Для экономичной и высокопроизводительной работы сверхмощной дуговой печи важное значение имеет выбор оптимального соотношения количества окатышей и лома в шихте. При малом количестве окатышей не удается получать необходимую степень повышения качества металла. При слишком большом количестве металлизованных окатышей в шихте несколько замедляется их плавление, увеличиваются продолжительность плавки, расход электроэнергии.
Производительность дуговой печи при работе на металлизованном сырье в значительной мере зависит от способа загрузки (порциями или непрерывно): при порционной загрузке снижается, при непрерывной загрузке увеличивается. Максимальное повышение производительности печи наблюдается при использовании 20-50 % металлизованного сырья в шихте. При дальнейшем увеличении доли металлизованного сырья несколько уменьшается производительность печи. Опыт эксплуатации ряда печей показал, что при производстве высококачественной стали оптимальным с технологической точки зрения является количество металлизованных окатышей в шихте в пределах 50-70%. Выгоднее начинать плавку на ломе, поэтому в начале плавки в печь загружают весь лом одной завалочной бадьей, частично расплавляют его и после этого приступают к загрузке окатышей. Попытки загружать металлизованные окатыши в печь корзинами порциями по 30-40 % от массы всей шихты привадили к резкому ухудшению показателей плавки. Вследствие малой теплопроводности слоя окатышей металлизованное сырье нагревалось медленно, часть окатышей спекалась, период плавления сильно удлинялся, снижалась стойкость футеровки печи.
При эксплуатации свода на 10-т печах отмечалось увеличение расхода электроэнергии на 3-10%, однако оно полностью компенсировалось экономией энергетических ресурсов в смежных отраслях (при производстве огнеупоров, в частности ). На 10-т электропечах завода "Сибэлектросталь" была достигнута стойкость свода 5-7 тыс. плавок.
Внедрение таких сводов происходило медленными темпами и только на электропечах малой вместимости в основном на машиностроительных заводах. Одной из причин этого было использование классической технологии электроплавки в отечественных электросталеплавильных цехах. Классическая технология электроплавки и водоохлаждаемый свод плохо совмещаются: при длительном пребывании жидкого металла в печи (продолжительные окислительный и восстановительный периоды плавки) существенно возрастают тепловые потери печи во время плавки. Проведение классического восстановительного периода в печи с водоохлаждаемым сводом затруднено вследствие повышения вязкости печного шлака при понижении температуры шлака под влиянием водоохлаждаемого свода. Электропечи литейных цехов машиностроительных заводов не применяли классической технологии, работая одношлаковым процессом, поэтому использование водоохлаждаемого свода обеспечивало повышение показателей работы.
В 1978 г. были начаты работы по внедрению водоохлаждаемого свода на 100-т дуговой печи ЧерМК. Первоначально свод был выполнен полностью водоохлаждаемым. Центральная водоохлаждаемая часть свода была изготовлена съемной и устанавливалась на периферийную часть через слой изоляции, в качестве которой использовались кирпичи с высоким электрическим сопротивлением толщиной 115 мм. Со стороны рабочего пространства на своде выполнялась огнеупорная набивка толщиной 65 мм.
Процессы диффузионного раскисления и десульфурации протекают на поверхности раздела шлак-металл. Для их развития необходимы доставка соответственно кислорода и серы к поверхности раздела шлак-металл и последующий переход их через поверхность раздела этих фаз. Малая удельная (отнесенная к массе металла) поверхность раздела шлак-металл в дуговых печах (0,2-0,5 м2/т) вызывает необходимость длительного проведения диффузионного раскисления и десульфурации в восстановительный период.
Вместе с тем уже в середине 50-х годов А.И.Холодовым, А.М.Левиным, Ф.П.Еднералом была показана малая эффективность диффузионного раскисления. Было установлено, что удаление кислорода из металла происходит преимущественно не вследствие диффузии его в шлак, а в результате поступления раскислителей из шлака в металл. Позднее исследования показали, что в восстановительный период плавки стали в дуговых печах снижение содержания кислорода в металле в результате раскисления под белым и карбидным шлаком не становится ниже равновесного с углеродом, а лишь приближается к нему. Содержание кислорода при раскислении порошками кокса и ферросилиция через шлак снижается не только в результате диффузии кислорода из металла, но и главным образом вследствие диффузии раскислителей в металл. Следовательно, такое диффузионное раскисление является в значительной мере тоже осаждающим, но протекает значительно медленнее. Было показано, что рафинирование металла от кислорода и серы происходит лишь в первые 35-45 мин восстановительного периода.
В течение этого периода футеровка ванны, а часто и печной шлак обладают окислительным потенциалом по отношению к металлу, к концу восстановительного периода ухудшается состав печных шлаков, следствием чего являются ухудшение рафинирования металла шлаком во время выпуска и даже возможность окисления шлаком.