Рентабельность применения защитных покрытий определяется, с одной стороны, экономией электродов, а с другой — затратами на покрытие оболочкой электродов, которые составляют 12% стоимости графитированных электродов, и затратами на уплотнение электродных отверстий в своде. Расчеты показывают, что при экономии 13% электродной массы дополнительные затраты, связанные с использованием покрытых оболочкой электродов, полностью компенсируются. С ростом цен на высококачественные графитированные электроды применение защитных покрытий становится более выгодным.
В последнее время материалы, используемые для получения защитных покрытий, становятся более разнообразными. Сообщается о разработке и успешной опытной проверке нового защитного покрытия с использованием стандартных ферросплаврв на основе ферросилиция. Такие покрытия имеют ряд преимуществ: низкую стоимость, недефицитность, хорошую обрабатываемость, возможность нанесения на поверхность электрода в виде порошка любым высокопроизводительным способом, высокие защитные свойства. Адгезия такого покрытия с графитовой подложкой почти в два раза выше, чем у покрытия, используемого в НРБ, а газопроницаемость значительно ниже. Применение электродов с таким покрытием позволило снизить удельный расход электродов на 6 % по сравнению с электродами, имеющими защитное покрытие, используемое в НРБ.
Промежуточный расход электродов в виде потерь за счет поломок, огарков электродов и потерь при остановках печи на ремонт может быть уменьшен при использовании подготовленной шихты, рациональной шихтовке, загрузке и электрических режимах работы печи, устранении обвалов шихты во время плавления, при осторожном обращении с электродами в процессе транспортировки и складирования.
Защитное покрытие на боковой поверхности электродов резко снижает интенсивность окислительных процессов, что приводит к значительному уменьшению ее износа. Кроме того, материал применяемых защитных покрытий обычно имеет более высокую электрическую проводимость, чем графит. Это, а также и меньший износ электродов с поверхности позволяют несколько уменьшить при одних и тех же токах диаметр электродов, защищенных покрытием, что еще больше способствует уменьшению степени окисления электродов с защитной оболочкой.
По данным фирмы BSC, особенно хорошие результаты были получены при эксплуатации электродов с защитной оболочкой в цехах с дуговыми печами большой вместимости. При использовании электродов диаметром 610 мм в дуговых печах вместимостью 140- 180 т и одинаковой для данной печи силе тока (35-68 кА) переход от обычных электродов к электродам с покрытием позволяет получать экономию электродов по массе в пределах 16-23%. В случае, когда значительно уменьшается диаметр электрода (примерно на 100 мм, например с 610 до 508 мм), экономия электродов достигает 27 %.
Результаты многочисленных испытаний на предприятиях в СССР и за рубежом подтверждают, что применение покрытых защитной оболочкой электродов диаметром более 300 мм в дуговых печах в большинстве случаев приводит к экономии 10-25 % массы электродов. Необходимым условием хорошей службы электродов с защитным покрытием является тщательная герметизация печи, особенно электродных отверстий в своде, иначе под действием отходящих из печи газов защитное покрытие быстро разрушается.
Возможности повышения качества электродов путем повышения плотности электродной массы в значительной степени исчерпаны. Уменьшение поверхности контакта электродов с окисляющими газами при уменьшении длины электродов и высоты рабочего пространства печи возможно лишь в некоторых случаях при работе на тяжеловесной шихте. Значительный эффект может быть получен при улучшении герметизации рабочего пространства печи и уменьшении количества окислительных газов, проходящих через печь. Для этого необходимо осуществить эффективное уплотнение электродных отверстий в своде. Ниже показана возможность практического решения этого вопроса при проектировании и эксплуатации электросталеплавильного цеха.
Большие возможности экономии электродов при эксплуатации дуговых сталеплавильных печей предоставляет вариант с использованием защитных покрытий из алюминия, силикокальция и других веществ на боковых поверхностях графитированных электродов. Графитированные электроды с защитным покрытием впервые были применены на заводах НРБ в 1964 г. в четырех электросталеплавильных цехах с печами обычной мощности. Это способствовало снижению расхода электродной массы (1965-1970 гг.) на 28-42%. В 1972 г. фирма "British Steel Corporation" (BSC)* закупила в НРБ лицензии и техническое обеспечение на производство графитированных электродов с защитной оболочкой и с тех пор стала крупнейшим производителем таких электродов. По лицензиям фирмы BSC построен ряд предприятий и в других странах. Имеются сведения о производстве и применении электродов с защитными покрытиями в США, Канаде, ФРГ, Швеции, Японии, ЧССР и других странах. Опытно-промышленная эксплуатация графитированных электродов с защитными покрытиями периодически проводилась в СССР [44-46].