В целом количество газов, выделяющихся из печи по ходу плавки, различается в отдельные периоды плавки в 6-10 раз. Наибольшее количество газов выделяется во время работы топливно-кислородных горелок и продувки ванны кислородом. Количество газов при этом возрастает пропорционально расходу топлива и кислорода. Для этих периодов характерны также наибольшие тепловые потери с отходящими газами. Так, при интенсивности продувки ванны кислородом 1 м /(т-мин) на 100-т электропечи максимальная мощность тепловых потерь достигает 30-35 МВт).
Количество пыли, содержащееся в улавливаемых газах, по различным данным колеблется от 2 до 25 г/м,. Такой большой диапазон колебаний объясняется тем", что различные авторы приводят эти данные для различных участков тракта газоотсоса, не конкретизируя их. При отборе проб газа непосредственно в рабочем пространстве при продувке ванны кислородом содержание пыли в нем достигает 148 г/м3]. Количество улавливаемой газоочисткой пыли колеблется в более узких пределах и составляет 2,5-10 кг/т выплавляемой стали. Таким образом, при работе 100-т высокомощной электропечи в течение года улавливается 4000 т пыли. Примерно 95% всех частиц пыли имеют размеры < 2 мкм. На вынос пыли из электропечи большое влияние оказывают фракционный состав шлакообразующих и легирующих, способ их введения в печь и интенсивность отсоса. Так, по данным, до 4 % загружаемых в печь материалов уносится с отходящими газами. Такое содержание пыли в отходящих от электропечи газах требует применения высокоэффективных способов их очистки.
Использование сверхмощных дуговых сталеплавильных печей связано не только с усложнением конструкции самой печи, необходимостью коренного изменения технологии электроплавки и трудностями эксплуатации, но и с дополнительными экологическими проблемами, которые при этом возникают. Главными проблемами являются значительное возрастание уровня шума и повышение интенсивности газо-, пылевыделений.
Основными источниками шума дуговых сталеплавильных печей являются температурные колебания столба дуги, осцилляция столба на катоде и аноде, образование ударной волны при повторном зажигании дуги в момент пробоя разрядного промежутка и возникновение аэродинамического шума под действием магнитного поля дуги. Уровень шума при работе дуговой электропечи зависит от особенностей ее конструкции, мощности трансформатора, электрических параметров элетропечной установки, характера переплавляемой шихты и других факторов. Уровень шума на электропечи, в различных точках вокруг нее в различные периоды плавки значительно различается, поэтому для обеспечения возможности сравнения различных печей по уровню шума необходимо установить основные точки измерения и усреднять уровень шуме во времени. Данные об уровне шума без уточнения места и времени могут привести к ошибочным выводам.
Для упрощения задачи измерения уровня шума в конце 60-х годов немецкими специалистами была предложена базисная точка измерения, расположенная под углом 45° к оси печи на расстоянии 5 м от кожуха на стороне, противоположной трансформатору, на высоте 2 м над уровнем рабочей площадки.
Кроме высокой энергетической экономичности, двустадийный процесс в печах имеет и другие преимущества: 1) в результате повышения мощности горелок увеличивается производительность печи или снижается мощность трансформатора, необходимая для обеспечения заданной производительности; 2) уменьшаются колебания длительности плавки, вызванные случайными нарушениями регламентированного хода процесса; 3) снижаются потери производства при вынужденных отключениях электроэнергии; 4) повышается стабильность горения электрических дуг и к.п.д. электрических установок печей; 5) снижаются максимальная заявленная мощность и энергопотребление; 6) благодаря стабильному горению дуг на подогретой шихте снижаются уровень помех, генерируемых во внешних сетях, а также уровень шума в цехе на рабочих местах.
Таким образом, рациональное применение топливно-кислородных горелок улучшает показатели работы сверхмощной дуговой печи в период плавления, что и определяет их применение в современных электросталеплавильных цехах.
Более выгодна подача кислорода непосредственно в жидкую ванну для повышения температуры внутри печи и уменьшения длительности завершающей стадии периода плавления, в то время когда работа на длинных мощных дугах затруднена. Особенно эффективно использование кислорода в конце плавления в печи с водоохлаждаемыми панелями при отсутствии топливно-кислородных горелок. При подаче кислорода только в конце плавления эффективность его использования примерно в два раза выше, чем при подаче кислорода в течение всего периода плавления. Эффективно применение кислорода для подрезки нагретого еще нерасплавившегося лома с целью его плавления. Такой прием давно и широко применяется как в СССР, так и за рубежом.
С середины 60-х годов, когда были разработаны и реализованы новые эффективные способы прямого восстановления железа и основные идеи технологии электроплавки с непрерывной загрузкой металлизованных материалов, получила распространение выплавка электростали с использованием железа прямого восстановления. Опыт показал, что сверхмощная дуговая печь лучше других агрегатов подходит для передела металлизованного сырья в высококачественную сталь.
Использование металлизованного сырья в электроплавке стали имеет следующие достоинства: химический состав металлизованного сырья точно известен, однороден, отсутствуют нежелательные примеси; увеличивается производительность печи; при плавлении меньше шума; допускается расширение производства при минимальных капитальных затратах. Неоднородное (неравномерное) размещение лома в печи вызывает большие колебания мощности при плавлении, непрерывные изменения длины дуги. Увеличивается электрическое сопротивление печной установки, снижается эффективная мощность. Плавление непрерывно загружаемого металлизованного сырья происходит при более устойчивом горении дуг, полезная мощность печи увеличивается (на 10-14%). Акустический шум снижается на 10- 15 дБ и обычно не превышает 89-92 дБ.
Железо прямого восстановления как шихтовый материал имеет ряд специфических особенностей, определяющих и особенности технологии электроплавки с его применением. Обычно железо прямого восстановления получают и используют в виде металлизованных окатышей диаметром 3-20 мм; реже — в виде брикетов с размерами, не превышающими 70 мм.