Principala caracteristică distinctivă a cuptoarelor cu arc este utilizarea energiei arcului electric pentru a încălzi materialele încărcate la temperaturi peste punctul lor de topire. În funcție de metoda de încălzire, cuptoarele cu arc sunt împărțite în următoarele trei grupe.
- Cuptoare de încălzire directă a materialelor încărcate prin energia arcurilor care ard între fiecare electrod și metal. Acest tip de cuptor este utilizat pentru topirea oțelurilor și aliajelor.
- Cuptoare de încălzire indirectă a materialelor încărcate prin radiația arcurilor care ard între electrozi peste metal și zgură. Aceste cuptoare sunt utilizate pentru topirea metalelor cu un punct de topire relativ scăzut (metale neferoase și aliaje, fontă ductilă etc.). Carcasa acestor cuptoare este echipată cu un dispozitiv de rotație în jurul axei orizontale la un anumit unghi. Electrozii grafitați cu suporturi de electrozi sunt introduși în pereții de capăt ai carcasei.
- Cuptoare de încălzire combinate cu arc închis. Încărcătura încărcată este încălzită de energia arcurilor care ard între electrozi și materialele de sub stratul de încărcare și de căldura degajată în încărcătură de curentul care trece prin ea de la un electrod la altul.
Încălzirea combinată în cuptoare cu arc închis este utilizată pentru procesele mineraloterme, în special pentru producerea feroaliajelor, care necesită temperaturi ridicate pentru reducerea metalelor din oxizi; acestea sunt echipate cu funduri neconductoare. În perioada de dezvoltare a cuptoarelor cu arc, acestea au fost construite cu funduri conductoare. Cu toate acestea, practica a demonstrat caracterul inacceptabil al unei astfel de soluții tehnice, deoarece căptușeala fundului era puternic supraîncălzită și distrusă rapid. În prezent, electrodul de fund este utilizat în cuptoarele cu arc cu plasmă pentru topirea oțelului, cu creuzet ceramic, care funcționează în curent continuu.
Cuptoarele siderurgice moderne cu arc au funduri neconductoare, iar circuitul electric de curent alternativ în acestea este închis între electrozi prin arcuri, metal și zgură. Încălzirea și topirea materialelor care formează încărcătura și zgura se datorează în principal căldurii arcurilor electrice. Partea de căldură eliberată direct în metal și zgură este foarte mică.
Cuptoarele electrice moderne de reducere a minereurilor pentru producția de feroaliaje, fontă brută, carbură de calciu și alte materiale sunt unități combinate care funcționează ca cuptoare cu arc și ca cuptoare cu rezistență. Atunci când blocurile de cărbune sunt utilizate pentru căptușirea fundurilor cuptoarelor pentru feroaliaje, încălzirea acestora prin trecerea curentului electric este nesemnificativă. Spre deosebire de cuptoarele cu arc, în aceste cuptoare siderurgice proporția de putere și, în consecință, căldura degajată în zgură este foarte importantă și uneori depășește puterea degajată în arcuri. Acest lucru se datorează cantității relativ mari de zgură și rezistenței sale electrice ridicate. La scufundări semnificative ale electrozilor în zgură lichidă, aproape toată căldura este eliberată în zgură. Acest principiu este utilizat în cuptoarele de retopire cu electroslag, în care zgura conductoare de electricitate este încălzită până la temperatura de topire a electrodului metalic consumabil.
Cuptoarele cu rezistență sunt utilizate în principal pentru încălzirea metalelor în vederea deformării la cald (forjare, ștanțare, laminare) și a tratamentului termic (călire, recoacere, decarburizare, revenire), precum și în metalurgia metalelor neferoase. În aceste cuptoare, căldura este eliberată în elementele de încălzire amplasate în corpul cuptorului. Elementele de încălzire sunt realizate din sârmă sau bandă din aliaje cu rezistență ohmică ridicată.
Cuptoarele cu rezistență pentru fabricarea oțelului au fost create pentru prima dată de oamenii de știință ruși Steinberg și Gramolin. Aceste cuptoare nu s-au răspândit din cauza calității scăzute a electrozilor de carbon, a consumului crescut de energie electrică și a productivității scăzute.
Cu toate acestea, principiul încălzirii electrice cu ajutorul elementelor grafitizate este utilizat pe scară largă în prezent, în special pentru încălzirea căptușelii camerelor de vid ale aspiratoarelor discontinue și circulante.
În cuptoarele cu inducție, căldura este eliberată în metal datorită curenților electromagnetici de inducție rezultați.
În cuptoarele cu fascicul de electroni și cu plasmă, căldura este eliberată în metal sub influența, respectiv, a unui fascicul de electroni de mare putere de la un catod incandescent în vid profund și a unui fascicul de plasmă de la un plasmatron.
