Для выполнения требований оказался необходимым ввод в состав главного здания специального пролета, размещаемого обычно между бункерным пролетом и разливочным отделением. В специальной литературе такой пролет называют рафинировочным, распределительным или промежуточным. Наиболее простыми оказываются размещение и работа средств внепечного рафинирования в цехе, производящем рядовые стали сравнительно простого сортамента. В таком случае для внепечного рафинирования в цехе применяют установки продувки металла в ковше аргоном или внепечного дугового подогрева металла в ковше (нагревательный стенд) в сочетании с перемешиванием металла (электромагнитным или продувкой инертными газами). Внепечная десульфурация (если она необходима) осуществляется присадкой в ковш твердых шлакообразующих материалов, обычно извести и плавикового шпата. Указанные несложные средства внепечной обработки металла позволяют выполнять вне печи все операции, предусмотренные концепцией сверхмощной печи (легирование и доводку металла по составу и температуре, раскисление, десульфурацию, удаление продуктов раскисления).
Несколько усложняется схема размещения и работы средств внепечного рафинирования в цехе при производстве стали с повышенными требованиями к качеству производимого металла. Обычно в таком случае к средствам рафинирования, используемым для цеха по производству рядовой стали, добавляется установка внепечного порционного или циркуляционного вакуумирования для понижения содержания газов и неметаллических включений в стали. Такая, установка может быть размещена в потоке за установкой внепечного подогрева стали на пути движения сталевоза.
До последнего времени продувка порошками непосредственно в ванне сверхмощных дуговых печах не получила широкого распространения. Это связано с тем, что при выплавке стали в таких печах на свежей углеродистой шихте и наличии в цехе устройств для подачи сыпучих материалов в печь через отверстие в своде из бункерного пролета дефосфорация металла протекает быстро и без каких-либо затруднений, а десульфурацию металла целесообразно проводить в ковше.
Выше отмечалось, что в некоторых зарубежных цехах, не имеющих бункерного пролета и системы подачи сыпучих сверху, для быстрого формирования шлака в период плавления применяют вдувание в печь порошка извести. Это несколько уменьшает длительность плавления.
Продувка металла в сверхмощной дуговой печи порошками может применяться для дефосфорации расплава в случае переплава легированных отходов. Выше было показано, что при плавке на легированных отходах в сверхмощной печи экономичная работа может быть организована только при исключении операции дефосфорации металла. Продувка дефосфорирующими порошкообразными смесями позволяет существенно снижать содержание фосфора в расплаве без больших потерь легирующих. В СССР проведено большое число работ по изучению процесса дефосфорации стали вдуванием порошков в печь. На основании проведенных исследований выбран рациональный состав смеси для глубокой дефосфорации расплава: 65% извести, 25% железной руды, 10% плавикового шпата. При дефосфорации высоколегированных расплавов в смесь дополнительно вводят некоторое количество оксидов легирующих (например, оксид марганца). По данным промышленных экспериментов, продувка дефосфорирующими смесями существенно не влияет на длительность плавки, отмечается некоторое уменьшение длительности окислительного периода.
Раннее удаление большого количества шлака нарушает и замедляет равномерное плавление окатышей и может привести к увеличению тепловой нагрузки на стены печи вследствие уменьшения степени экранирования дуг шлаком. Иногда для более полного удаления шлака периода плавления в печь присаживают плавиковый шпат и некоторое количество углеродсодежащего материала.
Выше отмечалось, что плавление металлизованных окатышей стремятся совместить с так называемым управляемым окислительным рафинированием ванны, т.е. с окислением примесей и нагревом металла к концу плавления до температуры, близкой к температуре выпуска. Это способствует существенному уменьшению общей длительности плавки.
При плавке с использованием металлизованного сырья в конце плавления окисленность металла практически не отличается от окисленности металлической ванны при работе на ломе и определяется только содержанием углерода в металле, которое регулируется добавками окислителей в ванну. В связи с совмещением процессов плавления и окисления примесей классический окислительный период при плавке на металлизованном сырье обычно не проводят. После полного проплавления шихты и удаления шлака обычно проводят короткий период доводки (10-15 мин).
В условиях сверхмощной печи доводку проводят под остатками шлака периода плавления, т.е. фактически применяют одношлаковый процесс плавки с доводкой под окисленным шлаком. Следовательно, вся плавка с использованием металлизованного сырья проводится в окислительных условиях и десульфурация металла в печи затруднена.
Применение того. или иного способа внепечного рафинирования металла в цехе со сверхмощными электропечами определяется сортаментом выплавляемых сталей, требованиями к их качеству, видом используемых шихтовых материалов. При производстве в цехе нелегированных углеродистых сталей обычного качества не требуется сложных дорогостоящих средств внепечной обработки стали. Десульфурации металла в таком цехе может производиться в печи и во время выпуска в ковше с присадкой в него извести и плавикового шпата. Из средств внепечной обработки для такого цеха достаточно устройств для продувки металла инертным газом в ковше с целью облегчения десульфурации шлаком, корректировки и выравнивания состава и температуры металла. Раскисление металла в таком случае следует производить в ковше, подготовка металла к внепечной обработке в печи будет сводиться к перегреву металла на 40-60 °С по сравнению с плавкой в обычных печах.
При производстве в цехе низко- и среднелегированных сталей с повышенными требованиями к качеству металла могут применять более сложные виды внепечной обработки: внепечное вакуумирование, продувку порошками и т.д. В таком случае подготовка металла к внепечной обработке заключается в более высоком перегреве (на 150-180 °С) по сравнению с обычной плавкой, взвешивании металла, определении его состава и, как правило, отделении от металла окислительного шлака. Окислительный шлак может быть отделен от металла несколькими способами. При работе печи "на болоте" с оставлением после каждой плавки части металла и шлака в печи отделение шлака от металла осуществляется наиболее просто путем слива металла из печи через отверстие, расположенное ниже нормального уровня шлака (печь с сифонным или эркерным выпуском). Такой же прием может быть использован ц при полном опоражнивании печи после каждой плавки.
Металл без шлака сливали из печи в сталеразливочный ковш, в начале выпуска из специального бункера в ковш загружали известь, плавиковый шпат и раскислители. Во время выпуска и в течение 5-6 мин после окончания выпуска металл и шлак в ковше перемешивали аргоном через трубку, вставленную в шиберное отверстие. В результате такой обработки получали в готовой стали 0,005-0,015% Б при исходном содержании серы в шихте 0,04-0,05 %. Как и в предыдущем случае, важное значение для получения низкого содержания серы имело интенсивное перемешивание металла и шлака во время и после выпуска.
При одношлаковом процессе плавки стали в сверхмощной печи доводка металла до заданного содержания легирующих может производиться либо в печи, либо вне печи — в ковше во время или после выпуска плавки, в процессе ее внепечной обработки. В случае производства легированной стали никель и молибден можно вводить в печь вместе с ломом, во время доводки содержание этих элементов корректируется. Если в электросталеплавильных цехах применяют разливочные ковши с шамотной футеровкой, имеющей невысокую огнеупорность, то сплавы марганца и хрома для легирования стали вводят в печь во время доводки, а металл из печи сливают со сравнительно невысокой температурой (в ковше температура металла не более 1620-1630 °С). Раскисление металла и легирование его кремнием, титаном, алюминием обязательно проводят в ковше. Усвоение легирующих при таком способе ведения плавки достаточно высокое и стабильное]. Но при этом доводка в печи приводит к некоторому снижению коэффициента использования печи и ее производительности (обычно длительность доводки 10-20 мин).