1．电弧炉炼钢的特点
电炉炼钢的用电负荷波动大而频繁。
电炉炼钢的主要设备有：电弧炉、电炉变压器、电抗器、电极和电极升降自动调节系统、电炉传动系统等。
电炉变压器是向电弧炉输出能量的主要设备。
在冶炼过程中，电能是以电弧放电的形式转化为热能的，这种能量的大小决定于电弧电流的大小和电弧电压的高低。
在熔化期由于炉料熔化、崩塌，常常造成短路，致使电流波动很大，电弧也不稳定。
为了限制短路电流带来的不利因素，要采用电抗器，这样可以稳定电弧，限制短路电流，当电弧稳定后，就可以不接入电抗器。
所以，合理使用电抗器，既可以保证冶炼顺利进行又可以降低电能消耗。
电弧炉一般都是圆形的，其特点是加热均匀，热损耗相对比较小。电炉容量通常是指公称吨数，而实际出钢量要比公称吨数大。
一般识别电炉容量大小应注意如下以点：
（1）炉壳直径。
（2）正常操作下炉子最大容量。
（3）变压器容量。
我国电弧炉的主要技术参数：
变压器额定容量、变压器二次最大电流、炉壳直径、炉池直径、炉池深度、电极直径、电极分布圆直径、电极提升最高速度、炉门尺寸、电极最大行径、冷却水消耗量、炉壳吊装重量、金属结构重量、总重等。
我国最大电炉是75t，变压器容量为25000kVA。
在国外，电炉容量向大容量、高功率、超高功率方向发展。
在没有其他外来热能的情况下，冶炼1t吨普通碳钢的理论电能消耗，可近似地按下式求出：
式中Qm--熔化1t钢所需的能量，kcal/t；
C1--固体钢的热容量，kcal/（kg·℃），一般取0.167；
tm--钢的熔点，℃；
ts--入炉料的温度，℃；
ΔHm--炉料的熔化潜热，kcal/kg，一般为65。
按上式估计，若钢的熔点为1535℃，入炉炉料温度为20℃，则熔化所需的能量为
换算成电能为370kWh/t。
然而，电能利用率和热能利用率都不可能达到100%，在能量转换过程中不可避免地要损失掉一些能量。所以实际电能消耗在450kWh/t左右是比较先进的。
整个冶炼过程中，电弧炉的负荷变化很剧烈，特别是在熔化期，由于炉料熔化和崩塌，常会引起灭弧和电极短路现象，这就需要电极自动调节系统，根据炉内电流的大小，灵敏地进行功率自动调节，控制电极的升降，以避免灭弧和短路现象。
冶炼过程中，所需温度的高低，是由向炉内输送功率的大小决定的。需要选择最经济的供电方式，正确地掌握冶炼过程中的规律，严格按照供电曲线进行操作。
因此，应当分析研究电炉的能量平衡。冶炼过程中电极燃烧发热、氧化反应放热、空气带入的热、造渣反应的放热、炉料带入的热量等都算作收入的能量。能量的支出，一类是有用能量，即冶炼过程中必需的能量，如废钢的熔化并加热到出钢温度，造渣材料、铁合金及其他添加剂加热和熔化吸收的热量，水分加热和蒸发吸热，还原Fe2O3的吸热等；另一类是在冶炼过程中的损耗能量，如供电回路中的变压器、高压母线、电抗器、电极等的电能损耗，炉盖、炉壁、炉底的散热损耗，装料时被空气带走的热损耗，冷却水带走的热损耗，敞开炉门的辐射损耗，电极露出端的散热损耗，炉气带走的热损耗及其他损耗等。
尽可能减少上述各项损耗能量，就可以降低电能损耗。
2．炼钢电弧炉的节电技术
电弧炉炼钢的节电技术包括的内容是多方面的，主要有减少热量损耗、增加外来热源、改进操作方法、改革冶炼工艺、改造电弧炉设备及辅助设备等。
这里仅就电弧炉设备节电的主要措施做简单介绍。
炼钢电弧炉的用电单耗，在一定程度上反映了企业电炉炼钢的工艺和管理水平，它与炉料质量、布料情况、熔炼钢种和熔炼工艺等都有着十分密切的关系。近年来，全国各地都突出加强了电炉炼钢的节约用电工作，使电炉钢单耗逐年下降。
各地采取的主要节电措施，有以下几方面：
（1）改进炼钢工艺，采用高功率炼钢法。
为了缩短冶炼时间，许多企业打破了老式电炉的"三期"炼钢法，实行吹氧助熔、以氧代矿、"熔氧合一"、沉淀脱氧、同炉渣洗等新的炼钢工艺，使熔炼时间大大缩短，有效地降低了电炉钢用电单耗。有的企业则采用提高单位装入量（即吨炉料）的输入功率，即采用高功率熔炼的办法来加大熔化功率，缩短熔化时间，降低熔化期电能消耗。
（2）加强炉料管理，采取饱和炉次、超装炉料、正确合理配装炉料等办法，减少各项热损失。
电弧炉炼钢所用的原材料，大多为废钢铁、返回钢、生铁、精钢材、合金材料等以及脱氧剂、氧化剂、增碳剂、造渣材料，尤其是废钢铁，有大小、轻薄、高碳、低碳、合金与碳钢混杂在一起，使用保管时应尽量分类存放，不得混入泥沙杂物。炉料尽寸在条件允许的情况下，亦应按大、中、小分别堆放、装料时则宜合理搭配使用，以减少炉内"搭棚"现象，加快炉料的熔化。装料时，应按照"上疏下密、中间高四周低、炉口无大料"原则，以达到"穿快"、保证炉料顺利熔塌和熔化。底层装生铁，中间装厚钢料，四周装轻薄料，上层装钢、铁屑等，以保证炉温均匀，加速熔化。为了相对减少每吨钢的冶炼时间和渣量，减少炉体和水冷系统的蓄热、散热损失，每炉装料时应尽可能超装，通常小容量是弧炉，超装量可超过规定容量的40%～50%。
（3）根据冶炼工艺的不同要求，合理配电。
在精炼过程中，应掌握高温氧化，中温还原、低温浇铸的原则，以实现低质、低耗。
在熔化期，通电起弧的10min内，宜用二级电压供电，以稳定电弧和减少弧光损坏炉盖，待电弧稳定后再用最大功率送电，以加速熔化。熔化后期，为保护炉墙、炉盖不受损伤，可适当减少输入功率，直至氧化期的中后阶段，由于氧化放热反应剧烈、放出大量化学反应热，钢液升温快，此时，可用小功率供电（中级电压与电流）。在还原期加入稀薄渣料后则应采用中级电压和大电流，加入碳粉后，再输入中等功率，等渣形成后，又输入小功率。采用上述供配电办法，可对降低电耗起到良好作用。
（4）进行节电技术改造，降低用电设备损耗。
某厂对3t炼钢电弧炉短网硬排布置，由水平布置改为三角形布置，使A、B、Ｃ三相电抗基本相等，避免了出现过热点，减少了涡流损失，缩短了熔化时间。同时，该厂还将短网导线改为水冷电缆，降低了温度，减少了电热损失。其次，调整三相电极的布置，使其向炉子中心有４°的倾斜，从而使电极熔化点温度集中，易形成熔池，加快熔化速度。也可采取改换电极夹头、降低夹头涡流损耗。有的企业原用电极夹头为铁夹头，涡流损耗大，经改换为铜夹头后，不但延长了夹头使用寿命，且使吨钢电耗下降约15kＷh。为保持最佳电弧功率，使电极能快速准确地跟踪电弧状态的瞬间变化，调节电极位置以调节电极的弧隙长度。有的企业将电弧炉的电极驱动操纵装置，由转差电机改为可控硅小惯量电机驱动，从而使输入功率波动限制在最小范围内，降低了电能消耗。如大连某起重机厂，改用晶闸管小惯量电机驱动装置后，使吨钢电耗下降25～30kWh。
电炉设备对电能消耗有较大影响，改变短网分布，缩短短网长度，横臂改造等设备改进可以明显节电。新型横臂的改造是将横臂和导线结合为一体，同时起支撑电极和导电作用，取得明显效果，降低了电阻率，根据某电炉厂实际测量，横臂改造后电阻率降低了17%，有功功率提高了5%～9%，冶炼电耗降低了10～40kW·h/t。
电极调节系统与电弧的稳定性有密切联系，会影响断弧和短路的次数，电弧不稳定，损耗在短网、变压器和电极上的电能会加大。采用人工智能技术，使电极调节性能提高，电弧稳定，减少短网电能损耗，减少无功功率，提高电能利用效率。
此外，采用新型耐火材料延长炉子寿命。在渣线部位炉体改用镁碳砖砌筑，从而降低砌炉成本和电能消耗。在操作上，推行炉前化学成份快速分析、加快钢水测温、严格控制出炉钢水温度、快速装料等，也都是行之有效的降耗节电措施。
（5）采用磁镜直流电弧炉代替交流电弧炉。
电弧炉采用直流供电，具有电弧稳定，短网压降小，磁路涡流损耗小，电弧的热交换效率高，对电网无频繁的工作短路电流冲击等优点。它与常规的三相交流电流电弧炉炼钢相比，可使冶炼熔化期缩短60%，电耗减少22%，且使脱磷脱硫速度加快。
