Piec łukowy elektryczny stosowany do produkcji stali składa się z:oporny-wyłożone materiałem naczynie, zwykle chłodzone wodą w większych rozmiarach, przykryte rozsuwanym dachem, przez które przepływa jeden lub więcejgrafitelektrodywejdź do pieca. Piec jest podzielony głównie na trzy sekcje:
skorupa, która składa się ze ścian bocznych i dolnej stalowej „miski”;
palenisko, które składa się z materiału ogniotrwałego wyściełającego dolną misę;
dach, który może być wyłożony materiałem ogniotrwałym lub chłodzony wodą i może mieć kształt przekrojukulalub jakościęty(przekrój stożkowy). Dach podtrzymuje również ogniotrwałą deltę w swoim środku, przez którą przechodzi jeden lub więcejgrafitelektrody wchodzą.
Palenisko może mieć kształt półkuli, lub w piecu mimośrodowym z dolnym spustem (patrz poniżej), palenisko ma kształt przekrojonego na pół jajka. W nowoczesnych hutach piec jest często podnoszony ponad parter, tak abychochlei garnki żużlowe można łatwo wyprodukować pod każdym końcem pieca. Oddzielone od konstrukcji pieca jest podpora elektrody i układ elektryczny oraz platforma przechylna, na której spoczywa piec. Możliwe są dwie konfiguracje: podpory elektrody i przechył dachu z piecem lub są przymocowane do podniesionej platformy.
Typowyprąd przemiennyPiec jest zasilany przezzasilanie elektryczne trójfazowei dlatego ma trzy elektrody. Elektrody mają okrągły przekrój i są zazwyczaj segmentowane za pomocą gwintowanych sprzęgieł, tak aby w miarę zużycia elektrod można było dodawać nowe segmenty. Łuk powstaje między naładowanym materiałem a elektrodą, ładunek jest podgrzewany zarówno przez prąd przepływający przez ładunek, jak i przez energię promieniowania wydzielaną przez łuk. Temperatura łuku elektrycznego osiąga około 3000 stopni (5000 stopni Fahrenheita), co powoduje, że dolne sekcje elektrod świecą żarowo podczas pracy. Elektrody są automatycznie podnoszone i opuszczane przez system pozycjonowania, który może wykorzystywać albo elektrycznewciągarkapodnośniki lubcylindry hydrauliczne. System regulacji utrzymuje w przybliżeniu stały prąd i moc wejściową podczas topienia ładunku, nawet jeśli złom może się przemieszczać pod elektrodami podczas topienia. Ramiona masztu trzymające elektrody mogą przenosić ciężkie ładunkiszyny zbiorcze(który może być pusty i chłodzony wodą)miedźrury doprowadzające prąd do zacisków elektrodowych) lub być „gorącymi ramionami”, gdzie całe ramię przenosi prąd, zwiększając wydajność. Gorące ramiona mogą być wykonane ze stali pokrytej miedzią lubglin. Ponieważ elektrody poruszają się w górę i w dół automatycznie, aby regulować łuk, i są podnoszone, aby umożliwić zdjęcie dachu pieca, duże chłodzone wodąkablepołączyć rury/ramiona magistrali ztransformatorznajduje się obok pieca. Aby chronić transformator przed ciepłem, jest on zainstalowany w skarbcu i sam jest chłodzony za pomocą pompowanego oleju wymieniającego ciepło z wodnymi systemami chłodzenia zakładu, ponieważ warunki elektryczne w procesie produkcji stali w piecu łukowym są niezwykle obciążające dla transformatora.
Piec jest zbudowany na przechylanej platformie, tak aby płynną stal można było wlać do innego naczynia w celu transportu. Operacja przechylania pieca w celu wlania stopionej stali nazywana jest „odkręcaniem”. Pierwotnie wszystkie piece do produkcji stali miały otwór spustowy zamknięty materiałem ogniotrwałym, który wypłukiwał się podczas przechylania pieca, ale często nowoczesne piece mają mimośrodowy dolny otwór spustowy (EBT), aby zmniejszyć wtrącanie sięazotIżużelw ciekłej stali. Piece te mają otwór spustowy, który przechodzi pionowo przez palenisko i skorupę, i jest umieszczony poza środkiem wąskiego „nosa” jajowatego paleniska. Jest on wypełniony piaskiem ogniotrwałym, takim jakoliwin, gdy jest zamknięty. Nowoczesne zakłady mogą mieć dwie powłoki z jednym zestawem elektrod, które można przenosić między nimi; jedna powłoka podgrzewa złom, podczas gdy druga powłoka jest wykorzystywana do topienia. Inne piece na prąd stały mają podobny układ, ale mają elektrody dla każdej powłoki i jeden zestaw elektroniki.
Piece AC zwykle wykazują wzór gorących i zimnych punktów wokół obwodu paleniska, przy czym zimne punkty znajdują się między elektrodami. Nowoczesne piece montują palniki tlenowo-paliwowe w ścianie bocznej i wykorzystują je do dostarczania energii chemicznej do zimnych punktów, dzięki czemu nagrzewanie stali jest bardziej równomierne. Dodatkowa energia chemiczna jest dostarczana przez wstrzykiwanie tlenu i węgla do pieca; historycznie odbywało się to za pomocą lanc (pustychstal miękkarurek) w drzwiach żużlowych, obecnie odbywa się to głównie za pomocą montowanych na ścianie jednostek wtryskowych, które łączą palniki tlenowo-paliwowe i systemy wtrysku tlenu lub węgla w jedną jednostkę.
Średniej wielkości nowoczesny piec do produkcji stali miałbytransformatoro mocy znamionowej około 60,000,000 woltoamperów (60 MVA), przy napięciu wtórnym pomiędzy 400 i 900 woltów i prądzie wtórnym przekraczającym 44,000 amperów. W nowoczesnym warsztacie taki piec mógłby wyprodukować ilość 80 ton metrycznych ciekłej stali w ciągu około 50 minut od załadowania zimnym złomem do spustu pieca. Dla porównania,piece tlenowe zasadowemoże mieć wydajność 150–300 ton na partię, czyli „ciepło”, i może wytworzyć ciepło w ciągu 30–40 minut. Istnieją ogromne różnice w szczegółach konstrukcji i eksploatacji pieca, w zależności od produktu końcowego i lokalnych warunków, a także trwające badania mające na celu poprawę wydajności pieca. Największym piecem przeznaczonym wyłącznie do złomu (pod względem masy odpływu i mocy transformatora) jest piec DC obsługiwany przez Tokyo Steel w Japonii, o masie odpływu 420 ton metrycznych i zasilany ośmioma transformatorami 32 MVA o łącznej mocy 256 MVA.
Do wyprodukowania tony stali w piecu łukowym potrzeba około 400kilowatogodzinyzakrótka tonalub około 440 kWh natona metryczna; teoretyczna minimalna ilość energii wymagana do stopienia tony złomu stalowego wynosi 300 kWh (temperatura topnienia 1520 stopni /2768 stopni Fahrenheita). Dlatego piec łukowy o mocy 300 MVA o masie 300- tony będzie wymagał około 132 MWh energii do stopienia stali i „czasu włączenia” (czasu, w którym stal jest topiona łukiem elektrycznym) wynoszącego około 37 minut. Produkcja stali łukiem elektrycznym jest ekonomiczna tylko tam, gdzie jest dużo energii elektrycznej, a sieć elektryczna jest dobrze rozwinięta. W wielu miejscach huty działają poza godzinami szczytu, gdy zakłady energetyczne mają nadwyżkę mocy wytwórczych, a cena energii elektrycznej jest niższa.
