1879年，K.W.西门子用单相电弧直接加热熔化高铁料，1888～1892年，P.-L.T.埃鲁发明三相电弧炉，在20世纪30年代被广泛使用。20世纪中期以前，电弧炉炼钢方法主要用于冶炼合金钢和特殊钢，但生产规模较小，产量在总钢产量中的占比不足5.0%，1950年的占比仅为6.95%。60年代后平炉炼钢法逐渐退出，消纳废钢的任务转给电弧炉炼钢。1967年，超高功率电弧炉炼钢技术获得了工业应用，出现了废钢铁料-电弧炉炼钢-全连续铸钢-长材连轧类型的钢厂，被称为“小钢厂”，生产流程称为“短流程”。小钢厂工艺流程简单、投资少、投产快、生产成本低、占地面积小、环境友好。全球电炉钢年产量由1950年的1250万吨增长至2000年的28 352万吨，约21.7倍，年均增长约542万吨。2000年，世界年总钢产量中电炉钢所占份额已超过33%。中国的电弧炉炼钢在1950年后有较快发展，可大规模生产碳钢、低合金钢、不锈钢等。

电弧炉炼钢以废钢为主要原料，配加部分生铁或其他含碳物料。有些电弧炉采用直接还原的海绵铁来代替部分废钢。

电弧炉炼钢所用废钢原料中夹带有一些低熔点的有色金属，其化学活性较低，难以在冶炼过程中去除，对成品钢的性能产生有害影响，这些元素被称为有害残余元素。这些元素只能采取“稀释”的办法降低其含量，即配加有害元素含量较低的钢铁料，主要有直接还原铁和生铁。

直接还原铁含有10%～20%的未还原的氧化铁，在存储运输过程中易发热、燃烧，甚至引发爆炸。在冶炼过程中，如果顶加料速率过快，未熔化的直接还原铁在炉内堆积形成“冷堆”，温度升高后会产生“大沸腾”，造成事故。直接还原铁中的氧化铁在冶炼过程中被还原，消耗能量，冶炼过程能耗增高。因此，在直接还原铁（DRI）中配碳至1%～2%，使之更适合电弧炉炼钢；也可将直接还原铁产品制成尺寸为5～10厘米的热压块（HBI），配入2%左右的碳，与废钢铁料一起放在料篮里加入炉内。

生铁的配入是为了提高入炉金属料中的碳和其他易氧化元素的含量，减少铁的损失，并且碳氧化产生的气体搅拌熔池，能加快传热传质，碳、磷氧化产热，有利于降低电耗。生铁一般用量约为15%～20%。20世纪90年代以来，中国的电弧炉炼钢广泛采用配加热铁水为原料，使电弧炉炼钢速率提高，工序能耗降低，冶炼成本较低，钢的质量有所改善。但包括炼铁工序在内的总能耗很高，环境负荷大。

炼钢过程所需能量以电力为主，电流通过3个石墨电极输入炉内，电极端部与钢铁炉料之间产生电弧，获得高温，加热、熔化炉料，完成各项冶金任务。

传统的电弧炉炼钢具有熔化、氧化、还原三个时期的操作，称三期操作制度，在电弧炉内既要完成熔化、脱磷、脱碳、升温，又要进行脱氧、脱硫、去气、去除夹杂物、合金化以及温度、成分的调整等。现代电弧炉炼钢工艺只有熔化、升温和必要的精炼操作，如脱磷、脱碳，而把其余的精炼过程均移到钢水二次精炼工序中进行。现代电弧炉炼钢过程为：开启炉盖，补加部分渣料，使用炉顶料篮或料罐将固体炉料（按冶炼钢种要求配入的废钢、铁料及少量石灰）加入炉膛。接通电源，降电极，以中等电压和中等功率级别起弧，通电1～2分钟。然后以高电压、大功率级别供电，注意避免塌料损坏电极。在电弧的高温作用下废钢铁料熔化，形成熔池。废钢铁料熔化百分之七八十时开启炉盖，二次加料，重复上述操作。使用全冷废钢铁料冶炼的全过程一般需加三次料。钢液成分温度合格，即可出钢。现代电弧炉炼钢一般使用炉底出钢技术，挡住氧化性炉渣进入钢包，以防止带测量炼钢炉内温度的操作入后步精炼工序。出钢后，补加部分石灰等渣料，炉内留有少量钢水和全部氧化性炉渣，以保护炉底在加入下一炉的废钢铁料时免遭损坏，并有利于新炉料熔化，形成熔池。在冶炼过程前期陆续流渣，补加新渣料，排放脱磷渣；在冶炼过程后期，熔池形成。现代大型电弧炉炼钢过程工作电压高，电弧长度超过500毫米，曝露的高温弧光辐射强烈，热消失大，损坏炉壁炉顶，为此须造好泡沫渣，在冶炼终点出钢前破坏泡沫渣。

20世纪50年代以前，电弧炉炼钢以冷废钢为主要原料，氧化期、还原期之间有扒渣、造还原渣(换渣)操作，冶炼周期一般为3～4小时。随着技术的不断发展，现代电弧炉炼钢的冶炼周期缩短至1小时以内，生产效率大幅提高。其采用的高效化生产技术主要有：

①电弧炉炉容大型化。主力电弧炉的炉容量（出钢量或装入量）由3～5吨逐渐增至70～150吨，不仅每炉次的出钢量增加，而且电弧炉的机械化水平和自动化水平大幅提升，非冶金操作时间缩短，能量利用效率提高。

②电弧炉炼钢功率级别提升。提高电弧炉炼钢过程的能量输入，配置更大功率的主变压器。按每吨出钢量或装入量分配到的变压器功率值（千伏安/吨），超高功率电弧炉的概念被提出。超高功率电弧炉具有较高的单位功率水平以及高的电弧炉变压器最大功率利用率和时间利用率等特征。20世纪90年代以后，主力电弧炉的变压器功率级别已达到800～1000千伏安/吨。

③辅助能源技术增加。电弧炉炼钢过程中废钢铁料的熔化需要大量热能，一吨1600℃的钢液其热焓约380千瓦·时，正常电弧炉炼钢过程中每吨合格钢液的总能量需求大约为600～700千瓦·时，且3个电弧加热不均匀，因此，现代电弧炉炼钢采用各种辅助能源技术补充能量。最初采用的是煤氧助熔或油氧助熔，后来辅助能源技术向多样化发展。使用辅助能源技术不仅可以增加能量供应强度，还可强化冶金操作，如切割大块冷废钢、加热熔池冷区、增碳、二次燃烧等。现代电弧炉炼钢过程中辅助能量约占总能量的10%，每吨钢用氧30～40立方米。电弧炉炼钢的辅助能源技术还包括余热回收利用，其中主要是废钢预热，并出现了多种带废钢预热的新炉型，如竖炉电弧炉、连续预热废钢电弧炉、双壳电弧炉等。

④非通电时间减少。现代电弧炉炼钢工艺已摒弃了传统的三期操作制度，改进了冶炼工艺技术，提高了机械化自动化水平，将过程缓慢的还原期移至炉外，吹氧、喷燃料、底出钢、底吹搅拌等炉内冶金操作得以强化。同时发展了多种与废钢预热技术无缝衔接的技术，减少了非通电时间，电炉炼钢呈现出向连续炼钢技术发展的趋势。

电弧炉炼钢可以消纳废钢，是一种铁资源回收再利用过程；所用电力是清洁能源；矿物资源、石化能源消耗较少；工艺流程简单，工厂占地面积小；温室气体、固液态废弃物排放量低，重金属等残留物很少。

电弧炉炼钢技术发展的方向是：①强化冶炼过程，节能降耗，高效生产。②提高冶金质量，成品品质洁净化，发展特殊钢和合金钢的冶炼技术。③节能环保，生产过程环境友好。