超高功率电弧炉简称为UHP-EAF,是由W.E.Schwabe于1964年在美国电炉会议上提出的。当时主要是将高电压、长电弧的电弧特征改为大电流、低电压、短电弧的电弧特征,从而使得电炉冶炼时间缩短,电炉单位功率水平提高,提高生产率。

随着超高功率电弧炉炼钢技术的不断发展,专家学者以及生产人员发明了许多先进技术,主要包括有:电弧炉超高功率变压器、水冷超高功率电极技术、废钢预热技术、电弧炉水冷炉壁技术、泡沫渣操作技术、无渣出钢技术、电弧炉底吹气搅拌技术等。超高功率电弧炉的广泛应用使电炉炼钢生产率进一步提高,缩短了冶炼时间,成本得以降低,对于其所使用的石墨电极的影响也尤为巨大,笔者总结了几点超高功率电弧炉对石墨电极节能降耗和成本控制的独特优势。

1、超高功率电弧炉炼钢合理供电技术

超高功率电弧炉炼钢合理的供电制度是其最基本的工艺制度之一，合理的供电运行制度，不仅有利于炉况稳定，操作顺利，而且有助于降低电量消耗、电极损耗和炉衬寿命，缩短冶炼时间，从而取得良好的节能降耗和控制成本的效果。

2、超高功率电弧炉冶炼的泡沫渣工艺

泡沫渣技术适用于大容量超高功率电弧炉,在电弧较长的直流电炉上使用效果更为突出。泡沫渣操作可使电极埋于渣中,减少了电极的直接氧化,又有利于提高二次电压、降低二次电流、使电能消耗减少,电极消耗也相应减少2 kg/t以上。

3、电弧炉氧燃烧烧嘴节电技术

在超高功率电弧炉的三个冷区炉壁上安装氧燃烧嘴,电炉熔化期时向熔池喷入氧气、煤粉或重油、柴油、天然气等燃料,从而提高冷区的温度,促进炉料的同步熔化和熔池温度的均匀化,缓解了石墨电极在炉内由于温度的不均匀而产生的热应力作用,降低了电极开裂、脱落等损耗的可能性,另外由于电弧炉熔化期时间和耗电量均占全部冶炼过程的一半以上,使用氧燃烧嘴后,可以缩短熔化期,降低电量消耗和电极损耗量,改善电弧炉的冶炼指标。

4、电弧炉底吹气搅拌技术

通过在超高功率电弧炉炉底安装喷嘴或透气砖,将气体(惰性气体、氧气或天然气等)吹入炼钢熔池,加强钢液的搅拌,提高电弧炉冷区热量的传递速率,促进熔池温度和成分的均匀化,同样,该技术也能够缓解石墨电极的热应力,加快炉内反应进行速度,减少电弧炉石墨电极的消耗。

5、连续化生产技术

连续化生产是所有炼钢工艺发展的必然趋势。电弧炉炼钢已开始准连续化生产。如Consteel电炉是向电弧炉内连续添加废钢，废钢不断熔化。其优点在于能够提高金属收得率，降低冶炼电耗和电极消耗，且有利于环境保护。电弧炉生产工艺的发展进步促进了石墨电极的革新与降耗，而石墨电极的发展又反过来对电弧炉炼钢工艺起到了推动的作用，二者相辅相成，缺一不可。

然而，当前电极所使用的炉型、原料、能源、钢种、工艺操作多变，电弧炉石墨电极的消耗类型多有变化，因此，在制造原料和工艺多变的情况下，要生产出高效、节能、优质的电极，需要对其消耗机理作更全面、深入的调研，通过对电炉电极消耗机理的深入研究分析，使电炉炼钢生产对电极的降耗有了理论依据，生产更趋理性，电炉炼钢生产向集约化方向发展，具有充分落实和贯彻科学发展的深远意义。