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.
Наиболее подвержено поломке ближайшее к электрододержателю ниппельное соединение. При высоких токовых нагрузках в сверхмощных печах тепловое расширение и перегрузка ниппеля являются одной из основных причин поломок электродов. Для уменьшения поломок предпринимают попытки увеличения прочности ниппеля и ниппельных соединений. Опробуется и вариант получения составных электродов без использования ниппелей. Резьбовые соединения в этом случае вытачивают непосредственно из тела электрода и ниппель не нужен. Преимуществом такого способа является уменьшение электрического сопротивления, соответствующее снижение тепловых нагрузок внутри соединения и уменьшение вероятности поломок при эксплуатации печи; недостатком — необходимость очень осторожного обращения с электродами, а при поломке необходимость повторного вытачивания элементов соединения.
Вследствие невозможности осуществления необходимой подготовки шихты, недостаточной отработки технологии плавки расход электродов в большинстве отечественных электросталеплавильных цехов, оборудованных сверхмощными печами, превышает средний уровень расхода электродов в зарубежных цехах. Особенно высок уровень промежуточного расхода электродов вследствие большого числа поломок.
Фирмой "Krupp" в 1910 г. было предложено использование металлических водоохлаждаемых электродов для дуговых сталеплавильных печей. Однако реализация этой идеи оказалась затруднительной. Цельнометаллическая конструкция не обеспечивает защиты от коротких замыканий между металлическим электродом и скрапом, что представляет потенциальную угрозу прогара водоохлаждаемого электрода и опасность взрыва.
Расход графита электрода в процессе электроплавки стали определяется качеством электрода и условиями работы дуговой печи. Снижению расхода электродов способствуют уменьшение пористости, повышение плотности, уменьшение содержания золы в электродной массе, снижение удельного электрического сопротивления и увеличение предела прочности электродов.
Печи, снабженные трансформаторами обычной мощности, работают на сравнительно небольших токах (< 45 кА), что позволяет использовать сравнительно недорогие электроды обычного качества. Дуговые печи сверхвысокой мощности работают на очень больших токах «100 кА). Для таких печей используют специальные высококачественные графитовые электроды, обладающие низким электрическим сопротивлением, более плотные и прочные, способные выдерживать высокие токовые нагрузки и значительные механические усилия, возникающие при работе трансформатора сверхмощной печи, и менее подверженные поломкам. Специальные электроды должны обеспечить допустимую плотность тока 25 А/см2. Технология производства высококачественных электродов для сверхмощных дуговых печей достаточно сложна. Необходимые свойства электродов получают при использовании дорогих высококачественных малозольных шихтовых материалов (главным образом, игольчатого нефтяного кокса), мощного прессового оборудования, пропитки заготовок электродов пековыми связующими, специальной длительной и сложной высокотемпературной обработки (операции графитизации). Высокая стоимость шихтовых материалов и большой расход электроэнергии определяют очень высокую стоимость специальных графитированных электродов для сверхмощных печей (1500-2000 долл. США за 1 т).