Шлаковую зону футеруют термически обработанным периклазовым кирпичом на смоляной связке со смоляной пропиткой, остальные участки стен — высокоуглеродистым периклазовым кирпичом на смоляной связке. В отечественных условиях для футеровки нижней части стен сверхмощных печей успешно применяют перикла-зохромитовые огнеупоры; стойкость нижней части стен при этом повышается в 1,5 раза. Другим путем решения этой проблемы может быть восстановление изношенного слоя футеровки после каждой или нескольких плавок (горячий ремонт нижней части стен). Наиболее экономичным способом ремонта является торкетирование. В ФРГ опробовали различные способы горячего ремонта торкретированием: локальный ремонт роторными торкрет-машинами, ремонт торкрет-машинами с камерами давления, центробежное торкретирование пескометами, факельное торкретирование смесью огнеупорного материала с угольной пылью. Удовлетворительные результаты получены при использовании торкрет-машин с камерой давления.
Опробован и применяется ряд других мероприятий по уменьшению износа нижней части футеровки стен: использование доломитизированной извести в качестве шлакообразующего материала, топливно-кислородных горелок для доплавления шихты в холодных зонах у стен, экранирование дуг слоем шлака, уменьшение распада нижних концов электродов при изменении наклона стоек электрододержателей и электродов и т.д. По данным фирмы "Krupp", фактический расход огнеупоров для участка стен ниже панелей в сверхмощной дуговой печи составлял 0,8 кг/т стали, расход материалов для торкретирования 3,5-4,5 кг/т стали.
При таком конструктивном решении для 100-т печи диаметр распада электродов на уровне свода составляет 1500-1600 мм, что полностью исключает возможность замыканий тока между фазами и ,улучшает условия работы центральной части свода; диаметр распада на уровне жидкой ванны равен 1200-1300 мм. При этом уменьшается тепловая нагрузка на футеровку стен, обеспечивается экранирование дуг электродами и, как показывает опыт работы дуговых печей ЧМК, достигается ускорение плавления шихты в холодных зонах на откосах печи.
Изложенные соображения и результаты работы в полной мере согласуются с приведенной выше формулой индекса износа футеровки дуговой печи, которую можно записать расстояние от дуг до футеровки. Износ футеровки выше при больших напряжениях (длинной дуге) и малом расстоянии от дуги до футеровки.
Поскольку обеспечить необходимую стойкость стен и сводов сверхмощных печей путем улучшения качества огнеупоров не удалось, а возможности регулирования индекса износа футеровки изменением размеров рабочего пространства печи ограниченны, то единственным приемлемым вариантом стала работа сверхмощной печи начиная со второй фазы плавления с имеющими небольшую излучающую поверхность короткими дугами, увеличением тока и понижением печных установок до 0,65-0,67 и менее. Работа на больших токах в общем случае невыгодна, так как приводит к увеличению мощности электрических потерь, снижению электрического к.п.д. установки, усложнению конструкций печи и увеличению их массы, увеличению расхода электроэнергии на плавку и дорогостоящих и энергоемких электродов, поэтому первые сверхмощные дуговые печи имели сравнительно невысокие показатели работы.
В соответствии на печах обычной мощности, а затем и на высокомощных стремились увеличить расстояние Я и угол а, выполняя нижнюю часть стен в форме усеченного конуса, что действительно обеспечивало заметное повышение стойкости футеровки стен, хотя усложняло выполнение кладки и приводило к росту объема рабочего пространства печи, а также к некоторому увеличению площади поверхности футеровки и повышению расхода огнеупоров для изготовления этой поверхности. Наибольший эффект достигался при уменьшении значений а полезный эффект снижался.
На тепловой поток, воспринимаемый футеровкой стен, влияет также диаметр распада электродов. Уменьшение этого диаметра способствовало увеличению расстояния и снижению тепловых нагрузок на футеровку стен. Расчеты показывают, что минимальный диаметр распада, который достигается при работе на электродах диаметром 610 мм, составляет 1400 мм. Однако при таком диаметре распада электродов в случае нарушения регулирования положения электрододержателей, при интенсивном пылевыделении через зазоры между электродами и сводом и в ряде других случаев возможно замыкание тока между электрододержателями различных фаз через свод. Это приводит к электрической эрозии материала свода.
Более целесообразной для сверхмощных печей является наклонная установка колонн электрододержателей и соответственно электродов, обеспечивающая при сравнительно большом диаметре распада электродов приближение дуг к центру печи. Впервые такой прием был применен на 40 электропечах ЧМК, а впоследствии на других отечественных печах серии ДСП-100И6.
Обобщение результатов исследований показало, что без ухудшения качества стали, в частности, по загрязненности ее продуктами раскисления плавку в большегрузных печах (100 т) можно вести без восстановительного периода — под одним шлаком. Особые возможности дает внепечная обработка стали, позволяющая существенно улучшить качество стали, получая в ней соответственно требованиям очень низкие содержания кислорода К 0,005 %), серы (< 0,002 %), углерода « 0,02 %) и регулируя природу оставшихся в очень малых количествах оксидных и сульфидных включений. Все это позволило существенно изменить технологию плавки и имело важное значение для возникновения и развития сверхмощных дуговых печей.
Первым сверхмощным дуговым печам (и названию "сверхмощные") начало было положено в 1963 г. фирмой "Northwestern Steel and Wire" (США), где были построены две печи вместимостью по 135 т при мощности трансформаторов 70-80 MB • А, т.е. удельной мощности 520-600 кВ • А/т. На этих печах применили электроды диаметром 600 мм. Печи имели производительность в слитках 55 т/ч, на их основе были созданы сверхмощные печи, которые получили широкое распространение в сталеплавильном производстве к концу 60-х годов. Сверхмощные дуговые печи первого поколения при вместимости 50-150 т имели удельную мощность трансформаторов 400-500 кВ • А/т. Применяли графитированные электроды диаметром до 600-620 мм. Для уменьшения воздействия дуг на футеровку стен диаметр распада электродов стремились уменьшить, а для уменьшения износа огнеупорного свода высоту его над уровнем ванны увеличить. Производительность печей вместимостью 70 т составляла 35 т/ч, а печей вместимостью 100 т 40-50 т/ч.