अल्ट्रा-हाई पावर (UHP) ग्रेफाइट इलेक्ट्रोडहरूको कार्य सिद्धान्त मुख्यतया आर्क डिस्चार्ज घटनामा आधारित छ। तिनीहरूको असाधारण विद्युतीय चालकता, उच्च-तापमान प्रतिरोध, र मेकानिकल गुणहरूको लाभ उठाउँदै, यी इलेक्ट्रोडहरूले उच्च-तापमान गल्ने वातावरण भित्र विद्युतीय ऊर्जालाई थर्मल ऊर्जामा कुशल रूपान्तरण गर्न सक्षम बनाउँछन्, जसले गर्दा धातुकर्म प्रक्रिया चल्छ। तल तिनीहरूको मुख्य सञ्चालन संयन्त्रहरूको विस्तृत विश्लेषण छ:
१. आर्क डिस्चार्ज र इलेक्ट्रिकल-टू-थर्मल ऊर्जा रूपान्तरण
१.१ आर्क गठन संयन्त्र
जब UHP ग्रेफाइट इलेक्ट्रोडहरू गलाउने उपकरणहरूमा एकीकृत हुन्छन् (जस्तै, विद्युतीय चाप भट्टीहरू), तिनीहरू प्रवाहकीय माध्यमको रूपमा काम गर्छन्। उच्च-भोल्टेज डिस्चार्जले इलेक्ट्रोड टिप र भट्टी चार्ज (जस्तै, स्क्र्याप स्टील, फलामको अयस्क) बीच विद्युतीय चाप उत्पन्न गर्दछ। यो चापमा ग्यास आयनीकरणद्वारा बनेको प्रवाहकीय प्लाज्मा च्यानल हुन्छ, जसको तापक्रम ३०००°C भन्दा बढी हुन्छ - परम्परागत दहन तापक्रमभन्दा धेरै माथि।
१.२ कुशल ऊर्जा प्रसारण
चापबाट उत्पन्न हुने तीव्र तापले फर्नेस चार्जलाई सिधै पगाल्छ। इलेक्ट्रोडहरूको उच्च विद्युतीय चालकता (६-८ μΩ·m सम्मको प्रतिरोधात्मकता सहित) ले प्रसारणको समयमा न्यूनतम ऊर्जा हानि सुनिश्चित गर्दछ, जसले गर्दा पावर उपयोगलाई अनुकूलन गरिन्छ। उदाहरणका लागि, इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस (EAF) स्टील निर्माणमा, UHP इलेक्ट्रोडहरूले गल्ने चक्रलाई ३०% भन्दा बढीले घटाउन सक्छन्, जसले गर्दा उत्पादकता उल्लेखनीय रूपमा बढ्छ।
२. भौतिक गुण र कार्यसम्पादन आश्वासन
२.१ उच्च-तापमान संरचनात्मक स्थिरता
इलेक्ट्रोडहरूको उच्च-तापमान लचिलोपन तिनीहरूको क्रिस्टलीय संरचनाबाट उत्पन्न हुन्छ: तहबद्ध कार्बन परमाणुहरूले sp² हाइब्रिडाइजेसन मार्फत सहसंयोजक बन्धन नेटवर्क बनाउँछन्, जसमा भ्यान डेर वाल्स बलहरू मार्फत इन्टरलेयर बाइन्डिङ हुन्छ। यो संरचनाले ३०००°C मा मेकानिकल बल कायम राख्छ र असाधारण थर्मल झटका प्रतिरोध प्रदान गर्दछ (५००°C/मिनेट सम्मको तापक्रम उतारचढावको बाबजुद), धातु इलेक्ट्रोडहरूलाई उछिन्दै।
२.२ थर्मल विस्तार र क्रिपको प्रतिरोध
UHP इलेक्ट्रोडहरूले थर्मल विस्तारको कम गुणांक (१.२×१०⁻⁶/°C) प्रदर्शन गर्छन्, जसले उच्च तापक्रममा आयामी परिवर्तनहरूलाई कम गर्छ र थर्मल तनावको कारणले हुने दरारलाई रोक्छ। तिनीहरूको क्रिप प्रतिरोध (उच्च तापक्रममा प्लास्टिक विकृति प्रतिरोध गर्ने क्षमता) सुई कोक कच्चा पदार्थ चयन र उन्नत ग्राफिटाइजेसन प्रक्रियाहरू मार्फत अनुकूलित गरिन्छ, जसले लामो समयसम्म उच्च-भार सञ्चालनको समयमा आयामी स्थिरता सुनिश्चित गर्दछ।
२.३ अक्सीकरण र क्षरण प्रतिरोध
एन्टिअक्सिडेन्टहरू (जस्तै, बोराइड्स, सिलिसाइड्स) समावेश गरेर र सतह कोटिंग्स लागू गरेर, इलेक्ट्रोडहरूको अक्सिडेशन प्रारम्भ तापमान 800°C भन्दा माथि बढाइन्छ। पग्लने क्रममा पग्लिएको स्ल्याग विरुद्ध रासायनिक जडताले अत्यधिक इलेक्ट्रोड खपतलाई कम गर्छ, जसले गर्दा सेवा जीवन परम्परागत इलेक्ट्रोडहरूको भन्दा 2-3 गुणा बढ्छ।
३. प्रक्रिया अनुकूलता र प्रणाली अनुकूलन
३.१ वर्तमान घनत्व र शक्ति क्षमता
UHP इलेक्ट्रोडहरूले ५० A/cm² भन्दा बढीको वर्तमान घनत्वलाई समर्थन गर्दछ। उच्च-क्षमता ट्रान्सफर्मरहरू (जस्तै, १०० MVA) सँग जोड्दा, तिनीहरूले १०० मेगावाटभन्दा बढीको एकल-फर्नेस पावर इनपुटहरू सक्षम पार्छन्। यो डिजाइनले स्मेल्टिङ्को समयमा थर्मल इनपुट दरहरूलाई तीव्र बनाउँछ - उदाहरणका लागि, फेरोसिलिकन उत्पादनमा प्रति टन सिलिकन ऊर्जा खपतलाई ८००० kWh भन्दा कममा घटाउँछ।
३.२ गतिशील प्रतिक्रिया र प्रक्रिया नियन्त्रण
आधुनिक स्मेल्टिङ् प्रणालीहरूले इलेक्ट्रोडको स्थिति, वर्तमान उतारचढाव र चाप लम्बाइको निरन्तर निगरानी गर्न स्मार्ट इलेक्ट्रोड नियामकहरू (SERs) प्रयोग गर्छन्, जसले इलेक्ट्रोड खपत दरहरू १.५-२.० किलोग्राम/टन स्टील भित्र कायम राख्छन्। फर्नेस वायुमण्डल अनुगमन (जस्तै, CO/CO₂ अनुपात) सँग जोडिएको, यसले इलेक्ट्रोड-चार्ज युग्मन दक्षतालाई अनुकूलन गर्दछ।
३.३ प्रणाली तालमेल र ऊर्जा दक्षता वृद्धि
UHP इलेक्ट्रोडहरू तैनाथ गर्न उच्च-भोल्टेज पावर आपूर्ति प्रणालीहरू (जस्तै, ११० केभी प्रत्यक्ष जडानहरू), पानी-चिसो केबलहरू, र कुशल धुलो सङ्कलन एकाइहरू सहित सहयोगी पूर्वाधार आवश्यक पर्दछ। फोहोर ताप पुन: प्राप्ति प्रविधिहरू (जस्तै, इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस अफ-ग्यास सह-उत्पादन) ले समग्र ऊर्जा दक्षतालाई ६०% भन्दा बढीमा बढाउँछ, जसले गर्दा क्यास्केडिङ ऊर्जा उपयोग सक्षम हुन्छ।
यो अनुवादले प्राविधिक शुद्धता कायम राख्छ जबकि शैक्षिक/औद्योगिक शब्दावली परम्पराहरूको पालना गर्दछ, विशेष पाठकहरूको लागि स्पष्टता सुनिश्चित गर्दछ।
पोस्ट समय: मे-०६-२०२५