Przeciętny piec łukowy w stalowni działa przy zasilaniu od 400 do 900 woltów przy 44,000 60,000,000 amperów lub więcej z transformatorów o wartościach znamionowych około 60 80 300 woltamperów (300 MVA). Piec łukowy tego typu może wyprodukować około XNUMX ton stopionej stali na godzinę. Piece łukowe różnią się wielkością, od małych jednostek używanych w laboratoriach badawczych o pojemności około funta ładunku po ogromne instalacje hutnicze zdolne do topienia setek ton materiału. Największe z tych pieców mają wydajność przekraczającą XNUMX ton i wykorzystują zasilacze o mocy XNUMX MVA lub więcej.
Proces topienia łuku jest dość prosty. Po napełnieniu misy lub paleniska pieca wsadem, elektrody są opuszczane, aż zetkną się z wsadem. Następnie przykładany jest prąd elektryczny, zwykle przy niższych napięciach, aby rozpocząć proces. Prąd przepływający przez ładunek w połączeniu z energią promieniowania z łuku podnosi ciepło ładunku do punktu, w którym topi się. Gdy ładunek całkowicie się stopi, jego temperatura i skład chemiczny są sprawdzane za pomocą zdalnych sond lub lanc; jeśli wszystko jest w porządku, stopiony metal można stukać lub wylewać.
Surowce stosowane w piecach są często uzupełniane dodatkiem surówki, wapna palonego i dolomitu. Dodatki te wspomagają prawidłową równowagę chemiczną w roztopionej stali i tworzą żużel powierzchniowy, który unosi zanieczyszczenia i izoluje wsad. Instalacje pieców łukowych oferują znacznie większą elastyczność niż inne typy pieców; mogą korzystać z wyłącznych dostaw złomu, a ich produkcję można zmieniać w zależności od popytu. Piece łukowe można również szybko wyłączyć i ponownie uruchomić, co nie ma miejsca w przypadku wielkich pieców. Są również tańsze w instalacji i zużywają mniej energii na tonę gotowego produktu.