Kanuni ya kazi ya electrodes ya grafiti ya ultra-high (UHP) inategemea hasa uzushi wa kutokwa kwa arc. Kwa kutumia upitishaji wao wa kipekee wa umeme, upinzani wa halijoto ya juu, na sifa za kiufundi, elektrodi hizi huwezesha ubadilishaji mzuri wa nishati ya umeme kuwa nishati ya joto ndani ya mazingira ya kuyeyusha kwa joto la juu, na hivyo kuendesha mchakato wa metallurgiska. Ifuatayo ni uchambuzi wa kina wa mifumo yao kuu ya uendeshaji:
1. Utoaji wa Arc na Ubadilishaji wa Nishati ya Umeme hadi ya Joto
1.1 Utaratibu wa Uundaji wa Safu
Wakati elektroni za grafiti za UHP zimeunganishwa kwenye vifaa vya kuyeyusha (kwa mfano, tanuu za arc za umeme), hufanya kama vyombo vya habari vya conductive. Utoaji wa voltage ya juu hutengeneza safu ya umeme kati ya ncha ya elektrodi na chaji ya tanuru (kwa mfano, chuma chakavu, ore ya chuma). Safu hii inajumuisha chaneli ya plasma ya conductive iliyoundwa na ionization ya gesi, na halijoto inayozidi 3000 ° C—inayozidi joto la kawaida la mwako.
1.2 Usambazaji wa Nishati Bora
Joto kali linalozalishwa na arc moja kwa moja huyeyusha malipo ya tanuru. Upitishaji wa hali ya juu wa umeme wa elektrodi (wenye uwezo wa kustahimili chini kama 6–8 μΩ·m) huhakikisha upotevu mdogo wa nishati wakati wa upitishaji, na kuboresha matumizi ya nguvu. Katika utengenezaji wa chuma wa tanuru ya umeme (EAF), kwa mfano, elektroni za UHP zinaweza kupunguza mizunguko ya kuyeyusha kwa zaidi ya 30%, na hivyo kuongeza tija kwa kiasi kikubwa.
2. Mali za Nyenzo na Uhakikisho wa Utendaji
2.1 Uthabiti wa Muundo wa Halijoto ya Juu
Ustahimilivu wa halijoto ya juu wa elektroni unatokana na muundo wao wa fuwele: atomi za kaboni zilizowekwa tabaka huunda mtandao wa dhamana shirikishi kupitia mseto wa sp², unaofungamana kupitia nguvu za van der Waals. Muundo huu huhifadhi nguvu za mitambo saa 3000 ° C na hutoa upinzani wa kipekee wa mshtuko wa joto (kuhimili mabadiliko ya joto ya hadi 500 ° C / min), elektroni za metali zinazofanya kazi vizuri zaidi.
2.2 Upinzani wa Upanuzi wa Joto na Kutambaa
Elektroni za UHP zinaonyesha mgawo wa chini wa upanuzi wa joto (1.2×10⁻⁶/°C), kupunguza mabadiliko ya kipenyo katika halijoto ya juu na kuzuia kutokea kwa nyufa kutokana na mkazo wa joto. Upinzani wao wa kutambaa (uwezo wa kupinga deformation ya plastiki chini ya joto la juu) huboreshwa kupitia uteuzi wa malighafi ya sindano ya coke na michakato ya juu ya graphitization, kuhakikisha utulivu wa dimensional wakati wa operesheni ya muda mrefu ya mzigo mkubwa.
2.3 Upinzani wa Oksidi na Kutu
Kwa kujumuisha vioksidishaji (km, borides, silicides) na kupaka mipako ya uso, halijoto ya uanzishaji wa oksidi ya elektrodi huinuka zaidi ya 800°C. Ukosefu wa kemikali dhidi ya slag iliyoyeyuka wakati wa kuyeyusha hupunguza matumizi ya elektrodi nyingi, na kuongeza maisha ya huduma hadi mara 2-3 ya elektroni za kawaida.
3. Utangamano wa Mchakato na Uboreshaji wa Mfumo
3.1 Msongamano wa Sasa na Uwezo wa Nguvu
Elektroni za UHP zinaauni msongamano wa sasa unaozidi 50 A/cm². Inapounganishwa na transfoma yenye uwezo wa juu (kwa mfano, 100 MVA), huwezesha pembejeo za nguvu za tanuru moja zinazozidi MW 100. Muundo huu huharakisha viwango vya uingizaji wa mafuta wakati wa kuyeyusha—kwa mfano, kupunguza matumizi ya nishati kwa kila tani ya silicon katika uzalishaji wa ferrosilicon hadi chini ya 8000 kWh.
3.2 Mwitikio Unaobadilika na Udhibiti wa Mchakato
Mifumo ya kisasa ya kuyeyusha hutumia Vidhibiti Mahiri vya Electrode (SERs) ili kufuatilia kila mara nafasi ya elektrodi, kushuka kwa thamani kwa sasa, na urefu wa safu, kudumisha viwango vya matumizi ya elektrodi ndani ya chuma cha 1.5-2.0 kg/t. Sambamba na ufuatiliaji wa angahewa ya tanuru (kwa mfano, uwiano wa CO/CO₂), hii huongeza ufanisi wa kuunganisha chaji ya elektroni.
3.3 Mfumo wa Harambee na Uboreshaji wa Ufanisi wa Nishati
Kusambaza elektroni za UHP kunahitaji miundombinu inayounga mkono, ikijumuisha mifumo ya usambazaji wa nguvu ya juu (km, miunganisho ya moja kwa moja ya kV 110), nyaya zilizopozwa na maji, na vitengo bora vya kukusanya vumbi. Teknolojia za kurejesha joto taka (kwa mfano, uunganishaji wa tanuru ya umeme kutoka kwa gesi) huinua ufanisi wa jumla wa nishati hadi zaidi ya 60%, kuwezesha matumizi ya nishati kupita kiasi.
Tafsiri hii hudumisha usahihi wa kiufundi huku ikizingatia kanuni za istilahi za kitaaluma/kiwanda, na kuhakikisha uwazi kwa hadhira maalum.
Muda wa kutuma: Mei-06-2025