為了避免電弧輻射熱損失的增加和對爐襯及爐蓋使用壽命的影響,造泡沫渣遮蔽電弧是十分必要的。此外,泡沫渣還能退火爐明顯降低電弧的噪聲。電弧爐生產碳鋼和低合金鋼時使用碳氧槍,在渣中產生足夠的(?()氣體使爐渣泡沫化,而在生產不銹鋼等鋼種時則需利用碳酸鹽發泡劑來形成泡沫渣[121。圖5為模擬計算直流電弧加熱過程中全埋、部分埋弧和裸弧三種不同渣況下電弧的加熱效率的比較[131.
電弧爐電氣設備的改進包括電極自動調整、導電橫臂和“一電雙爐”的配置等。與交流電弧爐相比,直流電弧供電避免了三相電極在爐內所造成的.’熱點”和’‘冷區”,還可降低對電網的閃爍干擾.減少電極的表面氧化消耗。
爐料中的高配碳和采用超聲速水冷氧槍強化吹氧助熔,使現代電弧爐中元素氧化產生的熱址占總熱量輸人的1/3左右,燃料一氧氣燒嘴又能提供10%-20%的能量輸人,這些都可以明顯降低電能的消耗。在電弧爐中以煤、燃油和天然氣等一次能源煤代電能可提高能源綜合利用率。山于高配碳和強化吹氧操作所產生的大量C()氣體.二次燃燒井式爐將其中的化學能轉化為熱能,并有利于爐氣的安全排放。但是由于爐內的二次燃燒只能將CO轉化為CC2中大約30%的熱量傳遞給熔池,其余熱ri.44.留在排氣中。通過廢鋼預熱則可以回收爐氣中約一半的顯熱。
廢鋼多次循環使用及涂層鋼鐵制品數量的增長,廢鋼中有害雜質不斷增加。這些有害元素易產生熱脆,并降低鋼鐵產品的力學性能。傳統的廢鋼替代用品是向爐料中配10%左右的生鐵塊。現今煉鋼使用的鐵源除冷生鐵外,還有直接還原鐵(DRI和HBI)、鐵水、脫碳粒鐵、碳化鐵、復合金屬料等。這些替代廢鋼鐵的金屬爐料,不僅能解決廢鋼供應不足,而且有利于稀釋廢鋼中有害殘余元素,降低鋼中氣體含量。生鐵或鐵水使爐內熔池中的碳含量增高,可降低廢鋼的熔點,有利于廢鋼的快速熔化。
現代電弧爐的控制與自動化正在不斷改進。其中,溫度加權控制、阻抗在線控制和動態功率控制的電極調節方法、電極間電流的分配控制、電極位置加熱爐以及偏弧的補償等體現了各制造廠的技術水平。近年來已將人工神經網絡學習技術應用到電弧爐煉鋼過程控制中,具有自學習和自適應功能的控制系統在世界已迅速地進人到實際應用階段.如功率輸人的智能控制系統、合金輔料上料專家系統、終點控制的自適應神經網絡技術和除塵系統中的模糊自學習技術等。與此相適應,用于解析、預報、診斷和控制的相關過程模型得到重視和發展(見表3)0