为了扩大炉壁水冷面积，提高炉体寿命，德国曼内斯曼—德马克公司(MANNES-MANN-DEMAG AG)和蒂森特殊钢公司(ThyssenEdelstahlwerke AG)合作开发了中心底出钢技术并获成功，第1座中心底出钢(CBT)电弧炉于1979年投入生产。它的出钢口设在炉底中心部位，取消了原出钢槽，并且出钢口向下，从而使出钢时的水平抛物线钢流改变为竖直向下的钢流。这一技术是电弧炉出钢法的重大改进。尽管出钢时不需摇动炉体，炉壁的水冷面积得到最大值，但却由于出钢时产生涡流而不能实现完全无渣出钢，故应用不广。

随着冶金技术的不断发展，电弧炉炼钢法逐步由电炉独立冶炼发展成电弧炉—炉外精炼炉双联的两步炼钢工艺。在电弧炉内完成熔化、氧化甚至只完成熔化、升温任务，即将初炼钢液倒入精炼炉(钢包)内，由精炼炉完成脱氧、脱硫及合金化等任务。在这里，出钢是两步化炼钢的中间环节，氧化性炉渣不宜随钢液带入精炼炉。也即传统的钢渣混出的出钢法不能满足炉外精炼技术的要求，由此引发了多种电弧炉无渣出钢技术的开发和应用。较重要的有虹吸出钢法、中心底出钢法和偏心底出钢法3种，其中又以偏心底出钢应用最为广泛。

20世纪70年代末期，联邦德国克虏伯钢公司(Krupp Stahl AG)开发了一种简易的钢渣分离技术，即根据虹吸原理，把电弧炉原水平出钢口改为倾斜式，出钢口炉内端埋入钢液内一定的深度，炉外端高于钢液面，如图1所示。出钢口与水平面成18°～30°倾角，出钢时炉体倾倒约20°～30°，工艺上采用留钢留渣操作，留钢量约为10%左右，留渣效果普遍可达90%以上。80年代虹吸出钢技术在欧洲得到了较为广泛的应用。

各种无渣出钢技术在生产上的应用效果不尽相同，但其主要效果可概括为6个方面：(1)因炉渣留在炉内，加入钢包中的合金元素的收得率高，Mn可达95%，Si可达90%，钢包渣线部位耐材寿命提高5%;(2)精炼炉的精炼效果加强，钢液成分均匀、稳定，杂质元素、气体及非金属夹杂物含量大大降低;(3)出钢快、钢流集中，出钢时，钢流垂直向下，钢包接受钢水时可用带孔的钢包盖盖住，使出钢时热损失减少，因此出钢温度也可以降低;(4)出钢时电炉倾炉角减小，炉壁水冷面积增加，耐火材料消耗降低。并且软电缆的长度可以缩短;(5)因留钢留渣操作，熔化期电弧稳定;并因提前形成熔池，缩短了冶炼时间;(6)因留渣操作，降低了渣料消耗和化渣能耗。2100433B

(1)美国怀汀(Whiting)公司侧面炉底出钢系统(SBT)，类似于虹吸出钢法，但出钢口是采用塞杆开闭的;

(2)加拿大恩普科(Empco)公司开发的水平无渣出钢系统(SF—HOT)，类似于偏心炉底出钢系统，但出钢口采用水平布置，出钢钢流控制借助于滑动水口进行控制;

(3)美国富奇(Fuch)公司开发的一种偏心炉底出钢系统(OBT)，类似于中心底出钢法，但出钢口偏离炉底中心线一定距离，出钢口布置相当于在EBT电炉出钢箱与炉底接触处，但没有出钢箱。

利用电弧的热效应加热炉料进行熔炼的炼钢方法。交流电通过3个石墨电极输入炉内，在电极下端与金属料之间产生电弧，利用电弧的高温直接加热炉料，使炼钢过程得以进行。电弧炉炼钢以废钢为主要原料，根据炉衬材质和造渣材料不同，有碱性法和酸性法之分。最常用的是碱性法。电弧炉炼钢以电能作热源，避免了气体热源所含硫分对钢的污染;操作工艺灵活，炉渣和炉气均可调控成氧化性或还原性;强还原性可使炉料中所含的贵重元素铬、镍、钨、钼、钒、钛等极少烧损;炉温高、易控制;产品质量高。

电弧炉炼钢的基本工艺包括扒渣补炉、装入金属炉料、送电、熔化、氧化、还原精炼和出钢。按照所冶炼钢种特点的不同，可有不同的操作方法，传统的工艺主要是具有熔化、氧化、还原三个期的操作，还原期采用扩散脱氧和沉淀脱氧，需造白渣或电石渣，每炉冶炼要3～4h，电耗高达600～700kWh/t。随着技术的不断发展，电弧炉炼钢工艺也发生了很大变化，熔化期采用辅助能源加速熔化，如喷吹油—氧、天然气—氧或煤粉—氧，每炉熔化时间缩短了15～20min，电耗可减少50～60kWh/t;氧化期采取提前脱磷、强化用氧、喷粉造泡沫渣、快速升温等措施，可使氧化脱碳量从传统工艺的0.3%降低到0.1%～0.15%，从而氧化期可缩短时间50%以上。还原期则将传统工艺中的扩散脱氧为主改为沉淀脱氧为主，扩散脱氧为辅，不仅能达到预期的精炼效果，钢质量有保证且缩短还原时间60%以上。工艺的改进在钢水质量得到保证的同时，生产率亦随之提高20%左右，电耗降低10%～15%，电极消耗降低8%左右，取得可观的经济效益。

曼内斯曼—德马克和蒂森两公司与丹麦特殊钢厂合作，在中心底出钢的基础上，开发了偏心底出钢(EBT)技术。即在炉底后部增加一个鼻状出钢箱，把出钢口系统置于出钢箱的下部(如图2)。第1座偏心炉底出钢电弧炉于1983年在丹麦特殊钢厂投产。因偏心炉底出钢电弧炉具有摇炉角度小(约12°)，留钢量控制准确，留渣效果最佳等特点，立即得到了广泛的应用。到1990年世界上采用这一技术的电炉已超过50座。

电弧炉单渣炼钢起初是指以返回法冶炼合金钢(如不锈钢)时的单渣炼钢。以返回废钢为主要炉料，熔化后期少量吹氧助熔，不扒除氧化渣，即进进还原期，用脱氧剂(硅铁粉、硅粉或铝粉等)还原渣中珍贵元素的氧化物，使这些元素返回钢中，由于渣中的磷也会被还原进钢液，故要求原料中磷含量低于成品钢规格。这种单渣法可以脱硫，故不限制硫含量。为了减少合金元素的损失和快速形成还原渣，熔清后不进行脱碳沸腾，因此成品钢中氢等气体含量略高。应避免加进大量石灰使钢中气体含量增高和扒渣过程的吸气。有时冶炼一般钢种也采用此法。另一种单渣法则是只有氧化精炼的电炉炼钢工艺。20世纪80年代以来，电炉炼钢鉴戒了平炉和转炉都是在氧化渣下精炼和出钢，除脱硫能力低外，仍能保证钢的一定质量的经验，改革电炉炼钢工艺，取消还原期，采用只造氧化渣，不造还原渣的单渣法操纵工艺，在出钢过程中进行脱氧和合金化，既能保证钢的一定质量，又降低了能量和材料的消耗。缩短冶炼时间。又相应出现了电弧炉无渣出钢技术，从而电炉工艺有了较大变革。碳素结构钢及低合金钢都可用此法生产。

电弧炉炼钢起源可上溯到1853年，法国人皮松(Pisson)用两根水平电极在熔池上方发生电弧间接加热熔池熔炼金属成功。1879 年西门子(K. W. Siemens)改用一根直立电极与金属熔池直接产生电弧而加热熔池。1899年，美国有人曾试用两根直立电极直接加热熔池的方法，但使用的仍是直流电源，功率不足以熔化废钢，未能用于生产。近代电弧炉炼钢 的雏型是 1907 年美国出现的埃鲁(P.L.T.Heroult)式电弧炉—三相交流电弧炉。由于其功率大、工艺灵活、可用废钢为原料、产品质量高而赢得市场，随后推广到各国。电弧炉炼钢是生产中、高合金钢和优质钢的主要方法。在电能和废钢资源多且便宜的工业发达地区，电弧炉生产的普通碳素钢，已在市场占有日益增大的份额。随着工业和技术的发展对合金钢、优质钢需求量不断增长，到20世纪80年代末，电弧炉钢在世界粗钢年总产量中已占30%左右(见表1)。由于各国资源、技术及社会条件不同，电炉钢产量偶有起伏，但增长势头不变，表2为几个主要工业国电炉钢在粗钢总产量中所占份额的变化情况。估计到20世纪末，世界电弧炉钢所占比例将达35%。到20世纪80～90年代电弧炉容量多为40～120t，200t电炉亦属常见，最大的电弧炉容量为400t，然而世界电炉钢75%的产量出自所谓“小钢厂”，即年产钢量为5～25万t、带有连铸机和小型轧机的钢厂。

电弧炉单渣法炼钢前沿研究的主要内容是：用沉淀脱氧法为主的复合脱氧取代传统还原期进行的扩散脱氧法；用固体碳料增碳代替生铁增碳；用石灰石代替石灰脱硫；在预脱氧后合金化处理；以稀土元素为主组成的分级复合变质；用复合脱氧剂终脱氧；全程大功率、大电流;以矿石 吹氧组成分级复合脱碳；施行不换渣，少流渣或不流渣操作。其综合冶炼质量指标可达到或超过用传统三期熔炼法生产的钢的品质。2100433B