Kaarahi, tuntud ka kui elektrikaarahi (EAF), on seade, mis kasutab materjalide, tavaliselt metallide, kuumutamiseks sulamistemperatuurini elektrikaare. Tüüpiline kaareahi sulatab materjali ehk “laengu”, juhtides elektroodide komplekti kaudu laengut läbi elektrivoolu. Voolu läbimisel tekkiva soojuse ja laengu pinnal tekkiva kaare kombinatsioon sulatab materjali. EAF-e leidub uurimis- ja hambaproteeside laborites, malmivalukodades ja terasetootmisettevõtetes ning nende sisemine võimsus võib ulatuda paarist naelast kuni 400 tonnini või rohkem. Kaarahjudel on teiste ahjutüüpide ees mitmeid selgeid eeliseid.
Elektrikaareahi koosneb tavaliselt külgseintega kestast ja põhjas olevast kausist. Ahju katab ülestõstetav katuseosa, mille kaudu lastakse alla grafiitelektroodid. Korpuse kaussi osa on vooderdatud tulekindla materjali kihiga, mida tuntakse koldena. Sulametalli äravooluks kasutatav kraan või tila on paigaldatud kas kesta küljele või kausi põhja. Elektroodid on üldiselt ümmarguse ristlõikega ja koosnevad keermestatud osadest, mis võimaldavad elektroodi põlemisel lisada uusi sektsioone.
Kaarahjus võib kasutada kas vahelduvvoolu (AC) või alalisvoolu (DC) toiteallikaid. Keskmine terastehaskaarahi töötab 400–900-voldise toiteallikaga 44,000 60,000,000 amprit või rohkem, mida toidetakse trafodest, mille nimivõimsus on ligikaudu 60 80 300 volti (300 MVA). Seda tüüpi kaareahi suudab toota umbes XNUMX tonni sulaterast tunnis. Kaarahjud ulatuvad väikestest ühikutest, mida kasutatakse uurimislaborites, mis mahutavad umbes naela laengut, kuni massiivsete terasetehaste seadmeteni, mis suudavad sulatada sadu tonne materjali. Neist suurimate ahjude võimsus on üle XNUMX tonni ja nende toiteallikad on XNUMX MVA või rohkem.
Kaare sulatamise protsess on üsna lihtne. Kui ahju kauss või kolle on toorainega täidetud, lastakse elektroodid alla, kuni need puutuvad kokku laenguga. Seejärel rakendatakse protsessi käivitamiseks elektrivool, tavaliselt madalamal pingel. Laengust läbiv vool koos kaarekiirguse kiirgusenergiaga tõstab laengusoojuse punktini, kus see sulab. Kui laeng on täielikult sulanud, kontrollitakse selle temperatuuri ja keemilist koostist kaugsondide või torude abil; kui kõik on õige, võib sulametalli koputada või maha valada.
Ahjudes kasutatavat toorainet täiendatakse sageli malmi, põletatud lubja ja dolomiidi lisamisega. Need lisandid soodustavad õiget keemilist tasakaalu sulaterases ja moodustavad pinnale räbu, mis ujutab välja lisandid ja isoleerib laengu. Kaarahjude paigaldised pakuvad palju rohkem paindlikkust kui muud tüüpi ahjud; nad saavad kasutada eksklusiivset vanaraua materjali ja nende toodangut saab vastavalt nõudlusele muuta. Kaarahjud saab ka kiiresti välja lülitada ja uuesti käivitada, mis kõrgahjude puhul ei kehti. Neid on ka odavam paigaldada ja nende tööks kulub vähem võimsust ühe tonni valmistoote kohta.