Большая степень десульфурации металла (удаление 50-60 % серы, имевшейся в металле после расплавления) может быть обеспечена более ранним и большим повышением основности или увеличением количества окисленного углерода, однако это приводит к увеличению длительности пребывания металла в печи и возрастанию общей длительности плавки. При работе на шихте с повышенным содержанием серы или необходимости получения в стали < 0,020 % одношлаковый процесс плавки обычно сочетают с внепечной десульфурацией металла.
Чтобы оценить возможности десульфурации металла в ковше во время выпуска и последующей обработки с использованием печного шлака, провели термодинамический анализ процессов, протекающих между металлом и шлаком. Для анализа использовали данные об изменении температуры ванны, состава металла и шлака по ходу плавок низколегированной конструкционной стали одношлаковым процессом с доводкой под окисленным шлаком в 100-т дуговых печах обычной мощности (ЧМК). Как отмечалось выше, учитывая известные данные о повышении коэффициента распределения серы между шлаком и металлом при увеличении основности шлака, обычно пытаются улучшить десульфурацию металла за счет повышения количества оксида кальция в шлаке. Такой прием может привести к нарушению гомогенности шлакового расплава, появлению дисперсной твердой фазы в шлаке и снижению рафинирующих свойств шлака, поэтому оценка пределов возможной гомогенности шлаков при увеличении в них количества оксида кальция имеет важное практическое значение.
Нами был проведен термодинамический анализ шлаков опытных плавок, позволивший определить, какая из кальцийсодержащих фаз вероятнее всего выделяется из пересыщенного оксидом кальция шлакового расплава, и выполнена оценка предельной растворимости оксида кальция в электропечных шлаках по ходу плавки.
Кривая зависимости полезной мощности от силы тока имеет максимум и, следовательно, одинаковое значение мощности можно получить при различных значениях силы тока соответственно на восходящей и нисходящей ветвях кривой. При этом другие параметры, характеризующие эффективность использования электрической энергии, различаются. С учетом этого в период плавления для повышения и снижения выгодно работать на левой восходящей ветви кривой (т.е. с длинными дугами), пока дуги экранированы шихтой. К концу плавления, когда значительная часть лучистой энергии дуг передается футеровке, работают на нисходящей ветви кривой (т.е. с короткими дугами). Исследование износа футеровки показало, что зависимость его от силы тока имеет экстремальный характер и максимум его смещен относительно максимума потребляемой и полезной мощности в сторону их меньших значений. Согласно данным индекс износа достигает максимума при половине силы тока короткой сети или при коэффициенте мощности 0,866. Согласно данным это соответствует 0,707.
Применение индекса износа футеровки оказалось эффективным для выбора электрического режима плавки, а также для оценки возможности повышения подводимой мощности. Сделанное на его основе заключение показало возможность работы на низком напряжении для уменьшения износа футеровки и малом реактивном сопротивлении при коротких дугах, что обеспечивало потребление большой мощности. Это привело к значительному увеличению мощности печных трансформаторов. Одновременно потребовалось значительное улучшение электрического оборудования и совершенствование электрического и технологического режимов плавки.