เตาหลอมไฟฟ้าแบบอาร์ ค ( EAF ) คือเตาหลอมที่ให้ความร้อนแก่วัสดุโดยใช้ประกายไฟฟ้า ระหว่าง การ หลอม

เตาหลอมไฟฟ้าแบบอาร์คในอุตสาหกรรมมีขนาดตั้งแต่ขนาดเล็กประมาณหนึ่งตัน (ใช้ในโรงหล่อเพื่อผลิต ผลิตภัณฑ์ เหล็กหล่อ ) ไปจนถึงขนาดประมาณ 400 ตันที่ใช้สำหรับ การ ผลิตเหล็ก ขั้นที่สอง เตาหลอมไฟฟ้าแบบอาร์คที่ใช้ในห้องปฏิบัติการวิจัยและโดยทันตแพทย์อาจมีขนาดความจุเพียงไม่กี่สิบกรัมเท่านั้น อุณหภูมิของเตาหลอมไฟฟ้าแบบอาร์คในอุตสาหกรรมสามารถสูงถึง1,800 องศาเซลเซียส (3,300 องศาฟาเรนไฮต์)ในขณะที่เตาหลอมในห้องปฏิบัติการสามารถสูงเกิน3,000 องศาเซลเซียส (5,400 องศาฟาเรนไฮต์ )    

ในเตาหลอมไฟฟ้าแบบอาร์ค วัสดุภายในเตาหลอม (เรียกว่าชิ้นงาน) จะสัมผัสกับอาร์คไฟฟ้าโดยตรง และกระแสไฟฟ้าจากขั้วไฟฟ้าจะไหลผ่านวัสดุนั้น เตาหลอมแบบอาร์คแตกต่างจากเตาหลอมแบบเหนี่ยวนำซึ่งใช้กระแสไหลวนในการให้ความร้อนแก่ชิ้นงาน

ในศตวรรษที่ 19 มีผู้คนจำนวนมากใช้ประกายไฟฟ้าเพื่อหลอมเหล็กความเป็นไปได้ในการใช้ประกายไฟฟ้าเพื่อหลอมโลหะได้รับการสาธิตโดยวาซีลี วลาดิมิโรวิช เปตรอฟในปี 1803 เซอร์ฮัมฟรี เดวีได้ทำการสาธิตเชิงทดลองในปี 1810 การเชื่อมโลหะได้รับการศึกษาโดยวิลเลียม ฮาเซลดีน เพปส์ในปี 1815 พินชอนพยายามสร้างเตาหลอมไฟฟ้าในปี 1853 และในปี 1878–79 เซอร์วิลเลียม ซีเมนส์ได้จดสิทธิบัตรเตาหลอมไฟฟ้าแบบประกายไฟฟ้า

เตาหลอมที่ใช้งานได้จริงเครื่องแรกที่ประสบความสำเร็จถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยJames Burgess Readmanในเอดินบะระ สก็อตแลนด์ ในปี 1888 และได้รับสิทธิบัตรในปี 1889 เตา หลอมนี้ถูกสร้างขึ้นโดยเฉพาะเพื่อสร้างฟอสฟอรัส^{[ 1 ] [ 2 ]}

เตาหลอมไฟฟ้าแบบอาร์คได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมโดยPaul Héroultจากประเทศฝรั่งเศสโดยมีการจัดตั้งโรงงานเชิงพาณิชย์ในสหรัฐอเมริกาในปี 1907 พี่น้อง Sanderson ได้ก่อตั้งบริษัท Sanderson Brothers Steel Co. ในเมือง Syracuse รัฐนิวยอร์ก และติดตั้งเตาหลอมไฟฟ้าแบบอาร์คเครื่องแรกในสหรัฐอเมริกา ปัจจุบันเตาหลอมนี้จัดแสดงอยู่ที่ Station Square ในเมือง Pittsburgh รัฐเพนซิลเวเนีย^{[ 3 ]}

เดิมที "เหล็กไฟฟ้า" ที่ผลิตโดยเตาหลอมไฟฟ้าแบบอาร์คเป็นผลิตภัณฑ์เฉพาะสำหรับใช้ในงานต่างๆ เช่นเครื่องมือกลและเหล็กสปริงเตาหลอมแบบอาร์คยังใช้ในการเตรียมแคลเซียมคาร์ไบด์สำหรับใช้ในหลอดไฟคาร์ไบด์ด้วยเตาหลอมไฟฟ้า Stassanoเป็น เตาหลอมแบบอาร์คที่มักจะหมุนเพื่อผสมโลหะ ใน เตา เตาหลอม Girodมีลักษณะคล้ายกับเตาหลอม Héroult

แม้ว่าเตาหลอมไฟฟ้าจะถูกใช้อย่างแพร่หลายในสงครามโลกครั้งที่สองสำหรับการผลิตเหล็กอัลลอย แต่การผลิตเหล็กด้วยไฟฟ้าเริ่มขยายตัวในภายหลัง ต้นทุนการลงทุนต่ำสำหรับโรงงานขนาดเล็ก —ประมาณ 140-200 ดอลลาร์สหรัฐต่อตันของกำลังการผลิตติดตั้งต่อปี เมื่อเทียบกับ 1,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อตันของกำลังการผลิตติดตั้งต่อปีสำหรับโรงงานเหล็กแบบครบวงจร —ทำให้สามารถจัดตั้งโรงงานได้อย่างรวดเร็วในยุโรปที่เสียหายจากสงคราม และยังทำให้พวกเขาสามารถแข่งขันกับผู้ผลิตเหล็กรายใหญ่ของสหรัฐฯเช่นBethlehem SteelและUS Steel ได้สำเร็จ ในด้าน ผลิตภัณฑ์เหล็กกล้าคาร์บอนราคาถูก ( เหล็กโครงสร้าง เหล็กเส้น เหล็ก ลวดและตัวยึด ) ในตลาดสหรัฐฯ

ณ เดือนมกราคม พ.ศ. 2565 Nucorเป็นหนึ่งในผู้ผลิตเหล็กรายใหญ่ที่สุดในสหรัฐอเมริกา^{[ 4 ]}บริษัทเข้าสู่ตลาดผลิตภัณฑ์เหล็กเส้นยาวในปี พ.ศ. 2512 โดยใช้โรงงานขนาดเล็กที่มีเตาหลอมไฟฟ้า (EAF) เป็นเตาหลอมเหล็ก ซึ่งในไม่ช้าก็มีผู้ผลิตรายอื่น ๆ ตามมา ในขณะที่ Nucor ขยายตัวอย่างรวดเร็วในภาคตะวันออกของสหรัฐอเมริกา บริษัทที่ตามมาในการดำเนินงานโรงงานขนาดเล็กมุ่งเน้นไปที่ตลาดท้องถิ่นสำหรับผลิตภัณฑ์เหล็กเส้นยาว ซึ่งเตาหลอมไฟฟ้า (EAF) ช่วยให้โรงงานสามารถปรับการผลิตตามความต้องการในท้องถิ่นได้ รูปแบบนี้ถูกนำไปใช้ทั่วโลก โดยการผลิตเหล็กด้วยเตาหลอมไฟฟ้า (EAF) ส่วนใหญ่ใช้สำหรับผลิตภัณฑ์เหล็กเส้นยาว ในขณะที่โรงงานแบบครบวงจรที่ใช้เตาหลอมแบบระเบิดและเตาหลอมออกซิเจนพื้นฐานครองตลาดสำหรับ "ผลิตภัณฑ์แผ่นเรียบ" เช่นเหล็กแผ่นและเหล็กแผ่นหนา

ในปี พ.ศ. 2530 Nucor ได้ขยายธุรกิจเข้าสู่ตลาดผลิตภัณฑ์แผ่นเรียบ โดยยังคงใช้วิธีการผลิตแบบ EAF อยู่^{[ 5 ]}

เตาหลอมไฟฟ้าแบบอาร์คที่ใช้ในการผลิตเหล็กประกอบด้วย ภาชนะบุด้วย วัสดุทนไฟซึ่งโดยทั่วไปจะระบายความร้อนด้วยน้ำในขนาดที่ใหญ่กว่า มีหลังคาที่สามารถเลื่อนขึ้นลงได้ และมีอิเล็กโทรดกราไฟต์หนึ่งตัวหรือมากกว่านั้นเข้าไปในเตาหลอม^{[ 6 ]} เตาหลอมแบ่งออกเป็นสามส่วนหลักๆ ดังนี้:

• เปลือกหุ้มซึ่งประกอบด้วยผนังด้านข้างและ "ชาม" เหล็กด้านล่าง
• เตาผิงซึ่งประกอบด้วยวัสดุทนไฟที่บุอยู่ด้านล่างของอ่าง
• หลังคาซึ่งอาจบุด้วยวัสดุทนไฟหรือระบายความร้อนด้วยน้ำ และอาจมีรูปทรงเป็นส่วนหนึ่งของทรงกลมหรือเป็น รูป ทรงกรวย ตัดยอด หลังคายังรองรับโครงสร้างเดลต้าที่ทนไฟอยู่ตรงกลาง ซึ่งมี อิ เล็กโทรดก รา ไฟต์ หนึ่งตัวหรือมากกว่านั้นลอดผ่าน

เตาหลอมอาจมีรูปทรงครึ่งวงกลม หรือในเตาหลอมแบบเทด้านล่างที่ไม่สมมาตร (ดูด้านล่าง) เตาหลอมจะมีรูปทรงคล้ายไข่ผ่าครึ่ง ในโรงหลอมสมัยใหม่ เตาหลอมมักจะถูกยกสูงขึ้นจากพื้น เพื่อให้ สามารถเคลื่อนย้าย ทัพพีและหม้อใส่ตะกรันเข้าไปใต้ปลายทั้งสองด้านของเตาหลอมได้อย่างง่ายดาย ส่วนที่แยกออกจากโครงสร้างของเตาหลอมคือฐานรองอิเล็กโทรดและระบบไฟฟ้า และแท่นเอียงที่รองรับเตาหลอม มีสองรูปแบบที่เป็นไปได้ คือ ฐานรองอิเล็กโทรดและหลังคาจะเอียงไปพร้อมกับเตาหลอม หรือยึดติดกับแท่นยกสูง

เตา หลอมกระแสสลับทั่วไปใช้พลังงานจากแหล่งจ่ายไฟสามเฟสดังนั้นจึงมีอิเล็กโทรดสาม ตัว ^{[ 7 ]}อิเล็กโทรดมีรูปทรงกลม และโดยทั่วไปจะเป็นชิ้นส่วนที่มีข้อต่อแบบเกลียว เพื่อให้สามารถเพิ่มชิ้นส่วนใหม่ได้เมื่ออิเล็กโทรดสึกหรอ อาร์คจะเกิดขึ้นระหว่างวัสดุที่ใส่เข้าไปกับอิเล็กโทรด วัสดุที่ใส่เข้าไปจะถูกทำให้ร้อนทั้งจากกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านวัสดุที่ใส่เข้าไปและจากพลังงานความร้อนที่เกิดจากอาร์ค อุณหภูมิของอาร์คไฟฟ้าสูงถึงประมาณ3,000 °C (5,400 °F)ทำให้ส่วนล่างของอิเล็กโทรดเรืองแสงเมื่อใช้งาน^{[ 8 ]}อิเล็กโทรดจะถูกยกขึ้นและลงโดยอัตโนมัติด้วยระบบกำหนดตำแหน่ง ซึ่งอาจใช้รอก ไฟฟ้า หรือกระบอกไฮดรอลิกระบบควบคุมจะรักษากระแสไฟฟ้าและกำลังไฟฟ้าขาเข้าให้คงที่โดยประมาณในระหว่างการหลอมวัสดุที่ใส่เข้าไป แม้ว่าเศษวัสดุอาจเคลื่อนที่อยู่ใต้อิเล็กโทรดขณะที่มันหลอมละลายก็ตาม แขนเสาที่ยึดอิเล็กโทรดสามารถรับน้ำหนักบัสบาร์ ขนาดใหญ่ (ซึ่งอาจเป็นท่อทองแดง กลวงระบายความร้อนด้วยน้ำที่นำกระแสไฟฟ้าไปยังแคลมป์อิเล็กโทรด) หรือเป็น "แขนร้อน" ซึ่งแขนทั้งหมดรับกระแสไฟฟ้า ทำให้ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น แขนร้อนสามารถทำจากเหล็กหุ้มทองแดงหรือ อะลูมิเนียม สายเคเบิลระบายความร้อน ด้วยน้ำขนาดใหญ่เชื่อมต่อท่อบัสหรือแขนกับหม้อแปลงที่อยู่ติดกับเตาหลอม หม้อแปลงติดตั้งอยู่ในห้องนิรภัยและระบายความร้อนด้วยน้ำมันหม้อแปลงที่หมุนเวียนโดยปั๊ม โดยน้ำมันจะถูกระบายความร้อนด้วยน้ำผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน^{[ 6 ]}  

เตาหลอมถูกสร้างขึ้นบนแท่นเอียงเพื่อให้สามารถเทเหล็กหลอมเหลวลงในภาชนะอื่นเพื่อขนส่งได้ กระบวนการเอียงเตาหลอมเพื่อเทเหล็กหลอมเหลวเรียกว่า "การเทเหล็กหลอมเหลวลงภาชนะอื่น" (tapping) เดิมที เตาหลอมเหล็กทุกเตาจะมีท่อเทเหล็กหลอมเหลวที่ปิดด้วยวัสดุทนไฟซึ่งจะถูกชะล้างออกไปเมื่อเตาหลอมเอียง แต่เตาหลอมสมัยใหม่มักจะมีรูเทเหล็กหลอมเหลวที่ด้านล่างแบบเยื้องศูนย์ (Eccentric Bottom Tap-hole หรือ EBT) เพื่อลดการปนเปื้อนของไนโตรเจนและตะกรันในเหล็กหลอมเหลว เตาหลอมเหล่านี้มีรูเทเหล็กหลอมเหลวที่ผ่านแนวตั้งตรงกลางเตาและเปลือกเตา และตั้งอยู่เยื้องศูนย์ในส่วนที่แคบของเตาหลอมรูปไข่ เมื่อปิดรูแล้วจะเติมด้วยทรายทนไฟ เช่นโอลิวีนโรงงานสมัยใหม่อาจมีเปลือกเตา 2 ชั้น โดยมีชุดอิเล็กโทรดชุดเดียวที่สามารถย้ายไปมาระหว่าง 2 ชั้นได้ ชั้นหนึ่งใช้สำหรับอุ่นเศษเหล็ก ในขณะที่อีกชั้นใช้สำหรับการหลอม เตาหลอมแบบใช้ไฟฟ้ากระแสตรงอื่นๆ ก็มีการจัดเรียงที่คล้ายกัน แต่มีอิเล็กโทรดสำหรับแต่ละชั้นและชุดอิเล็กทรอนิกส์ชุดเดียว

เตาหลอม AC มักแสดงรูปแบบของจุดร้อนและจุดเย็นรอบขอบเตา โดยจุดเย็นจะอยู่ระหว่างอิเล็กโทรด เตาหลอมสมัยใหม่ติดตั้งหัวเผาเชื้อเพลิงออกซิเจนไว้ที่ผนังด้านข้างและใช้เพื่อจ่ายพลังงานเคมีให้กับจุดเย็น ทำให้การให้ความร้อนแก่เหล็กมีความสม่ำเสมอมากขึ้น พลังงานเคมีเพิ่มเติมได้มาจากการฉีดออกซิเจนและคาร์บอนเข้าไปในเตาหลอม ในอดีตจะทำผ่านท่อ ( ท่อเหล็กกล้าอ่อน กลวง ^{[ 9 ]} ) ในประตูสแลก แต่ปัจจุบันส่วนใหญ่จะทำผ่านหน่วยฉีดที่ติดตั้งบนผนังซึ่งรวมหัวเผาเชื้อเพลิงออกซิเจนและระบบฉีดออกซิเจนหรือคาร์บอนเข้าไว้ในหน่วยเดียว

เตาหลอมเหล็กขนาดกลางที่ทันสมัยจะมีหม้อแปลงไฟฟ้าขนาดประมาณ 60,000,000 โวลต์-แอมแปร์ (60  MVA) โดยมีแรงดันไฟฟ้าด้านรองระหว่าง 400 ถึง 900 โวลต์ และกระแสไฟฟ้าด้านรองเกิน 44,000 แอมแปร์ ในโรงงานที่ทันสมัย ​​เตาหลอมดังกล่าวคาดว่าจะผลิตเหล็กหลอมเหลวได้ 80 ตันในเวลาประมาณ 50 นาที นับตั้งแต่การป้อนเศษเหล็กเย็นจนถึงการเทเหล็กหลอมเหลวออกจากเตา ในขณะที่เตาหลอมออกซิเจนพื้นฐานมีกำลังการผลิต 150–300 ตันต่อชุด หรือ "รอบการผลิต" และสามารถผลิตเหล็กหลอมเหลวได้ในเวลา 30–40 นาที ความแตกต่างอย่างมากเกิดขึ้นในรายละเอียดการออกแบบและการทำงานของเตาหลอม ขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายและสภาพแวดล้อมในท้องถิ่น รวมถึงการวิจัยอย่างต่อเนื่องเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของเตาหลอม เตาหลอมเศษเหล็กที่ใหญ่ที่สุด (ในแง่ของน้ำหนักที่เทออกมาและกำลังไฟฟ้าของหม้อแปลง) คือเตาหลอมไฟฟ้ากระแสตรงที่ดำเนินการโดยบริษัทโตเกียวสตีลในประเทศญี่ปุ่น มีน้ำหนักที่เทออกมา 420 ตัน และใช้ หม้อแปลงขนาด 32 MVA จำนวน 8 ตัว ให้ กำลังไฟฟ้ารวม 256 MVA

การผลิตเหล็กหนึ่งตันในเตาหลอมไฟฟ้าแบบอาร์คต้องใช้พลังงานประมาณ 400 กิโลวัตต์-ชั่วโมง (1.44 กิกะจูล ) ต่อตันสั้นหรือประมาณ 440  กิโลวัตต์-ชั่วโมง (1.6  กิกะจูล) ต่อตันปริมาณพลังงานขั้นต่ำตามทฤษฎีที่จำเป็นในการหลอมเหล็กเศษหนึ่งตันคือ 300  กิโลวัตต์-ชั่วโมง (1.09  กิกะจูล) (จุดหลอมเหลว1,520 °C (2,768 °F) ) ดังนั้น เตาหลอม ไฟฟ้าแบบอาร์คขนาด 300 ตัน 300 MVA จะต้องใช้พลังงานประมาณ 132 เมกะ-ชั่วโมงในการหลอมเหล็ก และ "เวลาเปิดเครื่อง" (เวลาที่เหล็กถูกหลอมด้วยอาร์ค) ประมาณ 37 นาที^{[ 10 ]}    

การผลิตเหล็กด้วยไฟฟ้าอาร์คจะคุ้มค่าทางเศรษฐกิจก็ต่อเมื่อมีไฟฟ้าเพียงพอและเชื่อถือได้ พร้อมด้วยโครงข่ายไฟฟ้าที่พัฒนาแล้ว ในหลายพื้นที่ โรงงานจะดำเนินการในช่วงนอกเวลาเร่งด่วน เมื่อบริษัทสาธารณูปโภคมีกำลังการผลิตไฟฟ้าเหลือเฟือและราคาไฟฟ้าต่ำกว่า ซึ่งถือว่าดีมากเมื่อเทียบกับการใช้พลังงานในการผลิตเหล็กทั่วโลกด้วยทุกวิธี ซึ่งคาดการณ์ไว้ที่ประมาณ 5,555 kWh (20 GJ) ต่อตัน^{[ 10 ]} (1 กิกะจูลเท่ากับประมาณ 278  kWh)

เศษโลหะจะถูกส่งไปยังจุดรับเศษโลหะ ซึ่งอยู่ติดกับโรงหลอม โดยทั่วไปแล้วเศษโลหะจะแบ่งออกเป็นสองเกรดหลัก ได้แก่ เศษเหล็กบด ( เครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือน รถยนต์ และวัตถุอื่นๆ ที่ทำจากเหล็กแผ่นบางๆ ที่คล้ายกัน) และเศษเหล็กหลอมเหลว (แผ่นและคานขนาดใหญ่) พร้อมด้วยเหล็กดิบ (DRI) หรือเหล็กดิบเพื่อความสมดุลทางเคมี เตาหลอมบางแห่งหลอมเหล็กดิบเกือบ 100%

เศษโลหะจะถูกบรรจุลงในถังขนาดใหญ่ที่เรียกว่าตะกร้า ซึ่งมีประตูแบบ "ฝาพับ" เป็นฐาน ต้องระมัดระวังในการจัดเรียงเศษโลหะในตะกร้าเพื่อให้เตาหลอมทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยวางเศษโลหะหนักไว้บนชั้นเศษโลหะบางๆ ที่ใช้เป็นเกราะป้องกัน จากนั้นจึงวางเศษโลหะอีกชั้นไว้ด้านบนสุด ควรจัดเรียงเป็นชั้นๆ เช่นนี้ในเตาหลอมหลังจากบรรจุเศษโลหะแล้ว หลังจากบรรจุเสร็จแล้ว ตะกร้าอาจถูกส่งไปยังเครื่องอุ่นเศษโลหะ ซึ่งใช้ก๊าซร้อนจากเตาหลอมในการให้ความร้อนแก่เศษโลหะและนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่ เพิ่มประสิทธิภาพของโรงงาน

จากนั้นตะกร้าเศษโลหะจะถูกนำไปยังโรงหลอม หลังคาเตาหลอมจะถูกเปิดออก และเศษโลหะจากตะกร้าจะถูกใส่เข้าไปในเตาหลอม การใส่เศษโลหะเป็นหนึ่งในขั้นตอนที่อันตรายที่สุดสำหรับผู้ปฏิบัติงานเตาหลอมไฟฟ้า เนื่องจากพลังงานศักย์ จำนวนมาก ถูกปล่อยออกมาจากโลหะหลายตันที่ตกลงมา โลหะเหลวใดๆ ในเตาหลอมมักจะถูกดันขึ้นและออกไปด้านนอกโดยเศษโลหะแข็ง และไขมันและฝุ่นบนเศษโลหะจะติดไฟหากเตาหลอมร้อน ทำให้เกิดลูกไฟพุ่งออกมา

ในเตาหลอมแบบสองชั้นบางประเภท เศษโลหะจะถูกป้อนเข้าไปในชั้นที่สองขณะที่ชั้นแรกกำลังหลอมละลาย และจะถูกอุ่นล่วงหน้าด้วยก๊าซไอเสียจากชั้นที่กำลังทำงานอยู่ วิธีการอื่นๆ คือการป้อนเศษโลหะอย่างต่อเนื่อง โดยการอุ่นเศษโลหะบนสายพานลำเลียง แล้วจึงปล่อยเศษโลหะเข้าไปในเตาหลอม หรือการป้อนเศษโลหะจากปล่องที่อยู่เหนือเตาหลอม โดยใช้ก๊าซไอเสียผ่านปล่องนั้น นอกจากนี้ เตาหลอมบางชนิดยังสามารถป้อนโลหะร้อน (หลอมเหลว) จากกระบวนการอื่นๆ ได้อีกด้วย

หลังจากชาร์จเสร็จแล้ว หลังคาจะถูกเหวี่ยงกลับไปครอบเตาหลอม และกระบวนการหลอมก็จะเริ่มต้นขึ้น อิเล็กโทรดจะถูกลดระดับลงบนเศษเหล็ก เกิดประกายไฟ และจากนั้นอิเล็กโทรดจะถูกตั้งให้เจาะเข้าไปในชั้นเศษเหล็กที่อยู่ด้านบนของเตาหลอม ในขั้นตอนแรกนี้จะเลือกใช้แรงดันไฟฟ้าต่ำ เพื่อป้องกันหลังคาและผนังจากความร้อนสูงและความเสียหายจากประกายไฟ เมื่ออิเล็กโทรดไปถึงส่วนที่หลอมเหลวมากที่ฐานของเตาหลอม และประกายไฟถูกบังด้วยเศษเหล็กแล้ว แรงดันไฟฟ้าสามารถเพิ่มขึ้นได้ และอิเล็กโทรดจะถูกยกขึ้นเล็กน้อย ซึ่งจะทำให้ประกายไฟยาวขึ้นและเพิ่มกำลังไฟฟ้าให้กับส่วนที่หลอมเหลว วิธีนี้ช่วยให้เกิดแอ่งหลอมเหลวได้เร็วขึ้น ลดเวลาในการหลอมแต่ละครั้งออกซิเจนจะถูกเป่าเข้าไปในเศษเหล็ก เพื่อเผาไหม้หรือตัดเหล็ก และมีการเพิ่มความร้อนทางเคมีเพิ่มเติมจากหัวเผาออกซิเจนที่ติดตั้งอยู่บนผนัง ทั้งสองกระบวนการนี้ช่วยเร่งการหลอมเศษเหล็ก หัวฉีดความเร็วเหนือเสียงช่วยให้เจ็ทออกซิเจนแทรกซึมเข้าไปในตะกรันที่เกิดฟองและไปถึงส่วนที่หลอมเหลวได้

ส่วนสำคัญอย่างหนึ่งในการผลิตเหล็กคือการเกิดตะกรันซึ่งลอยอยู่บนผิวเหล็กหลอมเหลว ตะกรันมักประกอบด้วยออกไซด์ ของโลหะ และทำหน้าที่เป็นที่ดักจับสิ่งเจือปนที่ถูกออกซิไดซ์ เป็นฉนวนกันความร้อน (ป้องกันการสูญเสียความร้อนมากเกินไป) และช่วยลดการสึกกร่อนของวัสดุ บุผนัง ทนไฟสำหรับเตาหลอมที่มี วัสดุทนไฟ พื้นฐานซึ่งรวมถึง เตาหลอมที่ผลิต เหล็กกล้าคาร์บอน ส่วนใหญ่ สารที่ก่อให้เกิดตะกรันโดยทั่วไปคือแคลเซียมออกไซด์ (CaO ในรูปของปูนขาว เผา ) และแมกนีเซียมออกไซด์ (MgO ในรูปของโดโลไมต์และแมกนีไซต์ )

สารก่อตะกรันเหล่านี้จะถูกใส่เข้าไปพร้อมกับเศษเหล็ก หรือถูกเป่าเข้าไปในเตาหลอมระหว่างการหลอม อีกองค์ประกอบสำคัญของตะกรันในเตาหลอมไฟฟ้าคือเหล็กออกไซด์จากเหล็กกล้าที่เผาไหม้กับออกซิเจนที่ฉีดเข้าไป ต่อมาในระหว่างการให้ความร้อน คาร์บอน (ในรูปของโค้กหรือถ่านหิน ) จะถูกฉีดเข้าไปในชั้นตะกรันนี้ ทำปฏิกิริยากับเหล็กออกไซด์เพื่อสร้างเหล็กโลหะและ ก๊าซ คาร์บอนมอนอกไซด์ซึ่งจะทำให้ตะกรันเกิดฟอง ส่งผลให้ ประสิทธิภาพทางความร้อนสูงขึ้นความเสถียรของอาร์ค และประสิทธิภาพทางไฟฟ้า ดีขึ้น ชั้นตะกรันยังปกคลุมอาร์ค ป้องกันความเสียหายต่อหลังคาและผนังด้านข้างของเตาหลอมจากความร้อนแผ่รังสี

เมื่อหลอมเศษเหล็กชุดแรกเสร็จแล้ว ก็สามารถเติมเศษเหล็กชุดใหม่เข้าไปในเตาหลอมได้ แม้ว่าการพัฒนาเตาหลอมไฟฟ้า (EAF) จะมุ่งไปสู่การออกแบบแบบเติมครั้งเดียวก็ตาม กระบวนการเติมเศษเหล็กและการหลอมสามารถทำซ้ำได้หลายครั้งตามความจำเป็นจนกว่าจะได้น้ำหนักความร้อนที่ต้องการ จำนวนครั้งในการเติมขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของเศษเหล็ก เศษเหล็กที่มีความหนาแน่นต่ำหมายถึงจำนวนครั้งในการเติมที่มากขึ้น หลังจากที่เศษเหล็กทั้งหมดหลอมละลายหมดแล้ว จะมีการดำเนินการปรับปรุงคุณภาพเพื่อตรวจสอบและแก้ไของค์ประกอบทางเคมีของเหล็ก และเพิ่มอุณหภูมิของเหล็กหลอมเหลวให้สูงกว่าจุดเยือกแข็งเพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการเทเหล็ก

มีการเติมสารก่อตะกรันและเป่าออกซิเจน เข้าไปในเตาหลอมมากขึ้น เพื่อเผาไหม้สิ่งเจือปนต่างๆ เช่นซิลิคอนกำมะถันฟอสฟอรัสอะลูมิเนียมแมงกานีสและแคลเซียมและกำจัดออกไซด์ของสารเหล่านี้ไปอยู่ในตะกรัน การกำจัดคาร์บอนจะ เกิดขึ้นหลังจากที่ธาตุเหล่านี้ถูกเผาไหม้ไปก่อน เนื่องจาก คาร์บอนมีความชอบออกซิเจนมากกว่า โลหะที่มีความชอบออกซิเจนน้อยกว่าเหล็ก เช่นนิกเกลและทองแดงไม่สามารถกำจัดออกได้ด้วยกระบวนการออกซิเดชันและต้องควบคุมด้วยกระบวนการทางเคมีของเศษเหล็กเท่านั้น เช่น การเติมเหล็กที่ลดลงโดยตรงและเหล็กหล่อที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้

มีการรักษาสภาพตะกรันที่เป็นฟองไว้ตลอดเวลา และมักจะล้นเตาหลอมไหลออกทางประตูตะกรันลงสู่บ่อตะกรัน การสุ่มตัวอย่างอุณหภูมิและตัวอย่างทางเคมีจะดำเนินการโดยใช้หัวฉีดอัตโนมัติ ออกซิเจนและคาร์บอนสามารถวัดได้โดยอัตโนมัติโดยใช้หัววัดพิเศษที่จุ่มลงในเหล็ก แต่สำหรับธาตุอื่นๆ ทั้งหมด จะใช้ตัวอย่าง "เย็นตัว" ซึ่งเป็นตัวอย่างเหล็กที่แข็งตัวขนาดเล็ก มาวิเคราะห์ด้วยเครื่องสเปกโทร เมตรแบบเปล่งแสงอาร์ ค

เมื่ออุณหภูมิและองค์ประกอบทางเคมีเหมาะสมแล้ว เหล็กจะถูกเทลงในกระบวยที่อุ่นไว้ล่วงหน้าโดยการเอียงเตาหลอม สำหรับเตาหลอมเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดา ทันทีที่ตรวจพบตะกรันระหว่างการเทเหล็ก เตาหลอมจะถูกเอียงกลับไปทางด้านการกำจัดตะกรันอย่างรวดเร็ว เพื่อลดปริมาณตะกรันที่ปนเปื้อนเข้าไปในกระบวย สำหรับเหล็กเกรดพิเศษบางชนิด รวมถึงเหล็กกล้าไร้สนิม ตะกรันจะถูกเทลงในกระบวยด้วย เพื่อนำไปบำบัดที่เตาหลอมกระบวยเพื่อกู้คืนธาตุโลหะผสมที่มีค่า ในระหว่างการเทเหล็ก จะมีการเติมโลหะผสมบางชนิดลงในกระแสโลหะ และมีการเติมสารช่วยหลอมเหลว เช่น ปูนขาว ลงบนกระบวยเพื่อเริ่มสร้างชั้นตะกรันใหม่

โดยทั่วไปแล้ว จะเหลือเหล็กหลอมเหลวและตะกรันไว้ในเตาหลอมประมาณสองสามตัน เพื่อให้เกิดเป็น "ฐานร้อน" ซึ่งจะช่วยอุ่นเศษเหล็กชุดต่อไปและเร่งการหลอมละลาย ระหว่างและหลังการเทเหล็กออก เตาหลอมจะถูก "หมุนกลับ" คือ ทำความสะอาดประตูตะกรันที่แข็งตัวแล้ว ตรวจสอบวัสดุทนไฟที่มองเห็นได้ และตรวจสอบชิ้นส่วนระบายความร้อนด้วยน้ำเพื่อหารอยรั่ว รวมถึงตรวจสอบอิเล็กโทรดเพื่อหาความเสียหายหรือต่อความยาวโดยการเพิ่มส่วนใหม่ เมื่อเทเหล็กออกหมดแล้ว จะเติมทรายลงในรูเทเหล็ก สำหรับเตาหลอมขนาด 90 ตัน กำลังปานกลาง กระบวนการทั้งหมดมักจะใช้เวลาประมาณ 60-70 นาที ตั้งแต่การเทเหล็กชุดหนึ่งจนถึงการเทเหล็กชุดต่อไป (เวลาจากเทเหล็กชุดหนึ่งถึงอีกชุดหนึ่ง)

เตาหลอมจะถูกนำเหล็กและตะกรันออกทั้งหมดเป็นประจำ เพื่อตรวจสอบวัสดุทนไฟและซ่อมแซมส่วนที่เสียหายหากจำเป็น เนื่องจากวัสดุทนไฟมักทำจากคาร์บอเนตที่ผ่านการเผา จึงมีความไวต่อการดูดซับน้ำอย่างมาก ดังนั้นการรั่วไหลใดๆ ที่สงสัยจากชิ้นส่วนที่ระบายความร้อนด้วยน้ำจึงได้รับการจัดการอย่างจริงจังเป็นพิเศษ นอกเหนือจากความกังวลเรื่องการระเบิด จากไอน้ำที่อาจเกิดขึ้น การสึกหรอของ วัสดุทนไฟมากเกินไปอาจนำไปสู่การแตกร้าว ซึ่งโลหะเหลวและตะกรันจะแทรกซึมผ่านวัสดุทนไฟและเปลือกเตาหลอมและไหลออกไปยังบริเวณโดยรอบ

การใช้เตาหลอมไฟฟ้า (EAF) ช่วยให้สามารถผลิตเหล็กจากวัตถุดิบเศษโลหะได้ 100% ซึ่งช่วยลดพลังงานที่ใช้ในการผลิตเหล็กได้อย่างมาก เมื่อเทียบกับการผลิตเหล็กจากแร่โดยตรง

ข้อดีอีกประการหนึ่งคือความยืดหยุ่น: ในขณะที่เตาหลอมเหล็กแบบดั้งเดิมไม่สามารถปรับเปลี่ยนการผลิตได้มากนักและสามารถใช้งานได้ต่อเนื่องเป็นเวลาหลายปี แต่เตาหลอมไฟฟ้าสามารถเริ่มและหยุดการทำงานได้อย่างรวดเร็ว ทำให้โรงงานเหล็กสามารถปรับเปลี่ยนการผลิตตามความต้องการได้

แม้ว่าเตาหลอมเหล็กแบบอาร์คโดยทั่วไปจะใช้เศษเหล็กเป็นวัตถุดิบหลัก แต่หากมีโลหะร้อนจากเตาหลอมแบบเป่าลมหรือเหล็กที่ลดลงโดยตรงในราคาที่คุ้มค่า ก็สามารถนำมาใช้เป็นวัตถุดิบป้อนเตาหลอมได้เช่นกัน

เนื่องจากเตาหลอมไฟฟ้าต้องการพลังงานไฟฟ้าปริมาณมาก บริษัทหลายแห่งจึงวางแผนการทำงานเพื่อใช้ประโยชน์จากราคาไฟฟ้า ในช่วงนอกเวลา เร่ง ด่วน

เตาหลอมเหล็กแบบอาร์คทั่วไปเป็นแหล่งผลิตเหล็กสำหรับโรงงานเหล็กขนาดเล็ก ซึ่งอาจผลิตเหล็กเส้นหรือเหล็กแผ่น โรงงานเหล็กขนาดเล็กสามารถตั้งอยู่ใกล้กับตลาดผลิตภัณฑ์เหล็กได้ ทำให้ความต้องการด้านการขนส่งน้อยกว่าโรงงานเหล็กแบบครบวงจร ซึ่งโดยทั่วไปจะตั้งอยู่ใกล้ท่าเรือเพื่อให้เข้าถึงการขนส่งได้สะดวกยิ่งขึ้น

ขึ้นอยู่กับสัดส่วนของเศษเหล็ก DRI และเหล็กหล่อที่ใช้ การผลิตเหล็กด้วยเตาหลอมไฟฟ้าสามารถส่งผลให้เกิดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ต่ำเพียง 0.6 ตัน CO2 ต่อเหล็กที่ผลิตได้^{[ 11 ]}ซึ่งต่ำกว่าวิธีการผลิตแบบดั้งเดิมผ่านเตาหลอมแบบใช้ลมและเตาหลอมออกซิเจนพื้นฐานอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งปล่อยก๊าซ CO2 2.9 ตัน ต่อเหล็กที่ผลิตได้ ตัน^{[ 12 ]}

แม้ว่าเตาหลอมไฟฟ้าแบบอาร์คสมัยใหม่จะเป็นเครื่องรีไซเคิลเศษ เหล็กที่มีประสิทธิภาพสูง แต่การดำเนินงานของโรงงานที่ใช้เตาหลอมไฟฟ้าแบบอาร์คก็อาจส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมได้ ต้นทุนส่วนใหญ่ของการติดตั้งใหม่จะถูกใช้ไปกับระบบที่มุ่งลดผลกระทบเหล่านี้ ซึ่งรวมถึง:

• อุปกรณ์ลดระดับเสียงสูง
• เครื่องดักฝุ่นสำหรับก๊าซไอเสียจากเตาเผา
• การผลิตตะกรัน
• ความต้องการน้ำหล่อเย็น
• การจราจรของรถบรรทุกขนาดใหญ่สำหรับ ขนส่ง เศษเหล็ก วัสดุ และผลิตภัณฑ์
• ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการผลิตไฟฟ้า

เนื่องจากการผลิตเหล็กด้วยเตาไฟฟ้ากระแสสลับ (EAF) ส่วนใหญ่ใช้วัสดุรีไซเคิล เช่น เศษเหล็กและเศษเหล็กกล้า เนื่องจากองค์ประกอบของวัสดุเหล่านี้แตกต่างกัน ตะกรัน EAF และฝุ่น EAF ที่ได้จึงอาจเป็นพิษ ฝุ่น EAF จะถูกเก็บรวบรวมโดยอุปกรณ์ควบคุมมลพิษทางอากาศ เรียกว่าฝุ่นที่เก็บรวบรวม และมักมีโลหะหนัก เช่น สังกะสี ตะกั่ว และไดออกซิน เป็นต้น จัดเป็นของเสียอุตสาหกรรมอันตราย และการกำจัดอยู่ภายใต้การควบคุม^{[ 13 ]}

เนื่องจากลักษณะการเปลี่ยนแปลงของโหลดในเตาหลอมไฟฟ้าอย่างรุนแรง ระบบไฟฟ้าอาจต้องใช้มาตรการทางเทคนิคเพื่อรักษาระดับคุณภาพของกระแสไฟฟ้าสำหรับลูกค้ารายอื่น ๆการกระพริบและการบิดเบือนฮาร์มอนิกเป็นผลข้างเคียงที่พบได้ทั่วไปในระบบไฟฟ้าจากการทำงานของเตาหลอมไฟฟ้า

ในการผลิตเหล็กกล้า จะใช้เตาหลอม ไฟฟ้ากระแสตรง (DC) โดยมีอิเล็กโทรดเพียงตัวเดียวอยู่ที่ส่วนบนของเตา และกระแสไฟฟ้าจะไหลกลับผ่านแผ่นบุรองด้านล่างที่เป็นตัวนำ หรือหมุดนำไฟฟ้าที่ฐาน ข้อดีของกระแสตรงคือ การใช้อิเล็กโทรดน้อยลงต่อเหล็กที่ผลิตได้หนึ่งตัน เนื่องจากใช้อิเล็กโทรดเพียงตัวเดียว รวมทั้งลดการเกิดฮาร์โมนิกทางไฟฟ้าและปัญหาอื่นๆ ที่คล้ายกัน ขนาดของเตาหลอมไฟฟ้ากระแสตรงถูกจำกัดด้วยความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้าของอิเล็กโทรดที่มีอยู่ และแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่อนุญาต การบำรุงรักษาพื้นเตาหลอมที่เป็นตัวนำเป็นปัญหาคอขวดในการใช้งานเตาหลอมไฟฟ้ากระแสตรงในระยะยาว

ในโรงงานเหล็กกล้า เตาหลอมแบบกระบวย (LF) ใช้เพื่อรักษาอุณหภูมิของเหล็กหลอมเหลวระหว่างกระบวนการผลิตหลังจากเทเหล็กจากเตาหลอมไฟฟ้า (EAF) หรือเพื่อเปลี่ยนส่วนประกอบของโลหะผสม เตาหลอมแบบกระบวยใช้เพื่อวัตถุประสงค์แรกเมื่อเกิดความล่าช้าในกระบวนการผลิตเหล็กในภายหลัง เตาหลอมแบบกระบวยประกอบด้วยหลังคาทนไฟ ระบบทำความร้อน และในกรณีที่จำเป็น จะมีระบบสำหรับฉีดก๊าซอาร์กอนเข้าไปที่ด้านล่างของเหล็กหลอมเหลวเพื่อกวน แตกต่างจากเตาหลอมเศษเหล็ก เตาหลอมแบบกระบวยไม่มีกลไกการเอียงหรือการป้อนเศษเหล็ก

เตาหลอมไฟฟ้าแบบอาร์คยังใช้สำหรับการผลิตแคลเซียมคาร์ไบด์เฟอร์โรอัลลอย และ โลหะผสม ที่ ไม่ใช่เหล็กอื่นๆรวมถึงการผลิตฟอสฟอรัสเตาหลอมสำหรับงานเหล่านี้มีลักษณะทางกายภาพแตกต่างจากเตาหลอมเหล็ก และอาจทำงานแบบต่อเนื่อง แทนที่จะเป็นแบบเป็นชุด เตาหลอมแบบต่อเนื่องอาจใช้อิเล็กโทรดแบบวางของ Søderbergเพื่อป้องกันการหยุดชะงักจากการเปลี่ยนอิเล็กโทรด^{[ 14 ]}

เตาหลอมดังกล่าวเรียกว่าเตาหลอมอาร์คแบบจุ่มเนื่องจากปลายอิเล็กโทรดถูกฝังอยู่ในสแลก/วัสดุ และการเกิดอาร์คเกิดขึ้นผ่านสแลก ระหว่างแมทกับอิเล็กโทรด ปลอกและครีบปลอกของอิเล็กโทรดจะหลอมละลายอิเล็กโทรดเพสต์ผ่านกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านปลอกอิเล็กโทรดและความร้อนจากเตาหลอม^{[ 14 ]}ในทางตรงกันข้าม เตาหลอมอาร์คสำหรับการผลิตเหล็กกล้าจะเกิดอาร์คในที่โล่ง สิ่งสำคัญคือความต้านทานไฟฟ้าซึ่งเป็นสิ่งที่สร้างความร้อนที่จำเป็น ความต้านทานในเตาหลอมเหล็กกล้าคือบรรยากาศ ในขณะที่ในเตาหลอมอาร์คแบบจุ่ม สแลก (หรือวัสดุ) เป็นตัวสร้างความต้านทาน โลหะเหลวที่เกิดขึ้นในเตาหลอมทั้งสองแบบนั้นนำไฟฟ้าได้ดีเกินไปที่จะสร้างความต้านทานที่สร้างความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เตาหลอมไฟฟ้าขนาดเล็กอาจระบายความร้อนได้อย่างเพียงพอโดยการหมุนเวียนอากาศผ่านส่วนประกอบโครงสร้างของเปลือกและหลังคา แต่เตาหลอมขนาดใหญ่จำเป็นต้องใช้การระบายความร้อนแบบบังคับอย่างเข้มข้นเพื่อรักษาสภาพโครงสร้างให้อยู่ในขอบเขตการทำงานที่ปลอดภัย เปลือกและหลังคาของเตาหลอมอาจระบายความร้อนได้โดยการหมุนเวียนน้ำผ่านท่อที่ประกอบเป็นแผง หรือโดยการฉีดพ่นน้ำลงบนส่วนประกอบของแผง แผงท่ออาจต้องเปลี่ยนเมื่อเกิดรอยแตกหรือถึงอายุการใช้งานเนื่องจากความเครียดจากความร้อน

การระบายความร้อนด้วยการพ่นสเปรย์เป็นวิธีการระบายความร้อนที่ประหยัดที่สุดและมีประสิทธิภาพสูงสุด อุปกรณ์ระบายความร้อนด้วยการพ่นสเปรย์สามารถซ่อมแซมได้เกือบไม่จำกัด อุปกรณ์ที่มีอายุการใช้งาน 20 ปีถือเป็นเรื่องปกติในขณะที่การรั่วไหลของท่อจะสังเกตเห็นได้ทันทีในเตาหลอมที่กำลังทำงานเนื่องจากสัญญาณเตือนการสูญเสียแรงดันบนแผงควบคุม แต่ในขณะนี้ยังไม่มีวิธีใดที่จะตรวจจับการรั่วไหลของการระบายความร้อนด้วยการพ่นสเปรย์ในปริมาณน้อยมากได้ทันที โดยทั่วไปการรั่วไหลเหล่านี้จะซ่อนอยู่หลังการปกคลุมของตะกรันและสามารถทำให้วัสดุทนไฟในเตาหลอมเกิดการไฮเดรชั่น ส่งผลให้โลหะหลอมเหลวแตกออก หรือในกรณีที่เลวร้ายที่สุดคือการระเบิดของไอน้ำ^{[ 15 ]}

เตาหลอมพลาสมาอาร์ค (PAF) ใช้ หัวเผา พลาสมาแทนอิเล็กโทรดกราไฟต์ หัวเผาแต่ละอันมีตัวเรือนพร้อมหัวฉีดและท่อแกนสำหรับป้อนก๊าซสร้างพลาสมา (ไนโตรเจนหรืออาร์กอน) และอิเล็กโทรดกราไฟต์ทรงกระบอกที่เผาไหม้ได้ภายในท่อ เตาหลอมดังกล่าวสามารถเรียกว่าเตาหลอมพลาสมาอาร์ค (PAM) ได้ ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการหลอมไทเทเนียมและอุตสาหกรรมโลหะพิเศษที่คล้ายคลึงกัน^{[ 16 ]}

การหลอมใหม่ด้วยอาร์คสุญญากาศ (VAR) เป็นกระบวนการหลอมใหม่ขั้นที่สองสำหรับการกลั่นสุญญากาศและการผลิตแท่งโลหะที่มีความสม่ำเสมอทางเคมีและเชิงกลที่ดีขึ้น^{[ 17 ]}

ในการใช้งานด้านการบินและอวกาศทางทหารและเชิงพาณิชย์ที่สำคัญ วิศวกรวัสดุมักระบุให้ใช้เหล็กกล้า VIM-VAR โดย VIM ย่อมาจาก Vacuum Induction Melted และ VAR ย่อมาจาก Vacuum Arc Remelted เหล็กกล้า VIM-VAR ถูกนำไปใช้ในตลับลูกปืนสำหรับเครื่องยนต์เจ็ท เพลาใบพัดสำหรับเฮลิคอปเตอร์ทางทหาร ตัวขับปีกสำหรับเครื่องบินรบ เฟืองในระบบส่งกำลังของเครื่องบินเจ็ทหรือเฮลิคอปเตอร์ ตัวยึดหรืออุปกรณ์ยึดสำหรับเครื่องยนต์เจ็ท ตะขอท้ายเครื่องบินเจ็ท และการใช้งานที่ต้องการความทนทานสูงอื่นๆ

เหล็กกล้าส่วนใหญ่จะถูกหลอมเพียงครั้งเดียว จากนั้นจึงหล่อหรือขึ้นรูปเป็นของแข็งก่อนที่จะทำการตีขึ้นรูปหรือรีดอย่างละเอียดเพื่อให้ได้รูปทรงทางโลหะวิทยาที่เหมาะสม แต่เหล็กกล้า VIM-VAR จะผ่านกระบวนการหลอมบริสุทธิ์อีกสองครั้งภายใต้สุญญากาศ หลังจากหลอมในเตาหลอมไฟฟ้าและผสมโลหะในภาชนะลดคาร์บอนด้วยอาร์กอนและออกซิเจนแล้ว เหล็กกล้าที่จะนำไปหลอมใหม่ในสุญญากาศจะถูกหล่อลงในแม่พิมพ์แท่งโลหะ จากนั้นแท่งโลหะที่แข็งตัวแล้วจะถูกส่งไปยังเตาหลอมเหนี่ยวนำสุญญากาศ กระบวนการหลอมใหม่ในสุญญากาศนี้จะกำจัดสิ่งเจือปนและก๊าซที่ไม่ต้องการออกจากเหล็กกล้า พร้อมทั้งปรับองค์ประกอบทางเคมีให้เหมาะสม

กระบวนการ VIM จะเปลี่ยนแท่งโลหะแข็งเหล่านี้กลับสู่สถานะหลอมเหลวในสภาวะสุญญากาศที่ปราศจากสิ่งปนเปื้อน การหลอมเหลวที่ควบคุมอย่างเข้มงวดนี้มักใช้เวลานานถึง 24 ชั่วโมง ในขณะที่ยังคงอยู่ในสภาวะสุญญากาศ โลหะร้อนจะไหลจากเบ้าหลอมของเตา VIM เข้าสู่แม่พิมพ์อิเล็กโทรดขนาดใหญ่ อิเล็กโทรดทั่วไปมีความสูงประมาณ 15 ฟุต (5 เมตร) และจะมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางต่างๆ กัน อิเล็กโทรดจะแข็งตัวภายใต้สภาวะสุญญากาศ

สำหรับเหล็กกล้า VIM-VAR นั้น พื้นผิวของอิเล็กโทรดที่เย็นตัวแล้วจะต้องถูกขัดเพื่อขจัดความไม่เรียบและสิ่งสกปรกบนพื้นผิวก่อนที่จะทำการหลอมใหม่ในสุญญากาศ จากนั้นจึงนำอิเล็กโทรดที่ขัดแล้วไปวางในเตา VAR ในเตา VAR เหล็กจะค่อยๆ หลอมละลายทีละหยดในห้องสุญญากาศ การหลอมใหม่ด้วยอาร์คสุญญากาศจะช่วยขจัดสิ่งเจือปนที่หลงเหลืออยู่เพื่อให้ได้เหล็กที่สะอาดกว่าและกำจัดก๊าซต่างๆ เช่น ออกซิเจน ไนโตรเจน และไฮโดรเจน การควบคุมอัตราการก่อตัวและการแข็งตัวของหยดเหล่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความสม่ำเสมอขององค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างจุลภาคตลอดทั้งแท่งเหล็ก VIM-VAR ทำให้เหล็กมีความทนทานต่อการแตกหักหรือความล้ามากขึ้น กระบวนการปรับปรุงคุณภาพนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการตอบสนองคุณลักษณะด้านประสิทธิภาพของชิ้นส่วนต่างๆ เช่น เพลาใบพัดเฮลิคอปเตอร์ ตัวกระตุ้นปีกบนเครื่องบินรบ หรือตลับลูกปืนในเครื่องยนต์เจ็ท

สำหรับงานเชิงพาณิชย์หรือทางทหารบางประเภท โลหะผสมเหล็กอาจผ่านกระบวนการหลอมใหม่ในสุญญากาศเพียงครั้งเดียวเท่านั้น ซึ่งก็คือกระบวนการ VAR ตัวอย่างเช่น เหล็กสำหรับตัวถังจรวดเชื้อเพลิงแข็ง ล้อลงจอด หรือเหล็กค้ำยันสำหรับยานรบ โดยทั่วไปแล้วจะผ่านกระบวนการหลอมใหม่ในสุญญากาศเพียงครั้งเดียว

การหลอมใหม่ด้วยอาร์คสุญญากาศยังใช้ในการผลิตไทเทเนียมและโลหะอื่นๆ ที่มีปฏิกิริยาไว หรือที่ต้องการความบริสุทธิ์สูง

• กระบวนการฟลอดิน
• การหลอมใหม่ด้วยอาร์คสุญญากาศ
• เหล็กไฟฟ้า

• JAT Jones, B. Bowman, PA Lefrank, "การผลิตเหล็กด้วยเตาไฟฟ้า" ในหนังสือ The Making, Shaping and Treating of Steel , RJ Fruehan, บรรณาธิการ. 1998, The AISE Steel Foundation: Pittsburgh. หน้า 525–660.
• Thomas Commerford Martinและ Stephen Leidy Coles, The Story of Electricity , นิวยอร์ก 1919, ไม่มี ISBN, บทที่ 13 "เตาไฟฟ้า", สามารถดูได้ในInternet Archive

• การรับรองโรงหล่อแห่งแรกว่าเป็นสถานที่ทางประวัติศาสตร์
• เตาหลอมไฟฟ้าขนาดเล็กแบบทำเองโดยใช้เครื่องเชื่อม (โปรดใช้ความระมัดระวังในการทดลอง!)
• โมดูลเตาหลอมไฟฟ้าแบบอาร์คที่ steeluniversity.orgรวมถึงการจำลองแบบโต้ตอบได้อย่างเต็มรูปแบบ
• แบบจำลองกระบวนการแสดงให้เห็นถึงการทำงานและการควบคุมของเตาหลอมไฟฟ้า (MPC)
• วิดีโอ YouTube แสดงเตาหลอมไฟฟ้าขนาดเล็กในนิวซีแลนด์