Для оптимизации процесса выплавки стали в ДСП-150 с использованием ГБЖ необходимо рассчитать время проплавления колодцев. Для этого был применен метод математического моделирования, основанный на модели расчета тепловых потоков на шихту. Для эффективного использования зонального метода поверхность и объем шихты в завалке разбивали на ряд поясов, колец и секторов. В результате применения такой разбивки следует, что объем шихты, состоит из достаточного числа элементарных участков.
По результатам расчета построены графики тепловых потоков излучения дуги и электрода на шихту в первый период расплавления. Распределение мощности излучения на поверхность шихты обнаруживает наличие явно выраженного максимума в 1 секторе, где основную долю излучения выделяет дуга (90 с лишним процентов).
Было просчитано общее излучение дуги и электрода на каждую элементарную площадку и рассчитано время проплавления колодца, определяемое суммированием времени проплавления каждого вида шихты в завалке. Используя теплофизические данные каждого вида шихты, нашли общее время проплавления колодца - оно составило 8.95мин. По данным регистрации времени проплавления колодцев в ДСП-150 погрешность составляет не более 6%. Далее решался вопрос о проплавлении шихты, находящейся на стенках колодца, когда дуга находилась в колодце.
Методом построений и с помощью математического моделирования были проведены расчеты излучения электрода и дуги при различной степени открытости её относительно элементарных площадок, находящихся на боковых поверхностях колодца с течением времени. По данным расчета были построены зависимости изменения теплового излучения на поверхности шихты, участвующие в теплообмене в зависимости от сектора, кольца и пояса, а также степени экранирования дуги электродом.