黒鉛電極の物理的および化学的特性と電気炉製鋼における消費量との関係

電気アーク炉製鋼は、電極アークを発生させることで、アーク内で電気エネルギーを熱エネルギーに変換し、炉内の原料を溶解して硫黄やリンなどの不純物を除去し、炭素、ニッケル、マンガンなどの必要な元素を添加して、様々な特性を持つ鋼や合金を製造します。電気加熱により炉内の温度を正確に制御でき、低温の排ガスを発生させることができます。アーク製鋼炉の熱効率は転炉よりも優れています。

電気炉製鋼技術の開発には約100年の歴史があり、他の製鋼法は常に製鋼上の課題や競争に直面しており、特に高効率酸素製鋼の影響が大きいものの、世界の鉄鋼生産量に占める電気炉製鋼の割合は年々増加している。1990年代初頭には、世界の電気炉製鋼による鉄鋼生産量は総鉄鋼生産量の3分の1を占めていた。一部の国では電気炉が主要な製鋼技術となっており、電気炉製鋼による鉄鋼生産量はイタリアよりも70%も高かった。

1980年代には、電気アーク炉（EAF）による連続鋳造製鋼が広く普及し、徐々に「スクラップ予熱電気アーク炉製錬精錬連続鋳造連続圧延の省エネ生産プロセス」が形成され、アーク炉は主に製鋼の原料として設備スクラップの急速処理に使用されます。超高出力交流アーク炉のアーク不安定性、三相電源供給と電流不均衡、電力網への深刻な影響を根本的に克服するために直流アーク炉の研究が行われ、1980年代初頭に産業応用されました。1990年代半ばには、黒鉛電極の根元を1本だけ使用する直流アーク炉が90年代に世界中で広く使用されるようになった（黒鉛電極を2本使用する直流アーク炉もある）。

直流アーク炉の最大の利点は、黒鉛電極の消費量を大幅に削減できることです。1970年代末以前は、交流アーク炉では鋼1トンあたり5～8kgの黒鉛電極を消費し、黒鉛電極のコストは鋼の総コストの10～15%を占めていました。多くの対策が講じられ、黒鉛電極の消費量は4～6kgに減少し、生産コストは7～10%にまで減少しました。高出力および超高出力製鋼法を使用することで、電極の消費量は鋼1トンあたり2～3kgにまで削減されました。黒鉛電極を1本しか使用しない直流アーク炉では、黒鉛電極の消費量を鋼1トンあたり1.5kg以下にまで削減できます。

理論と実践の両方から、グラファイト電極の消費量を交流アーク炉と比較して40％から60％削減できることが示されている。