图6 160吨EBT电炉通电期间炉底(炉底向上50 mm)与表层(钢水液面向下50 mm)的平均温度梯度
在SeAH钢厂 EMS测试期间，平均电能节约约3%，吹氧减少7%。通过多消耗氧气使用化学能，结果等效节能约为4%，如图7所示。通电时间可以减少4-5%，电弧稳定，钢水熔池表面过热度低，电耗低，电极消耗降低3-4%。
图7 使用ArcSave对电能消耗的影响(a)；对通电时间的影响(b)
减少炉底结壳和操作上的益处如前一节所讨论的，SeAH钢厂安装ArcSave的主要目标之一是解决炉底结壳问题。用激光测距仪测量炉底结壳厚度，比较使用EMS和参考试验不使用EMS时的结壳厚度的变化。图8给出了炉内结壳轮廓总体示意图，结壳厚度从无EMS时的700 - 1000mm减少到使用EMS时的200mm。结壳厚度的减少在某种程度上是依赖于EMS的运行功率，就目前的情况而言，1400安培的EMS电流对于减少结壳的形成更为有效。
图8 炉底结壳变化说明：厚度从700 - 1000mm(无EMS)减少到100 - 200mm(有EMS)
EMS去除炉底结壳的机理可能是炉底钢水相对温度的升高和熔池内钢水对流作用。高熔点高密度的FeCr铬铁意味着它倾向于停留在炉底，炉底附近的钢水温度相对较低，因此在没有搅拌的情况下溶解沉底的铁合金就会有问题。同时发现，铬铁添加量越高，出钢时间越短，结壳形成的问题越严重。未熔铬铁在炉底的堆积是结壳形成的主要原因。Argyropoulos和Guthrie模拟了温度和搅拌对球形铬铁颗粒溶解时间的影响。[6]根据报道，粒度为20cm铬铁的溶解时间在1570℃温度条件下需要950秒，在1600℃需要约90秒，在1620℃需要约50秒。[6]如图6所示，通电期间，使用EMS的炉底附近的钢水温度提高了约50-100°C。熔池底部钢水温度的相应升高缩短了添加的铬铁熔化时间。也有报道称，在固定熔池温度(1600℃)下，熔池钢水以0.3 m/s的滑移速度搅拌，可将铬铁溶解时间缩短至无搅拌(仅自然对流)情况下的四分之一。[6] 这意味着温度均质化和熔池的强制对流将有助于FeCr合金和大块废钢的熔化。即使在使用长槽出钢的电炉中生产不锈钢，使用EMS对结壳的去除的积极作用也得到了证实。
SeAH电炉中结壳厚度的减少带来以下操作生产上的效益：
•更容易使用废钢料篮加料。
•更好的熔池液位控制。
•增加废钢加入量或提高出钢钢水吨位。
•更高的出钢钢水重量命中率。
•减少下炉壳耐材的维护工作。
•更高的废钢和铁合金收得率。
•连续一致的电炉操作。
•提高了产能。
熔池表面温度降低和节约耐火材料在SeAH钢厂 20个月的EMS运行表明，与没有EMS的情况相比，熔池搅拌使热修耐火材料消耗减少45%，冷修耐火材料消耗减少9%。在通电过程中，EMS搅拌降低了熔池表面温度，这可能是节约耐火材料的主要原因，因为耐火材料的最严重损害发生在渣线区，特别是在热点区域。降低耐火材料磨损的另一个因素是使用EMS后出钢温度的降低，不锈钢等级的平均出钢温度从1680℃低到1660℃，工具钢的平均出钢温度从1630℃低到1610℃如图9所示。应该记住，在电弧炉中测量出的出钢温度下降20-30℃可以分为两部分：第一部分降低了15℃左右的出钢温度不会影响钢包抵达精炼炉位置时候的钢水温度，因为熔池中钢水温度差减小，进入到钢包中的钢水平均温度并没有降低。在无搅拌情况下，一般来说，熔池表面附近钢水温度更高，所测得的温度往往不能代表整个熔池的平均温度。第二部分5-15℃将是出钢包内绝对出钢温度的降低。20-30℃出钢温度降低，一定会降低耐火材料的磨损。EMS搅拌第三个优点是减少结壳的形成，更少结壳问题导致更少的炉底维护工作，同时能够保持炉内钢水一致的液面控制。结果表明，EMS对炉壁耐火材料有积极的影响，降低了炉体耐火材料的维护成本。
图9 使用ArcSave对不锈钢生产出钢温度(a)和电极消耗(b)降低的影响
工艺可靠性和安全性安全性和可靠性一直是电炉运行的重要问题。如前面章节所述，EMS对电弧炉工艺的积极影响对提高工艺可靠性有着重大影响。大块废钢和铬铁的快速熔化使熔池的化学成分和温度快速均匀化，保证了出钢的目标钢水重量和温度。在熔池中搅拌可以减少碳的沸腾。整个熔池内均匀的温度提供了出钢的稳定性，减少了出钢故障造成的推迟。此外，熔池中温度分层现象的消除明显降低了出钢温度，结果表明，使用EMS可以在不改变LF到达温度的情况下使出钢温度降低15 ~ 20℃。在未搅拌的炉号情况下，一般来说，钢水在熔池表面附近更热，所测得的温度往往不能代表整个熔池的平均温度。
结论EMS搅拌改善了电炉过程中的传热传质，降低了能量和电极消耗，同时提高了操作的可靠性和安全性。现场工业生产试验结果表明，使用EMS促进了废钢和铬铁合金的熔化，有效地降低了炉底结壳的形成。熔池内钢水温度更加均匀，目标出钢温度控制更精确，使下道VOD的操作更加顺畅。短的出钢时间和稳定的电炉操作也提高了生产率。使用EMS获得的工艺效益如表2所示。
表2 SeAH钢厂安装EMS后的工艺改进
