В случае в печи после расплавления шихты обычно производится кратковременная продувка ванны кислородом для удаления кремния (реже с целью предварительного обезуглероживания легированного расплава). Как правило, длительность продувки невелика (4-6 мин). После этого целесообразно произвести раскисление печного шлака, затем металл вместе со шлаком сливают в ковш, отделяют от шлака и передают в агрегат внепечного рафинирования. Дальнейшее ведение процесса достаточно полно рассмотрено в литературе и не рассматривается в настоящей работе.
При производстве низко- и среднелегированных сталей возможно использование монопроцесса плавки. В таком случае необходимое обезуглероживание металла производится в печи продувкой ванны кислородом по расплавлениии шихты. После окончания процесса обезуглероживания и одновременно проводимого нагрева металла осуществляют доводку плавки до заданного состава. Доводка, как и в случае работы на углеродистой шихте, может производиться в печи или в ковше. Обязательным условием достижения высокой степени извлечения легирующих из шихты является применение одношлакового процесса. Шлак периода продувки, содержащий оксиды хрома, марганца, вольфрама и других легирующих элементов, обязательно должен быть раскислен. Длительное раскисление шлака в печи для восстановления оксидов легирующих элементов, применяемое в печах обычной мощности, нерационально в печи сверхвысокой мощности. Эффективно раскисление шлаков во время выпуска плавки: благодаря интенсивному перемешиванию металла и шлака создаются благоприятные условия для восстановления оксидов легирующих и осаждения из шлака образовавшихся корольков легированного металла.
Вспенивание шлака, широко применяющееся при плавлении углеродистого лома, также затруднено при работе на легированных отходах. Необходимое для окисления подаваемого в шлак углерода большое количество оксидов железа неизбежно приведет к повышенному окислению и переходу в шлак легирующих. Связь между содержаниями оксидов железа и легирующих элементов в шлаке отмечалась неоднократно. Это не позволяет в период расплавления легированного лома работать длительное время на длинных дугах при максимальных значениях напряжения и мощности дуги. При переплаве легированных отходов даже в сверхмощной печи с водоохлаждаемыми панелями в стенах и своде, по-видимому, придется использовать электрический режим, характерный для первых сверхмощных печей с кирпичной футеровкой стен и свода, и при переходе от второй к третьей стадии плавления уменьшать длину дуг, работая при больших фазных токах и коэффициенте мощности 0,65- 0,69. В таком случае в печи с водоохлаждаемыми панелями большое значение имеют быстрый нагрев и своевременное расплавление кусков шихты, находящихся у стен печи в сравнительно холодной зоне. Для этой цели, по-видимому, рационально использовать топливно-кислородные горелки. Опыт использования топливно-кислородных горелок свидетельствует о том, что при их работе угар легирующих существенно не увеличивается.
После расплавления легированной шихты дальнейшее ведение плавки зависит от содержания легирующих в выплавляемой стали. При производстве низкоуглеродистых высоколегированных сталей типа коррозионностойких рационально применять дуплекс-процесс, проводя обезуглероживание и рафинирование расплава в специальном агрегате внепечного рафинирования.
Высокая мощность печного трансформатора позволяет быстрее нагреть металл в окислительный период плавки; дефосфорация стали при плавке в сверхмощной печи может быть практически завершена уже в период плавления. В связи с этим главной особенностью окислительного периода плавки в сверхмощной печи является его малая продолжительность (обычно 15-30 мин). Все технологические задачи окислительного периода плавки решаются намного быстрее, чем в обычной печи, и осуществляются одновременно.
Для окисления избыточного количества примесей (прежде всего углерода) используют преимущественно газообразный кислород, подаваемый в ванну сводовыми фурмами или трубками с достаточно большой интенсивностью [0,5-1,0 м3/(т-мин)]. Твердые окислители обычно применяют в небольших количествах для быстрого повышения окисленности и вспенивания шлака. По данным, при введении в печь в окислительный период большого количества железной руды и извести скорость обезуглероживания и дефосфорация металла снижались. По-видимому, это вызвано повышением затрат тепла на плавление руды и извести, замедлением перехода кислорода из шлака в металл, вследствие этого снижением скорости нагрева и температуры металла.
Важным условием достаточно полного использования мощности печного трансформатора и быстрого нагрева металла является наличие в печи вспененного шлака, экранирующего длинные мощные дуги. В связи с этим необходимо совмещать по времени нагрев металла и окисление углерода; не желательно спускать из печи большое количество шлака; если это необходимо, то потери шлака должны компенсироваться добавками шлакообразующих материалов.
Исходя из концепции сверхмощной печи можно сформулировать основные требования к устройству и схеме работы такой печи. Дуговая печь в этом случае должна служить лишь для расплавления шихты, обезуглероживания, дефосфорации и нагрева металла до заданной температуры. Конструкция такой печи наряду с высокой производительностью должна обеспечивать наименьший расход электроэнергии и электродов, одинаково надежную работу всех узлов и элементов, минимальные затраты труда при эксплуатации и ремонтах, возможность автоматизации управления электрическим режимом и технологическим процессом в печи и минимальное загрязнение окружающей среды.
Более эффективными оказались попытки решения проблемы стойкости футеровки сверхмощной печи путем регулирования (ограничения в определенные моменты) излучающей способности дуг и подбора рациональных размеров и конфигурации рабочего пространства печи.
В связи с этим возникают специфические требования к планировке и дополнительному оборудованию современного электросталеплавильного цеха. Общими особенностями всех современных сверхмощных дуговых сталеплавильных печей являются: 1) применение мощного печного трансформатора; 2) специфическая конструкция вторичного токоподвода и электрододержателей; 3) использование специальных высококачественных электродов; 4) применение стеновых водоохлаждаемых панелей и комбинированного свода с керамической центральной частью и водоохлаждаемой периферией; 5) размещение печи в шумо-пылезащитном укрытии; 6) подача шлакообразующих и добавочных материалов в печь через отверстие в своде; 7) использование топливно-кислородных горелок для доплавления шихты;
работа одношлаковым процессом; 9) выпуск плавки в ковш, установленный на сталевозе.