Quy trình sản xuất thép

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC TIỂU LUẬN MÔN HỌC HÓA KỸ THUẬT ĐỀ TÀI : QUY TRÌNH SẢN XUẤT THÉP Người thực hiện : Nguyễn Thị Quyên MSSV: 10334251 Lớp: ĐHPT6LT Người hướng dẫn : TS. Đặng Kim Triết Thành phố Hồ Chí Minh - 2011 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC TIỂU LUẬN MÔN HỌC HÓA KỸ THUẬT ĐỀ TÀI : QUY TRÌNH SẢN XUẤT THÉP Người thực hiện : Nguyễn Thị Quyên MSSV: 10334251 Lớp: ĐHPT6LT Người hướng dẫn : TS. Đặng Kim Triết Thành phố Hồ Chí Minh - 2011 MỤC LỤC Lời cảm ơn Lời mở đầu CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 1 1.1. Giới thiệu 2 1.2. Các loại thép 4 1.2.1. Thép cacbon 4 1.2.2. Thép hợp kim 4 CHƯƠNG 2 : QUI TRÌNH SẢN XUẤT THÉP 6 2.1. Nguyên liệu 7 2.1.1. Quặng sắt 7 2.1.2.Than cốc 8 2.1.2. Chất trợ dung 8 2.2. Chuẩn bị của nguyên liệu nạp vào lò cao 8 2.3. Sản xuất kim loại gang lỏng 10 2.4. Sản xuất thép thô 12 2.5. Luyện thép thứ cấp 14 2.6. Các quá trình hóa lí trong luyện thép 15 2.7. Các phương pháp tạo hình 16 2.7.1. Đúc kim loại 16 2.7.2. Gia công biến dạng kim loại 18 2.7.2.1. Cán kim loại 19 2.7.2.2. Kéo kim loại 19 2.7.2.3. Ép chảy kim loại 20 2.7.2.4. Rèn kim loại 20 2.7.2. Dập kim loại 21 2.8. Hàn kim loại 22 2.9. Luyện kim bột 23 CHƯƠNG 3 : TRAO ĐỔI VÀ NHẬN XÉT 25 Tài liệu tham khảo 27 Danh mục hình 28 Câu hỏi trắc nghiệm tham khảo 29 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành bài tiểu luận này, ngoài sự cố gắng của mình, em xin biết ơn Thầy Đặng Kim Triết, là giáo viên hướng dẫn bộ môn hóa kỹ thuật, đã giúp em có nhiều kiến thức trong bộ môn này. Chúng em cũng xin gởi lời cám ơn đến các bậc giáo sư tiến sĩ và những tác giả đã soạn thảo ra những tài liệu hay bổ ích đã cung cấp thêm kiến thức cho chúng em. Và cũng xin gởi lời cám ơn đến tất cả các bạn đã tham gia đóng góp ý kiến cho bài tiểu luận này. LỜI MỞ ĐẦU Hóa kỹ thuật là môn khoa học về kỹ thuật và quy trình sản xuất các loại nguyên liệu và sản phẩm kỹ thuật cao trong ngành hóa học. Như vậy, hóa kỹ thuật bao gồm các phương pháp sản xuất, qui trình công nghệ, những biến đổi hóa học trong quá trình sản xuất. Với đề tài QUI TRÌNH SẢN XUẤT THÉP mà em chọn biên tập, là một phần trong “ Kỹ thuật sản xuất một số kim loại”, đã được nêu trong môn học Hóa kỹ thuật Đề tài này được phẩn ra 3 phần chính: Chương 1: Tổng quan về nghành sản xuất thép. Chương 2: Qui trình sản xuất thép Chương 3: Nhận xét và trao đổi Mặc dù có nhiều có gắng để thực hiện đề tài này nhưng trước thế giới kiến thức luôn được cập nhập của nhân loại trong bộ môn hóa kỹ thuật, chắc chắn sinh viên chúng em không trách khỏi sai sót. Xin chân thành cảm ơn những lời động viên, góp ý của các bạn và các Thầy Cô. Xin Cám ơn CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN Về ngành sản xuất thép 1.1. Giới thiệu.[1] Thép do có tính chất đa năng và khả năng tái chế, là vật liệu cơ bản cho sự phát triển bền vững trong xã hội công nghiệp hiện đại. Nó thu hút dải rộng người dùng trong hầu hết các thị phần công nghiệp quan trọng, như sản xuất thiết bị và máy, xây dựng cầu, xây dựng nhà khung thép, năng lượng và kỹ thuật môi trường, giao thông và công nghiệp bao gói, và những phần nêu trên chỉ chiếm một phần nhỏ trong ứng dụng của thép. Cấp độ sản xuất thép và ứng dụng thép của một quốc gia hay vùng miền phụ thuộc vào phát triển con người và phát triển kinh tế- kỹ thuật của quốc gia. Trong giai đoạn từ 1900 đến 2005, sản lượng thép thô tăng từ 40 triệu tấn tới trên 1.1 tỉ tấn. Nước Đức xếp hạng thứ 6 và hàng năm sản xuất khoảng 44.7 triệu tấn trong năm 2005, trong khi đó nền kinh tế EU đứng thứ 2 thế giới về sản lượng thép thô cho đến năm 2002 Trung Quốc chiếm vị trí số 1 năm 2003, Thép vẫn là, và sẽ tiếp tục là số một của thế kỉ này với hiệu năng/giá tốt nhất Hiện nay, trên thế giới, thép được sản xuất bằng hai công nghệ chính : Công nghệ lò cao - lò chuyển thổi ô xy - đúc liên tục Công nghệ lò điện hồ quang - đúc liên tục Ngoài hai công nghệ chính nêu trên, có hai công nghệ mới phát triển là Hoàn nguyên nấu chảy - luyện thép lò chuyển – đúc liên tục Hoàn nguyên trực tiếp - luyện thép lò điện – đúc liên tục. Tuy nhiên, hai công nghệ mới này mới triển khai ở một số nước như Ấn Độ, Iran, Venezuela … Sản lượng của các công nghệ này còn rất nhỏ, chỉ chiếm khoảng 5% tổng sản lượng thép của thế giới (năm 2005 tổng sản lượng sắt hoàn nguyên nấu chảy và hoàn nguyên trực tiếp đạt 55,4 triệu tấn). Ngành công nghiệp thép Việt Nam được bắt đầu từ năm 1959 bằng việc xây dựng Khu gang thép Thái Nguyên, nay là Công ty gang thép Thái Nguyên, do Cộng hoà nhân dân Trung Hoa giúp đỡ với công suất thiết kế 100.000 tấn/năm. Tiếp đó, nhà máy Luyện cán thép Gia Sàng cũng được khởi công xây dựng vào năm 1972 với sự giúp đỡ của CHDC Đức có công suất thiết kế 50.000 tấn/năm. Sau khi đất nước thống nhất năm 1975, Công ty Thép Miền nam đã tiếp quản các cơ sở luyện kim nhỏ của chế độ cũ để lại với tổng công suất khoảng 80.000 tấn/năm. Từ năm 1992 trở lại đây, ngành thép Việt Nam đã được trang bị một loạt lò thùng tinh luyện và máy đúc liên tục đã làm cho chất lượng và năng suất thép thỏi được cải thiện rõ rệt. Từ năm 1994, một loạt các nhà máy liên doanh với nước ngoài được xây dựng và đi vào sản xuất. Sau đó nhiều nhà máy của các doanh nghiệp trong và ngoài quốc doanh ra đời. Ngành công nghiệp thép Việt Nam đã có thể sản xuất được thép tròn dài, thép hình nhỏ, thép ống hàn và bắt đầu sản xuất thép tấm cán nguội. Các nhà máy sản xuất thép của nước ta hiện nay tập trung chủ yếu ở Miền Bắc và Miền Nam. Ở Miền Bắc trên các tỉnh Thái Nguyên, Hải Phòng, Hưng Yên, Bắc Ninh. Ở Miền Nam tại thành phố Hồ Chí Minh, Đồng Nai và Bà Rịa-Vũng Tàu. Trong tương lai, một số nhà máy luyện kim liên hợp sẽ được xây dựng ở Miền Trung như nhà máy luyện kim liên hợp 4,5 triệu tấn/năm ở Hà Tĩnh và Dung Quất, Quảng Ngãi. Trong những năm gần đây ngành thép Việt Nam đã có tốc độ tăng trưởng cao, trên 18%/năm. Năm 2006 Việt nam đã sản xuất được 4.743.000 tấn thép bao gồm thép thanh, thép dây, thép hình nhỏ, thép tấm lá cán nguội, thép ống hàn và thép tấm mạ các loại, đáp ứng được gần 66% nhu cầu thép của đất nước. Sản lượng phôi thép năm 2006 đạt khoảng 1.100.000 tấn, đáp ứng được 33,4% nhu cầu phôi của cả nước. Sản lượng phôi thép của nước ta, theo số liệu của Hiệp hội thép Việt nam, trong những năm gần đây được nêu trong hình 1. Hình 1. Sản lượng thép phôi của Việt nam Tuy nhiên, sự phát triển của ngành công nghiệp thép Việt Nam vẫn đang mất cân đối giữa các khâu luyện gang, luyện thép và cán thép. Ở Việt nam, phần lớn thép được sản xuất bằng công nghệ lò điện hồ quang – đúc liên tục. Ngành sản xuất thép của Việt nam bắt đầu bằng 2 lò mactanh 50 tấn/mẻ tại Công ty gang thép Thái Nguyên và 2 lò BOF 5 tấn/mẻ tại nhà máy Luyện cán thép Gia Sàng. Sau một số năm vận hành, Công ty đã chuyển sang lò điện hồ quang. Hiện tại, ngành thép Việt nam sử dụng 100% công nghệ lò điện. Điều này xuất phát từ điều kiện thiếu gang lỏng của nước ta. Gần đây nhiều nhà máy sản xuất phôi thép đã được xây dựng và đi vào hoạt động như Hoà Phát, Đình Vũ, Lương Tài, Vạn Lợi … Các lò điện sản xuất thép của Việt nam hiện rất nhỏ, trừ nhà máy thép Phú Mỹ được trang bị lò điện hồ quang kiểu DANARC 70 tấn/mẻ mới được đưa vào vận hành. Các lò điện này đã áp dụng một số tiến bộ kỹ thuật như phun ô xy và than vào tạo xỉ bọt, dùng biến thế siêu cao công suất, sử dụng các loại vật liệu chịu lửa siêu bền, ra thép đáy lệch tâm … Trong thời gian tới, ngành thép sẽ có những lò chuyển thổi ô xy 25 T, 50 T và đặc biệt khi xây dựng các nhà máy luyện kim liên hợp sẽ có lò chuyển thổi ô xy 200 T. 1.2. Các loại thép.[2] Thép gồm hai nhóm lớn: thép cacbon và thép hợp kim. 1.2.1. Thép cacbon. Chỉ chứa những tạp chất thông thường mà quá trình luyện để lại trong thép với tổng lượng thấp, không quá 2%. Tính chất của thép cacbon do hàm lượng cacbon quyết định. Về mặt công dụng được phân loại như sau: Thép kết cấu: (thép xây dựng và chế tạo máy) chứa từ 0.1% đến 0.7% C. Thép dụng cụ: chứa hơn 0.7% C, rất cứng, dùng làm dao tiện, dao bao, mũi khoan, lưỡi dao cạo, dụng cụ mổ xẻ… 1.2.2. Thép hợp kim. Là thép trong khi luyện được pha thêm những nguyên tố kim loại đặc biệt gọi là nguyên tố kết hợp như Si, Mn, Cr, Ni, Mo, W… để nâng cao rõ rệt các cơ tính và các tính chất khác nhau như không rỉ, chịu nóng, chịu axit… CHƯƠNG 2 : Qui trình sản xuất thép 2.1. Nguyên liệu.[3] Nguyên liệu để sản xuất gang lò cao bao gồm: quặng sắt, than cốc, chất trợ dung. 2.1.1. Quặng sắt. Quặng sắt chứa hai thành phần chủ yếu: các hợp chất hóa học của sắt, các hợp chất của một số kim loại khác nhỏ hơn như hợp chất của silic, mangan, canxi. Ngoài ra trong quặng sắt còn chứa hợp chất với hàm lượng rất nhỏ của một số nguyên tố khác như lưu huỳnh, phôtpho, kẽm, asen… Lưu huỳnh trong quặng sắt thường gặp ở dạng Ca3(PO4)3. Phôtpho cũng rất có hại cho chất lượng của thép, làm thép bị ăn mòn ở nhiệt độ thường. Các nguyên tố kim loại khác( như Cu, Ti, Cr, Mn, V) làm thay đổi tính chất cơ lí của thép. Các quặng sắt có ý nghĩa để làm nguyên liệu luyện gang, thép gồm có: Quặng sắt từ: Trong quặng này sắt ở dạng oxit sắt từ Fe3O4. Đây là quặng giàu sắt. Quặng sắt từ giàu chứa từ 50 – 70% sắt. Nó có từ tính rất mạnh. Quặng sắt đỏ (hay gọi là hematit): Trong quặng này sắt ở dạng oxit sắt (III) không ngậm nước (Fe2O3). Hàm lượng sắt trong hematit 51 – 66%; hàm lượng S và P trong quặng không lớn. Quặng sắt nâu. Trong quặng này sắt ở dạng oxit sắt (III) ngậm nước (m Fe2O3.nH2O). Trong quặng này sắt nâu thường chứa photpho. Quặng nâu dễ bị khử hơn quặng sắt từ và quặng sắt đỏ. Hàm lượng Fe trong quặng sắt nâu dao động trong khoảng 37 – 55%. Quặng cacbonat (hay còn gọi là xederit) : trong quặng này, sắt chủ yếu ở dạng FeCO3. Hàm lượng sắt thấp chỉ dao động trong khoảng 30 – 40%. Loại quặng này ít được sử dụng. Ngoài các quặng sắt, người ta còn sử dụng các loại xỉ chứa nhiều các hợp chất sắt. Quặng mangan: loại quặng này mangan thường ở dạng MnO2, Mn2O3, MnCO3. Quặng trước khi đưa vào lò luyện gang phải qua một số quá trinh gia công như đập nghiền đến cỡ hạt từ 30 đến 80mm, sau đó qua quá trình thêu kết để vật liệu được trở nên xốp do thoát bớt hơi nước, CO2 và một phần hợp chất của lưu huỳnh bị cháy làm cho vật liệu có tính chất hóa lí thuận lợi cho quá trình chuyển quặng thành gang. 2.1.2. Than cốc ( hay than antraxit, than gỗ). Có kích thước hạt thường lớn hơn quặng, đưa vào lò đồng thời với quặng, hoặc đưa vào riêng lẻ những vẫn từ miệng lò, nhiệm vụ chính của than là: Cháy để cung cấp nhiệt, để tiến hành các phản ứng như oxi hóa và để làm nóng chảy các chất. Khử oxy của các oxit trong quặng chủ yếu là của sắt oxit. Một phần C hòa tan vào sắt, tạo thành hợp kim gọi là gang. 2.2.3. Chất trợ dung. Ngoài các oxit kim loại, quặng sắt còn chứa bẩn quặng là SiO2, Al2O3, CaO…Các bẩn quặng riêng lẻ có nhiệt độ nóng chảy rất cao(SiO2: 1625oC, Al2O3: 2050 oC, CaO: 2370 oC). Trong lò cao, nhiệt độ cao nhất ở mắt gió là 1800 oC, thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của các hợp chất trên, cho nên cần đưa vào lò các chất có khả năng làm giảm nhiệt độ nóng chảy của các oxit trên, chất đó gọi là chất trợ dung. Khi đưa chất trợ dung vào theo tỉ lệ nào đó nhiệt độ sẽ giảm xuống. Ví dụ hỗn hợp gồm 47.3% SiO2 + 18.6% Al2O3 + 31.1% CaO, bắt đầu nóng chảy ở 1299 oC và đến 1400 oC thì chảy lỏng. Nếu đưa vào tỉ lệ Cao/ SiO2 thích hợp có thể khử được S có trong than và quặng. 2.2. Chuẩn bị của nguyên liệu nạp vào lò cao.[4] Một khía cạnh quan trọng của quá trình lò cao là sự chuẩn bị nguyên liệu nạp, để đảm bảo dòng khí chạy quá cột liệu. Quặng sắt được nạp ở dạng cục, thêu kết và vê viên. Quặng cục là quặng khoáng tự nhiên được đập và sàng theo một kích thước nhất định trước khi chúng được sử dụng. Tuy nhiên, từ kết quả của quá trình chuẩn bị và làm giàu cho khoáng quặng sắt để làm tăng hàm lượng sắt, quặng hạt mịn sẽ tích lúy lũy tăng dần và chúng phải qua xử lý tạo cục. Qúa trình này được thực hiện bằng thêu kết hoặc vê viên. Quá trình vê viên bao gồm sự tạo thành của quặng mịn và quặng cô có kích thước dưới 1mm thành quặng viên có đường kính 10 đến 15mm. Để làm được thế, hỗn hợp quặng được tạo ẩm và thêm các phụ gia kết dính. Quặng viên “ tươi” sau đó được tạo thành chong chóng quay hoặc đĩa quay. Quặng viên tươi được làm khô và đóng rắn ở nhiệt độ trên 1000 oC. Qúa trình này được thực hiện trong lò đứng hoặc lò quay hoặc lò chuyển động. Thêu kết ( tạo cục) được thực hiện các sàn thêu kết ( nhà máy thêu kết), ở đó các sàn với kích thước rộng hơn 4m và dài hơn 100m where. Quá trình thêu kết gồm có nạp hỗn hợp quặng mịn (quặng cám) với vụ coke, trợ dung, từ các hồi liệu nhà máy và quặng hồi liệu cám từ ghi liệu tuần hoàn hoặc sàn thêu kết, và đốt cháy hàm lượng vụn coke trên bề mặt ngọn lửa khí bởi 1 lò đốt mồi. Luồng khí hoặc không khí bị hút từ mặt đỉnh xuống đáy qua hỗn hợp liệu. Ngọn lửa trước như thế sẽ chạy qua hết lớp liệu dày khoảng 500mm trong suốt chiều dài sàn thêu kết và tạo cục cho hỗn hợp thành cục quặng thô. Nhà máy thêu kết được đặt gần lò cao trên hệ thống nhà máy sản xuất thép. Nhà máy vê viên và thêu kết có thể sản xuất 6 triệu tấn quặng viên và thêu kết trong 1 năm. Tất cả các chất mang quặng đều có chứa oxy, chúng phải được khử bỏ qua quá trình hoàn nguyên trong quá trình lò cao. Để thực hiện điều đó, cacbon được sử dụng. Chất cacbon quan trọng nhất là coke lò cao, mà ngày nay được sản xuất trong các nhà máy coke hóa hiện đại, môi trường thân thiện. Qúa trình coke hóa ( coking) là quá trình nung nhiệt than trong buồng coke yếm khí, trong quá trình tăng nhiệt độ nung các chất bốc như khí lò coke, H2S VÀ NH3 được thải ra và tái chế cho các mục đích sử dụng khác. Hình 2 : Mô hình nguyên liệu được đưa vào lò. Hình 2. Mô hình các công đoạn sản xuất thép. 2.3. Sản xuất kim loại (gang) lỏng.[5] Khí nóng hay khi thổi có nhiệt độ khoảng 1200 oC được thổi qua hệ thống dẫn vào phần dưới của lò cao để tạo khí hoàn nguyên. Cacbon trong coke vùng này sẽ hóa khi do bị oxy hóa và tạo khí hoàn nguyên (CO), quá trình cháy tạo nhiệt ở đây lên đến 2200 oC. Khí tạo thành chạy lên trên, liên kết với Oxy, hay hoàn nguyên quặng. Khí chạy lên trên sẽ nung nóng nguyên liệu. Một phần nhỏ cacbon tan vào gang, làm chảy nhiệt độ chảy lỏng của kim loại lỏng. Các nguyên tố lẫn trong nguyên liệu nạp tạo thành xỉ lỏng và xỉ được tập hợp ở vùng dưới lò cao (đáy) và tháo ra ở vùng dưới lò với nhiệt độ khoảng 1500 oC qua lỗ tháo. Kim loại lỏng và xỉ được tách bằng hệ thống dẫn lót gạch chịu lửa và dẫn đến lò chứa kim loại lỏng và lò chứa xỉ lỏng tương ứng. Để tối ưu hóa quá trình và giảm chi phí sản xuất, chất mang cacbon như than, dầu hoặc các chất thải nhựa dẻo được phun vào làm chất thay thế coke qua hệ thống tuyển. Hoạt động của lò cao không có coke là không thể được. Coke được duy trì trong làm chất tạo cấu trúc cứng trong các vùng của lò cao khi quặng biến mềm hoặc chảy lỏng, nhờ đó nó đảm bảo khí chạy thông suốt và coke làm nhiệm vụ tạo cấu trúc nâng đỡ cột liệu rắn. Các quá trình được phát triển, mặc dù hòan nguyên quặng không sử dụng coke. Chúng được gom nhóm theo thuật ngữ “ hoàn nguyên trực tiếp” và “ hoàn nguyên nóng chảy”. Hoàn nguyên trực tiếp không tạo ra kim loại lỏng, nó hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn so với quá trình lò cao, Chỉ có oxy được tách khỏi quặng, và các phần tử đất chảy trong quặng vẫn được duy trì trong các sản phẩm hoàn nguyên. Trong hầu hết quá trình hoàn nguyên trực tiếp khí hoàn nguyên được sản sinh bằng cách chuyển hóa khí thành H2 và CO. Sản phẩm hoàn nguyên được nạp trực tiếp vào lò điện hồ quang Quá trình hoàn nguyên nóng chảy hoạt động qua hai giai đoạn. Đầu tiên tất cả quặng được hoàn nguyên thành sắt xốp, và sau đó được chuyển thành kim lỏng, tương tự quá trình lò cao, các nhiên liệu là vào than và Oxy. Phương pháp hoàn nguyên nóng chảy, chỉ có công nghệ corex được sử dụng trong công nghiệp. Vì nhiều lí do về hiệu quả chi phí, cả hai quá trình bị ràng buộc theo các vùng nhất định và cấu hình nhà máy cho thấy còn lâu nữa chúng ta mới có sản lượng như lò cao. Lò cao sản lượng lớn (đáy có đường kính khoảng 15m, dung tích khoảng 6000 m3) sản xuất khoảng 12000 tấn kim loại một ngày hoặc 4 triệu tấn năm. Nghĩa là để lò cao hoạt động được như vậy, cần có lượng vật liệu trung bình mỗi ngày là 19200 tấn quặng sắt, 4000 tấn quặng coke, 1750 tấn than bột, 11 triệu m3 khí thổi được nung nóng đến nhiệt độ 1200oC. Và lượng xỉ tích lũy mỗi ngày khoảng 3300 tấn, chúng được sử dụng làm vật liệu xây dựng trong công nghiệp xi măng và xây dựng đường xá, như vậy khoảng 17 triệu m3 khí, sau khi được làm sạch, được sử dụng nhờ nhiệt năng của nó. Thời gian hoạt động( đời lò), nghĩa là thời gian trong suốt thời hoạt động cho đến khi lớp lót chịu lửa được thay thế hoàn toàn, ngày nay vào khoảng 15 – 20 năm. 2.4. Sản xuất thép thô.[6] Kim loại lỏng có chứa hàm lượng lớn các chất như C, Si, S và P. Chúng sẽ được khử trong quá trình luyện thép lò thổi Oxy để luyện thép thô. Từ kim loại lỏng thành thép thô. Các tạp chất được Oxy hóa trong lò chuyển oxy thổi đỉnh, ống thổi Oxy được làm nguội bằng nước. Một lượng nhất định thép phế, chiếm 25 % tổng lượng liệu nạp, được thêm vào làm phụ gia làm nguội, do quá trình Oxy hóa sinh ra lượng nhiệt rất lớn Lò chuyển có thể chứa đến 400 tấn thép thô. Ngoài kim loại lỏng và thép phế, đá vôi được sử dụng với mục đích tạo xỉ và cùng các chất hợp kim hóa. Qúa trình thổi luyện kéo dài khoảng 20 phút. Ngày nay bên cạnh việc thổi Oxy nguyên chất ở đỉnh, người ta sử dụng công nghệ thổi khí trơ hoặc Oxy ở đáy để tăng cường khuấy trộn cường hóa quá trình. Thép phế - lưu trình lò điện hồ quang . Sự gia tăng tầm quan trọng của lưu trình được chú trọng để tái sử dụng thép phế là vì lí do sử dụng tối ưu nguyên liệu thô và bảo vệ môi trường. Tái chế thép là vì nó đem lại tính thực tế về khía cạnh kinh tế. Việc sử dụng các thiết bị nấu chảy lò điện hồ quang là vì hồ quang chuyển năng lượng điện thành nhiệt năng có hiệu suất cao và mật độ năng lượng lớn. Dòng điện không thể đơn giản lấy từ các hệ thống công cộng. Bằng việc sử dụng máy biến thế, để chuyển dòng điện có điện thế cao thành dòng điện có thế thấp (600 đến 1000V) dòng cao (55 đến 78kA). Tham số quan trọng nhất của 1 lò hồ quang là năng lượng riêng của biến thế theo quan hệ với 1 tấn liệu nạp, theo đó giá trị tương ứng đã đạt được lên đến 1000kVA. Điện cực Graphit dẫn dòng điện và tạo hồ quang cho liệu kim loại. Các phần tử cấu trúc chính của lò hồ quang là vỏ lò với hệ thống tháo ở đáy lệch tâm và cửa thao tác, vòm di chuyển cùng các điện cực, và cơ cấu nghiêng lò. Vỏ lò có lớp gạch chịu lửa.  Trọng lượng mẻ thép lò hồ quang ngày nay có thể lên đến 200 tấn, với sản lượng hàng năm khoảng 1,5 triệu tấn. Để nạp liệu cho lò, mái lò được nâng lên và quay theo 1 hướng. Thép phế được chuyển bằng boongke lớn phía trên đỉnh và đổ vào miệng lò. Miệng lò được chuyển trở lại và điện cực di chuyển xuống thấp, tạo mồi lửa hồ quang lên thép phế nguội. Trong suốt quá trình nấu chảy, nhiệt độ hồ quang đạt tới 3500°C, và thép trong bể lò đạt tới 1800°C. Nhiệt độ cao cũng cho phép hòa tan chất khó nóng chảy trong thép phế. Để cường hóa quá trình nấu chảy sử dụng quá trình phun thổi Oxy hoặc hỗn hợp khí nhiên liệu. Một khi đạt yêu cầu về thành phần hóa học và nhiệt độ, lò sẽ được nghiêng để tháo thép lỏng ra lò chứa. Lò điện hồ quang có thể sản xuất mác thép bất kì, hoàn toàn không phụ thuộc liệu nạp (thép phế, kim loại lỏng, cũng như kết hợp của chúng) . Ngày nay, thép thô được sản xuất không chỉ trong lò hồ quang xoay chiều, được hoạt động với ba điện cực, mà còn được sản xuất bằng lò hồ quang 1 chiều với chỉ 1 điện cực.  Hình 3: Cấu tạo tổng thể của lò điện hồ quang 1) Vòi phun oxy 2)Điện cực grafit 3)Ống hút khói bụi 4)Nắp lò 5)Vỏ lò bằng thép 6)Cửa thao tác 7)Thiết bị dịch chuyển vỏ lò 9) Bộ phận dẫnđộng quay lò 10)Đ ế tựa bộphận dịch lò 11) Thiết bị quay nắp lò 13) Bộ phận quay khung lò 14) Quạt thông khí 1