Система обеспечивает накопление в памяти следующих данных: производственных (расходы, результаты анализов, информация о неполадках и т.д.), о шихтовых материалах, параметры моделей, тексты диалогов, сообщений протоколов. Система характеризует состояние печи, выдает протоколы о ходе плавки, распечатывает отчеты о плавках. В Японии разработан усовершенствованный комплекс оборудования сверхмощной дуговой печи. Этот комплекс обеспечил повышение производительности печи с 12-13 до 18-20 плавок в сутки.
В состав комплекса входят: универсальные стальные водоохлаждаемые панели для стен и свода печи, увеличивающие срок службы футеровки стен с 150- 200 до 3000-4000 плавок и свода с 200-300 до 500 плавок; стеновые топливно-кислородные горелки, расположенные в холодных зонах у стен и способствующие уменьшению длительности плавления с 70-80 до 45-50 мин; интегрированная система управления с ЭВМ, рассчитывающая оптимальный энергетический режим, обеспечивающая заданный расход электроэнергии для отдельных агрегатов и всего цеха, заданный расход кислорода и топлива, расчет количества легирующих и охлаждающих добавок в процессе плавки стали.
Общая продолжительность плавки в современной сверхмощной печи большой вместимости (100 т) может составлять 80 мин. В таком случае для обеспечения разливки стали, выплавляемой одной печью, могут понадобиться две МНЛЗ. Согласование работы сверхмощной печи и МНЛЗ легко осуществить, имея в рафинировочном пролете средства дополнительного нагрева металла (печь-ковш, нагревательный стенд). В этом случае небольшое рассогласование в работе печи и, МНЛЗ может быть устранено в результате выдержки металла некоторое время на установке подогрева.
Таким образом, имеющиеся данные свидетельствуют об эффективности использования автоматических систем управления технологическим процессом в электросталеплавильном производстве. В СССР также предпринимаются попытки создания и освоения подобных систем.
В самых совершенных установках подобного типа температура нагрева шихты обычно не превышает 300 °С. По данным, это обеспечило снижение расхода электроэнергии в 80-т дуговой печи на 30- 50 кВт ч/т и уменьшение длительности плавки на 8%.
Возможны и другие схемы использования тепла отходящих печных газов для подогрева лома. По данным, на одном из японских заводов подогрев лома в бадьях до 200-400 °С производится горячим воздухом, нагретым в специальных теплообменниках отходящими из электропечи газами. При этом удельный расход электроэнергии снижается на 40-50 кВт — ч/т, длительность плавки соответственно уменьшается на 8-10 %.
Недостатком метода подогрева шихты отходящими печными газами является необходимость сооружения сложных газоотводящих трактов, связывающих дуговые печи с установкой подогрева лома. Этого недостатка не имеют установки, в которых для нагрева лома используется тепло остывающих после разливки слитков и заготовок. Такие установки состоят обычно из двух секций: нижней -для остывающих слитков или заготовок и верхней — для бадьи с ломом, который нагревается в результате естественной конвекции воздуха. Одно из первых сообщений о таких установках имеется в работе. В нижней части газоплотного контейнера помещали горячие заготовки, а сверху над ними — одну или две корзины с ломом. Горячий воздух проходил через дно корзины и омывал лом. Остывший воздух опускался вниз, подогревался, и цикл повторялся до тех пор, пока не устанавливалось равновесие между горячим металлом и подогреваемым ломом. Процесс испытывали в цехе с 25-т дуговыми печами высокой мощности.
В октябре 1980 г. на 100-т дуговой печи завода "Hamburger Stahlwerke" (ФРГ) за сутки выплавлено 2052 т жидкой стали (производительность 83,8 т/ч). Средняя длительность плавки составила 74 мин. Доля металлизованного сырья в шихте составляла 49,3 %, расход энергии на плавку 603 кВт • ч/т стали. Длительность отдельных периодов составила: выпуск, заправка, завалка лома и перепуск электродов 15,3 мин; плавление металла, нагрев и доводка 57,8 мин; перерывы между плавками 0,4 мин. Печь имеет диаметр кожуха 6,8 м, мощность трансформатора 75 МВ-А. Металл разливают на двух МНЛЗ.
Установлено, что при одинаковых значениях вторичного напряжения плавление окатышей по сравнению с плавлением лома характеризуется увеличением эффективной мощности, лучшим распределением ее по фазам, что обусловлено уменьшением фактического реактанса печной установки и увеличением коэффициента мощности примерно на 10%. Вследствие этого увеличивается мощность дуг, возрастает тепловая нагрузка на футеровку стен и усиливается ее износ, поэтому водяное охлаждение футеровки стен особенно целесообразно и эффективно для сверхмощных печей, работающих на металлизованных окатышах (повышается стойкость футеровки при работе на эффективных электрических режимах).
На комбинате в Бранденбурге (ГДР) две сверхмощные печи вместимостью 125 т с трансформаторами 75 MB • А и диаметром кожуха 6,8 м имеют годовую производительность 1,2 млн.т качественной стали. В шихте используют до 40% губчатого железа для улучшения качества производимого металла. Губчатое железо подают в, печь через отверстие в своде со скоростью 1,6 т/мин после израсходования 300 кВт • ч энергии на 1 т загруженного лома. Отмечено уменьшение числа поломок.
Защитное покрытие на боковой поверхности электродов резко снижает интенсивность окислительных процессов, что приводит к значительному уменьшению ее износа. Кроме того, материал применяемых защитных покрытий обычно имеет более высокую электрическую проводимость, чем графит. Это, а также и меньший износ электродов с поверхности позволяют несколько уменьшить при одних и тех же токах диаметр электродов, защищенных покрытием, что еще больше способствует уменьшению степени окисления электродов с защитной оболочкой.
По данным фирмы BSC, особенно хорошие результаты были получены при эксплуатации электродов с защитной оболочкой в цехах с дуговыми печами большой вместимости. При использовании электродов диаметром 610 мм в дуговых печах вместимостью 140- 180 т и одинаковой для данной печи силе тока (35-68 кА) переход от обычных электродов к электродам с покрытием позволяет получать экономию электродов по массе в пределах 16-23%. В случае, когда значительно уменьшается диаметр электрода (примерно на 100 мм, например с 610 до 508 мм), экономия электродов достигает 27 %.
Результаты многочисленных испытаний на предприятиях в СССР и за рубежом подтверждают, что применение покрытых защитной оболочкой электродов диаметром более 300 мм в дуговых печах в большинстве случаев приводит к экономии 10-25 % массы электродов. Необходимым условием хорошей службы электродов с защитным покрытием является тщательная герметизация печи, особенно электродных отверстий в своде, иначе под действием отходящих из печи газов защитное покрытие быстро разрушается.
Объективным технико-экономическим условием, вызвавшим необходимость интенсивного развития производства стали в дуговых печах, повышения мощности и производительности таких печей, коренного совершенствования процесса и, в конечном итоге, появления сверхмощных дуговых печей, явилось изменение структуры потребления сталеплавильным производством лома в связи с распространением кислородно-конвертерного процесса.
Эти изменения в структуре сталеплавильного производства оказали большое влияние на баланс металлолома.
При мартеновском процессе в наиболее выгодном скрап-рудном варианте, которым в США, например, в 1960 г. выплавляли более 85 % мартеновской стали, металлолом может составлять 30- 60 %. Фактический расход лома в мартеновском производстве в 1960 г. составил в США 448 кг/т стали. При выплавке стали кислородно-конвертерным способом в те годы можно было использовать в составе металлической шихты 25-27 % лома, т.е. с учетом угара 300-320 кг/т. Интенсивное вытеснение мартеновского процесса кислородно-конвертерным привело к нарушению баланса лома в металлургической промышленности и вызвало необходимость развития процесса с большими возможностями использования избытка лома. Таким процессом является плавка стали в дуговых печах, способных работать и при 100% лома в металлической шихте. В связи с этим уже в 60-х годах началось интенсивное и опережающее развитие электросталеплавильного производства. Особенно быстро ,оно нарастало как по объему выплавляемой стали, так и по относительной доле в общем производстве в США, где и появились первые сверхмощные дуговые печи. В Японии с 1960 по 1970 г. производство электростали также возросло более чем в три раза, но вследствие более интенсивного развития кислородно-конвертерного процесса доля электростали в общем производстве стали в стране уменьшилась.