Управление плавкой ведется по тепловой и металлургической моделям. Тепловая модель позволяет рассчитать температуру металла в любой момент. Из статей прихода тепла учитывают: 1) количество потребляемой и теряемой энергии; 2) тепло, вносимое шихтой; 3) тепло, вводимое в рабочее пространство газо-кислородными горелками и выделяющееся при продувке ванны кислородом. Из статей расхода тепла учитывают: 1) тепло металла и шлака; 2) потери тепла с отходящими газами, через водоохлаждаемые панели и вызванные случающимся иногда падением потребляемой мощности.
Расчет энергетического баланса начинают во время слива плавки с учета энергии, аккумулированной в футеровке, и потерь тепла печью в период заправки. Общее количество тепла, необходимое для плавления шихты из первой бадьи, рассчитывают по данным о составе шихты, удельной потребности в энергии для плавления каждого из загружаемых материалов и конечной заданной температуре. В период плавления выбор ступеней напряжения обеспечивает директивный электрический режим, подбираемый для каждой бадьи. Чтобы защитить свод, в первые минуты периода плавления напряжение выбирают на две ступени ниже высшей ступени. Затем расплавление ведут на высшей ступени напряжения (750 В); напряжение снижают лишь тогда, когда вода на выходе из какой-либо водоохлаждаемой панели стен или свода достигает критической температуры. В этом случае напряжение соответствующей фазы снижается автоматически. Разрабатывают также режим работы газо-кислородных горелок, их отключают, когда израсходовано расчетное количество вводимой в печь энергии. ЭВМ определяет оптимальное время загрузки в печь второй бадьи шихты и рассчитывает режим ее расплавления.
Ускорение плавления лома и уменьшение расхода электроэнергии при использовании газообразного кислорода достигаются в результате окисления части шихты, т.е. уменьшения выхода годного. Вследствие этого при увеличении расхода кислорода во время плавки хотя и повышается производительность дуговой печи при уменьшении расхода электроэнергии, но вместе с тем снижается выход годного металла на 2-5 %. Поскольку окислять железо шихты кислородом в большинстве случаев считается невыгодным, обычно увеличивают количество углерода в шихте на 10-12 кг/т шихты. Применение такого приема позволяет существенно уменьшить угар железа. Как показано в работах, большая часть кислорода, подаваемого в рабочее пространство печи, первоначально расходуется на окисление железа, и только потом оксиды железа восстанавливаются углеродом. При достаточном содержании углерода в шихте окислившееся железо почти полностью восстанавливается к концу периода плавления, потери железа вследствие этого невелики и окисление железа незначительно сказывается на тепловом балансе плавления и выходе годного металла.
Вместе с тем высказывается мнение, что подача кислорода в рабочее пространство печи в течение всего периода плавления, хотя и позволяет экономить до 3,5 кВт • ч электроэнергии на 1 м3 израсходованного кислорода с соответствующим относительно небольшим выигрышем времени, на сверхмощных печах в целом экономически нецелесообразна, так как вызывает перерасход дорогостоящего твердого топлива (кокса и антрацита). С таким утверждением нельзя не согласиться.
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.