Un horno de arco, también conocido como horno de arco eléctrico (EAF), es una instalación que utiliza un arco eléctrico para calentar materiales, generalmente metales, hasta el punto de fusión. Un horno de arco típico funde el material, o «carga», como se le conoce, pasando una corriente eléctrica a través de la carga a través de un conjunto de electrodos. Una combinación del calor generado por el paso de la corriente y el arco en la superficie de carga derrite el material. Los EAF se encuentran en laboratorios de investigación y prótesis dentales, fundiciones de hierro fundido y plantas de producción de acero y pueden tener capacidades internas que van desde un par de libras hasta 400 toneladas o más. Los hornos de arco tienen varias ventajas distintas sobre otros tipos de hornos.
Un horno de arco eléctrico consiste típicamente en una carcasa con paredes laterales y un recipiente abombado en la parte inferior. Una sección de techo retráctil, a través de la cual se bajan los electrodos de grafito, cubre el horno. La sección del cuenco de la cáscara está revestida con una capa de material refractario conocido como hogar. El grifo o pico que se usa para drenar el metal fundido está montado en el costado de la carcasa o en el fondo del recipiente. Los electrodos son generalmente de sección transversal redonda y están formados por secciones roscadas que permiten agregar nuevas secciones a medida que el electrodo se quema.
Se pueden usar fuentes de energía de corriente alterna (CA) o de corriente continua (CC) en un horno de arco. El horno de arco de una planta de acero promedio opera con un suministro de 400 a 900 voltios a 44,000 amperios o más suministrados por transformadores con clasificaciones de aproximadamente 60,000,000 voltios-amperios (60 MVA). Un horno de arco de este tipo puede producir aproximadamente 80 toneladas de acero fundido por hora. Los hornos de arco varían en tamaño, desde pequeñas unidades utilizadas en laboratorios de investigación que contienen alrededor de una libra de carga hasta enormes instalaciones de plantas de acero capaces de derretir cientos de toneladas de material. El más grande de estos hornos tiene capacidades superiores a 300 toneladas y utiliza fuentes de alimentación de 300 MVA o más.
El proceso de fusión del arco es bastante simple. Una vez que el recipiente o la solera del horno se ha llenado con materia prima, los electrodos se bajan hasta que entran en contacto con la carga. Luego se aplica la corriente eléctrica, generalmente a voltajes más bajos para iniciar el proceso. El flujo de corriente a través de la carga junto con la energía radiante del arco eleva el calor a cargo hasta un punto en el que se derrite. Una vez que la carga se ha derretido por completo, se comprueba su temperatura y composición química mediante sondas o lanzas remotas; si todo es correcto, el metal fundido se puede golpear o verter.
Las materias primas utilizadas en los hornos a menudo se complementan con la adición de arrabio, cal quemada y dolomita. Estos aditivos promueven el equilibrio químico correcto en el acero fundido y forman escoria superficial que hace flotar las impurezas y aísla la carga. Las instalaciones de hornos de arco ofrecen mucha más flexibilidad que otros tipos de hornos; pueden utilizar un suministro exclusivo de material de desecho y su producción puede variar para adaptarse a la demanda. Los hornos de arco también pueden apagarse y reiniciarse rápidamente, lo que no es el caso de los altos hornos. También son más baratos de instalar y usan menos energía para operar por tonelada de producto terminado.