Хэт өндөр чадлын (UHP) графит электродын ажиллах зарчим нь голчлон нумын цэнэгийн үзэгдэл дээр суурилдаг. Онцгой цахилгаан дамжуулах чанар, өндөр температурт тэсвэртэй, механик шинж чанараараа эдгээр электродууд нь өндөр температурт хайлуулах орчинд цахилгаан эрчим хүчийг дулааны энерги болгон үр ашигтай хувиргах боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр металлургийн процессыг хөдөлгөдөг. Тэдний үйл ажиллагааны үндсэн механизмын нарийвчилсан дүн шинжилгээг доор харуулав.
1. Нуман цэнэг ба цахилгаан дулааны энергийг хувиргах
1.1 Нуман үүсэх механизм
UHP бал чулуу электродуудыг хайлуулах төхөөрөмжид (жишээлбэл, цахилгаан нуман зуух) нэгтгэх үед тэдгээр нь дамжуулагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Өндөр хүчдэлийн ялгадас нь электродын үзүүр ба зуухны цэнэгийн хооронд цахилгаан нум үүсгэдэг (жишээлбэл, хаягдал ган, төмрийн хүдэр). Энэхүү нум нь хийн иончлолын үр дүнд үүссэн дамжуулагч плазмын сувгаас тогтдог бөгөөд 3000 хэмээс дээш температуртай буюу ердийн шаталтын температураас хол давсан байдаг.
1.2 Эрчим хүчний үр ашигтай дамжуулалт
Нуманаас үүссэн хүчтэй дулаан нь зуухны цэнэгийг шууд хайлуулдаг. Электродуудын цахилгаан дамжуулах дээд чадвар (эсэргүүцэл нь 6-8 μΩ·m) нь дамжуулах явцад хамгийн бага эрчим хүчний алдагдлыг баталгаажуулж, эрчим хүчний хэрэглээг оновчтой болгодог. Жишээлбэл, цахилгаан нуман зуух (EAF) ган үйлдвэрлэхэд UHP электродууд нь хайлуулах циклийг 30% -иар бууруулж, бүтээмжийг ихээхэн нэмэгдүүлдэг.
2. Материалын шинж чанар ба гүйцэтгэлийн баталгаа
2.1 Өндөр температурт бүтцийн тогтвортой байдал
Электродуудын өндөр температурт тэсвэртэй байдал нь тэдний талст бүтэцээс үүдэлтэй: давхаргын нүүрстөрөгчийн атомууд нь sp² эрлийзжүүлэлтээр ковалент холболтын сүлжээ үүсгэдэг ба ван дер Ваалсын хүчээр давхаргууд хоорондоо холбогддог. Энэхүү бүтэц нь 3000°С-ийн температурт механик бат бөх чанарыг хадгалж, металл электродуудаас илүү сайн дулааны цохилтыг (500 ° C / мин хүртэл температурын хэлбэлзлийг тэсвэрлэх) өгдөг.
2.2 Дулааны тэлэлт ба мөлхөгчдийн эсэргүүцэл
UHP электродууд нь дулааны тэлэлтийн бага коэффициентийг (1.2×10⁻⁶/°C) харуулж, өндөр температурт хэмжээсийн өөрчлөлтийг багасгаж, дулааны стрессээс үүдэн ан цав үүсэхээс сэргийлдэг. Тэдний мөлхөх эсэргүүцлийг (өндөр температурт хуванцар хэв гажилтыг эсэргүүцэх чадвар) зүү коксын түүхий эдийг сонгох, графитжуулах дэвшилтэт процессоор оновчтой болгож, өндөр ачаалалтай удаан хугацааны туршид хэмжээсийн тогтвортой байдлыг хангадаг.
2.3 Исэлдэлт ба зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал
Антиоксидантуудыг (жишээлбэл, борид, силицид) шингээж, гадаргуугийн бүрээсийг хэрэглэснээр электродын исэлдэлтийн эхлэлийн температур 800 ° C-аас дээш нэмэгддэг. Хайлуулах явцад хайлсан шаарын эсрэг химийн идэвхгүй байдал нь электродын хэт их зарцуулалтыг бууруулж, ашиглалтын хугацааг ердийн электродуудаас 2-3 дахин уртасгадаг.
3. Процессын нийцтэй байдал ба системийг оновчтой болгох
3.1 Гүйдлийн нягт ба чадлын багтаамж
UHP электродууд нь 50 А/см²-ээс их гүйдлийн нягтыг дэмждэг. Өндөр хүчин чадалтай трансформаторуудтай (жишээ нь 100 МВА) хосолсон тохиолдолд 100 МВт-аас дээш хүчин чадалтай нэг зуухны оролтыг идэвхжүүлдэг. Энэхүү загвар нь хайлуулах явцад дулааны орцын хурдыг хурдасгадаг - жишээлбэл, ферросиликон үйлдвэрлэхэд нэг тонн цахиурын эрчим хүчний зарцуулалтыг 8000 кВт.ц-аас доош хүртэл бууруулна.
3.2 Динамик хариу үйлдэл ба үйл явцын хяналт
Орчин үеийн хайлуулах системүүд электродын байрлал, гүйдлийн хэлбэлзэл, нумын уртыг тасралтгүй хянахын тулд Ухаалаг Электрод Зохицуулагчийг (SERs) ашигладаг бөгөөд электродын зарцуулалтыг 1.5-2.0 кг/т гангийн хэмжээнд байлгадаг. Зуухны уур амьсгалын хяналттай (жишээлбэл, CO/CO₂ харьцаа) энэ нь электрод цэнэглэх холболтын үр ашгийг оновчтой болгодог.
3.3 Системийн хамтын ажиллагаа ба эрчим хүчний үр ашгийг дээшлүүлэх
UHP электродыг байрлуулахад өндөр хүчдэлийн цахилгаан хангамжийн систем (жишээлбэл, 110 кВ-ын шууд холболт), усан хөргөлттэй кабель, үр ашигтай тоос цуглуулах төхөөрөмж зэрэг дэд бүтцийг дэмжих шаардлагатай. Хаягдал дулааныг нөхөн сэргээх технологи (жишээлбэл, цахилгаан нуман зуухны хийн ялгаруулалт) нь эрчим хүчний нийт үр ашгийг 60% -иас дээш болгож, шаталсан эрчим хүчийг ашиглах боломжийг олгодог.
Энэхүү орчуулга нь эрдэм шинжилгээний/үйлдвэрлэлийн нэр томъёоны конвенцийг дагаж, техникийн нарийвчлалыг хадгалж, мэргэшсэн үзэгчдэд ойлгомжтой байдлыг хангадаг.
Шуудангийн цаг: 2025-05-06