Для определения геометрических размеров ванны необходимо знать размер диаметра электродов.
1. Диаметр самоспекающегося электрода определяется исходя из его теплового баланса. Между током и диаметром электрода (в метрах) установлена степенная зависимость вида: 
(10)
Величины с1 и т (см. Табл. 3), учитывающие вид сплава и условия теплообмена электродов, получены на основании анализа работы промышленных печей, имеющих лучшие технико-экономические показатели. Одну из таких печей принимают за "образцовую".
Таблица 3 Значение коэффициентов с1 и т
| Тип сплава | c1 | m |
| Снликомарганец | 51,5 | 1,52 |
| Ферромарганец | 52,8 | 1,70 |
| Феррохром | 46,0 | 1,70 |
| Ферросилиций | 38,6 | 1,88 |
Тогда для ферросилиция
или 
Откуда dэ принимаем равным в соответствие с принятым рядом 1200 мм.
В России принят следующий ряд самоспекающихся электродов (мм): 750, 850,1000, 1200, 1400, 1700 и 2000. Ведется разработка электродов диаметром 2400 мм,
Таблица 4 Допустимые значения плотности тока в самоспекающемся электроде
| Производимый продукт | j, А/см 2 |
| Ферросилиций 45%-ный | до 7,0 |
| Ферросилиций 75%-ный | 7,0 |
| Силикохром 50%-иый | 7,0 |
| Силикомарганец | 6.2 |
| Ферромарганец | 7,6 |
| Электрокорунд | 4,0 |
| Карбид кальция | 6,8 |
| Силикокальций | 12,0 |
Проверяется плотность тока электрода:
А/см2,
что меньше допустимой величины (см. Табл. 4).
2. Размеры ванны определяются исходя из геометрического подобия проектируемой и "образцовой" печи. В качестве определяющего параметра принимается размер диаметра электрода. Геометрическое подобие обоих печей будет соблюдено при равенстве относительных значений
; 
; 
; (11)
(см. рис. 1) и одинаковой величины критерия подобия
|
|
. (12)
Формула выражает связь диаметра электрода с электрическими параметрами (Jф и Unф) и физической характеристикой шихты в виде усредненного удельного сопротивления фазы печи р.
Усредненное удельное сопротивление фазы р зависит от гранулометрического состава шихты, температуры в различных ее слоях и других факторов. Таким образом, величина р действительно отражает электрические свойства шихтовых материалов, а поэтому с достаточной точностью можно считать, что при одинаковой шихте р "образцовой" печи будет равно р проектируемой печи.
В качестве "образцовой" печи примем печь с 
Wmp= 21000 кВА и следующими характеристиками:
| сosφ= 0,84 | UА=186,6 В | Dрэ=3445 мм |
| ηЭ=0,91 | JЭ=60830 А | Dв=6750 мм |
| Unф=83,2 В | dЭ=1300 мм | Нв=2450 мм |
Если вычертить ванну "образцовой" печи в определенном масштабе (рис. 1) и определить для нее значения
, 
, 
то при dЭ =1400 мм можно определить значения в, f, L проектируемой печи
мм,
мм,
мм.
3. Диаметр ванны на уровне угольных блоков определяется по формуле:
, (13)
мм.
Диаметр ванны выше угольных блоков можно определить из соотношения:
мм. Внутренний диаметр кожуха 
.
Толщина футеровки стен (
) выбирается по тепловому расчету с обеспечением на кожухе температуры не выше 1500 С. Эти условия реализуются при 
= 750 мм. Тогда 
мм.
4. При определений диаметра распада электродов необходимо:
а) обеспечить равномерный прогрев материалов избежать возможности быстрого разгара футеровки;
б) предусмотреть не9бходимое расстояние между токонесущими элементами конструкций разных фаз печи. Диаметр распада электродов
|
|
; (14)
мм.
Авторы работы рекомендуют определять Dрэ из соотношения:
. (15)
В данном расчете получено: 
.
Для печи с вращающейся ванной 
мм.
Уменьшение 
для печи с вращающейся ванной объясняется тем, что при вращении ванны уменьшается объем и изменяется форма подэлектродной полости, уменьшается слой вязкого и высокоэлектропроводного вещества вокруг газовой полости, интенсивнее разрушается карбид кремния и обеспечивается более глубокая и устойчивая посадка электродов в шихту.
5. Определение высоты шахты и глубины погружения электрода в шихту.
Высота шахты L определяется условиями фильтрации и конденсации печных газов в слое шихты и конструктивными соображениями
L=l+H+h
где l-расстояние от торца электрода до подины (рис.1): Н - глубина погружения электродов в шихту; h- расстояние от поверхности колошника до верхнего края ванны: Величины l и h для ряда печей и процессов изменяются в следующих пределах: l=600-900 мм и h=100-200 мм.
Глубина погружения электродов в шихту (Н) оказывает существенное влияние на работу печи. От нее зависит скорость схода шихты, фильтрация печных газов (содержащих пары восстановленного окисла и пыль), а также механическое давление столба шихты на поверхность подэлектродного пространства. Для нормальной работы печи все эти факторы должны быть увязаны с электрическими параметрами установки (
и др.).
Оценочные подсчеты фильтрации позволили получить зависимость между величиной Н, линейной скоростью схода шихты (Vсх) и коэффициентом В, зависящим от запыленности газа и характера процесса.
|
|
Для печей с Wmp =20 мВА при бесшлаковом процессе В=160/Н и
м/мин
Тогда минимальное значение
и Н=0,93 м.
Рис.1 Расчетный эскиз ванны круглой рудовостановительной печи: 1-угольные блоки, 2- огнеупорная кладка
Однако из опыта работы действующих печей глубина погружения электродов в шихту при выплавке ФС45 не менее 1200 мм, а в случае ФС75 Н≥ 1300 мм. Полагая, что в проектируемой печи будет выплавляться не только ФС45, но и ФС75, следует иметь Н ≥1300 мм.
Из выражения Н=L -1 - h. Принимая l= 600мм и h= 100 мм, получим Н =2260 - 600 -100 =1560мм.
Исследования, проведенные профессором И.Т. Жердевым с сотрудниками, показывают, что на развитие физико-химических процессов в ванне ферросплавной печи и технико-экономические показатели производства оказывают существенное влияние форма и размер газовой полости, характер распределения тока и расположения активной зоны электроводов по отношению к угольной футеровке стен печи. В этой связи важно иметь вполне определенную высоту угольной обстановки h1. (Рис.1).
Согласно 
мм.
Толщина подины на мощных печах составляет около 2 м. Под изготовляется из следующих материалов (см. рис. 2): '
1.Асбест30 мм
2. Шамотная крупка80 мм
3. Шамотный кирпич на плашку530 мм
4. Угольные блоки и подовая масса 1360 мм
Итого2000 мм
Рис. 2 Схема устройства футеровки пода печи: угольные блоки; 2 – шамотный кирпич; 3- шамотная крупка; 4 – асбест листовой
Таким образом, высота печи 
мм.
В результате проведенного расчета получены следующие параметры печи РКЗ-33:
Wтр=16500 кВА; Wa=14850 кВт;Wпол=13365 кВт;
Unф=75,87 В;JЭ=58,7 кА; dЭ=1200 мм;
Dв=6060 мм;dв=6030 мм;Dк=7530 мм;
Dрэ=3200 мм;L=2260 мм;Н=1560 мм;LП=3200 мм.