Конструкцию применяют с 1980 г. на заводе в г. Эдмонтоне на двух 80-т сверхмощных дуговых печах вместо графитированных электродов диаметром 500 мм. Система составных электродов фирмы "Stelco" включает верхний водоохлаждаемый нерасходуемый и нижний активный графитированный участки. Для уменьшения массы верхний участок электрода выполняют полым, воду для охлаждения подают через осевой трубопровод и отводят через кольцевую рубашку, образующую внешнюю часть нерасходуемого цилиндра. Гладкая, точно выполненная наружная поверхность обеспечивает хороший контакт с головкой электрододержателя. Нерасходуемый участок электрода соединен с графитированным при помощи металлического водоохлаждаемого ниппеля, что значительно улучшает контакт этих частей. Графитированный электрод может быть выполнен меньшего диаметра (так как охлаждается через верхний участок) и не требуется обточка внешней поверхности. Для уменьшения окисления боковой поверхности графитированного участка используют недорогое легко наносимое неэлектропроводное огнеупорное покрытие. Допустимая длина остаточных концов графитированных участков не менее 50 см; обычно на практике минимальную длину этого участка можно поддерживать равной 0,7-0,8 м. Новую графитированную секцию вставляют между изношенным и водоохлаждаемым участками. Наращивание графитированного участка электрода производится вне печи на специальном стенде для монтажа электродов.
Порядок операций следующий: помещение секции в зажим; отвинчивание стальной верхней секции; добавление новой графитированной секции; перемещение в зажиме; навинчивание стальной верхней секции; нанесение покрытия на графитированный участок (в сборе).
Обычно при работе дуговой печи температура рабочего конца графитированного электрода достигает 4000 °С (температура сублимации графита). При удалении от рабочего конца температура электрода снижается и у головки электрододержателя достигает 500°С. В 100-т печи участок электрода, подвергающийся окислению, может иметь длину 6 м. Если большую часть из них заменить водоохлаждаемым металлическим цилиндром, а остальную часть выполнить графитированной, то окисляться будет только графитированный участок, в результате чего расход графитированных электродов вследствие окисления боковой поверхности уменьшится. Кроме того, такое конструктивное решение имеет и ряд других преимуществ: резко уменьшается вероятность поломки электродов; появляется возможность несколько уменьшить диаметр графитированного участка благодаря охлаждающему воздействию металлической части составного электрода; боковую поверхность графитированного участка комбинированного электрода необязательно подвергать механической обработке, вследствие этого можно уменьшить затраты на изготовление графитированных секций; составной электрод имеет меньшее электрическое сопротивление, чем графитовый, благодаря этому повышается активная мощность, вводимая в печь.
К середине 80-х годов наибольшее распространение из числа предложенных конструкций комбинированных электродов получили электроды фирм "Stelco" и "Arc Tecnologie". Имеются достоверные данные о технико-экономических показателях работы электрода этих конструкций].
Для снижения расхода дорогостоящих графитированных электродов, стоимость которых на заводе фирмы "Stelco" (г. Эдмонтон) составила 33 % всех затрат по переделу в электросталеплавильном производстве, разработана конструкция составного водоохлаждаемого электрода.
К началу 70-х годов было найдено рациональное решение идеи водоохлаждаемого металлического электрода. Наиболее простым и надежным из предложенных вариантов оказался составной (комбинированный) электрод, состоящий из верхнего водоохлаждаемого металлического цилиндра, к плоскому нижнему концу которого крепится расходуемый графитированный электрод [44, 48-53]. Длина графитированного участка комбинированного электрода зависит от ряда факторов; целесообразна минимальная длина этого участка. Чем ниже температура этого участка, тем больше срок службы электрода. Расход графитированной части электрода, кроме всего прочего, определяется температурой окисления графитовой массы, теплопроводностью и пористостью графита, длиной графитированного участка электрода, распределением температур по длине этого участка.
За рубежом уже созданы такие виды трансформаторов, снабженных промежуточными схемами переключения, которые можно подключать к ЛЭП напряжением 110 или 220 кВ. Такие ЛЭП обладают высокой мощностью, что позволяет уменьшить отрицательное воздействие на сеть скачков нагрузки электрической установки и снизить мерцание. При наличии в цехе таких трансформаторов отпадает необходимость в понизительной подстанции. В свою очередь это позволяет уменьшить электрические потери на пути от ЛЭП до печного трансформатора. Объясняется это следующим. При постоянных геометрических размерах проводников омические потери возрастают пропорционально.
При уменьшении напряжения в ЛЭП с 220 до 10 кВ ток возрастает с 210 до 4624 А. Такое увеличение тока в низковольтных ЛЭП даже при больших сечениях медных проводников приводит к большим омическим потерям. Таким образом, создание электропечных трансформаторов, обеспечивающих подключение к высоковольтной ЛЭП, обеспечивает многосторонние выгоды.