Un cuptor cu arc, cunoscut și sub denumirea de cuptor cu arc electric (EAF), este o instalație care utilizează un arc electric pentru a încălzi materiale, de obicei metale, până la punctul de topire. Un cuptor cu arc obișnuit topește materialul, sau „încărcare”, așa cum este cunoscută, prin trecerea unui curent electric prin sarcină printr-un set de electrozi. O combinație a căldurii generate de trecerea curentului și arcul de pe suprafața de încărcare topește materialul. EAF-urile se găsesc în laboratoarele de cercetare și proteze dentare, turnătorii de fontă și fabricile de producție de oțel și pot avea capacități interne cuprinse între câteva lire sterline și 400 de tone sau mai mult. Cuptoarele cu arc au câteva avantaje distincte față de alte tipuri de cuptoare.
Un cuptor cu arc electric constă în mod obișnuit dintr-o carcasă cu pereți laterali și un vas în partea de jos. O secțiune de acoperiș retractabilă, prin care electrozii de grafit sunt coborâți, acoperă cuptorul. Secțiunea cuvei a carcasei este căptușită cu un strat de material refractar cunoscut sub numele de vatră. Robinetul sau gura folosită pentru a scurge metalul topit este montată fie pe partea laterală a carcasei, fie în partea inferioară a vasului. Electrozii au secțiune transversală rotundă și sunt formați din secțiuni filetate care permit adăugarea de noi secțiuni pe măsură ce electrodul arde.
Într-un cuptor cu arc pot fi utilizate fie surse de curent alternativ (AC) fie curent continuu (DC). Cuptorul cu arc mediu al fabricii de oțel funcționează cu o sursă de 400 până la 900 de volți la 44,000 de amperi sau mai mult furnizate de la transformatoare cu valori nominale de aproximativ 60,000,000 de volți-amperi (60 MVA). Un cuptor cu arc de acest tip poate produce aproximativ 80 de tone de oțel topit pe oră. Cuptoarele cu arc variază ca dimensiuni, de la unități mici utilizate în laboratoarele de cercetare care dețin aproximativ o liră de încărcare până la instalații masive de oțel capabile să topească sute de tone de material. Cele mai mari dintre aceste cuptoare au capacități de peste 300 de tone și folosesc surse de alimentare de 300 MVA sau mai mult.
Procesul de topire a arcului este unul destul de simplu. Odată ce vasul sau focarul cuptorului a fost umplut cu materie primă, electrozii sunt coborâți până când intră în contact cu sarcina. Curentul electric este apoi aplicat, de obicei la tensiuni mai mici pentru a începe procesul. Fluxul de curent prin sarcină împreună cu energia radiantă din arc crește căldura încărcată până la un punct în care se topește. Odată ce încărcarea s-a topit complet, temperatura și compoziția chimică a acesteia sunt verificate prin sonde sau lănci la distanță; dacă totul este corect, metalul topit poate fi batut sau turnat.
Materiile prime utilizate în cuptoare sunt adesea completate de adăugarea de fontă, var ars și dolomit. Acești aditivi promovează echilibrul chimic corect în oțelul topit și formează zgura de suprafață care plutește impuritățile și izolează sarcina. Instalațiile cuptoarelor cu arc oferă mult mai multă flexibilitate decât alte tipuri de cuptoare; pot folosi o aprovizionare exclusivă de material vechi, iar producția lor poate fi variată pentru a se potrivi cererii. Cuptoarele cu arc pot fi, de asemenea, oprite și repornite rapid, ceea ce nu este cazul în cazul furnalelor. De asemenea, sunt mai ieftine de instalat și folosesc mai puțină energie pentru a funcționa pe tonă de produs finit.