Процесс выплавки ферросплавов в электропечах весьма энергоемкий. Удельный расход электроэнергии составляет от 3 до 14 МВт∙ч/т сплава. Особенностью выплавки углеродистого ферромарганца рудовосстановительным процессом является работа низкошахтной печи на сравнительно невысоком рабочем напряжении 145–210 В и большой силе тока в электродах от 45–60 до 100–130 кА и выше вследствие низкого активного сопротивления ванны печи. В результате этого выплавка проводится с низким коэффициентом мощности и невысоким электрическим КПД электропечной установки. Технология выплавки с увеличенным подэлектродным промежутком значительно улучшает энергетические параметры процесса при работе на повышенном напряжении.
Повышение рабочего напряжения ферромарганцевой печи с традиционным распадом электродов (dр/dэ ≈ 2,2), который выражен через диаметр электрода (dэ), создает в ванне зоны перегрева и уменьшает заглубление электродов в шихту. Это приводит к повышенному улету марганца (YMn), обладающего высокой упругостью паров. В связи с этим для более глубокой посадки электродов в шихту выплавку ферромарганца ведут на сравнительно низком напряжении, чем при выплавке ферросиликомарганца и ферросилиция, при этом подэлектродный промежуток (расстояние электрод – подина) не превышает величины (0,6 – 0,8) dэ. Поэтому данный процесс характеризуется низкими значениями активного сопротивления ванны, а следовательно, невысокими значениями коэффициента мощности (cos ϕ) и электрического КПД (η) печи, т. к. активные и реактивные потери электроэнергии в короткой сети пропорциональны квадрату силы тока. Повышение активного сопротивления ванны возможно при одновременном увеличении подэлектродного промежутка и, соответственно, распада электродов без изменения заглубления электродов в шихту [1]. Так, при увеличении подэлектродного промежутка с 0,7 до 2,4–2,6 dэ и распада электродов с традиционной величины 2,2 до 4,5–6,0 dэ рабочее напряжение, активное сопротивление ванны и мощность в ней возрастают в 2,07–2,66 раза. При этом улучшается токораспределение в ванне печи, повышаются коэффициент мощности и электрический КПД (рис. 1) при прежнем диапазоне силы тока в электродах. При лучшем заглублении электродов в шихту величина улета марганца с отходящими газами снижается с 12,7 до 10,4–10,9 %. Данная технология также может быть применена при выплавке ферросплавов (ферросиликомарганца, ферросилиция, феррохрома) и технического кремния углеродотермическим процессом в печах постоянного тока с одним, двумя работающими электродами и подводом тока к подине для улучшения энерготехнологических параметров процесса.