Mae egwyddor weithredol electrodau graffit pŵer uwch-uchel (UHP) yn seiliedig yn bennaf ar y ffenomen rhyddhau arc. Gan fanteisio ar eu dargludedd trydanol eithriadol, eu gwrthiant tymheredd uchel, a'u priodweddau mecanyddol, mae'r electrodau hyn yn galluogi trosi ynni trydanol yn ynni thermol yn effeithlon o fewn amgylcheddau toddi tymheredd uchel, a thrwy hynny yrru'r broses fetelegol. Isod mae dadansoddiad manwl o'u mecanweithiau gweithredol craidd:
1. Rhyddhau Arc a Throsi Ynni Trydanol-i-Thermol
1.1 Mecanwaith Ffurfio Arc
Pan fydd electrodau graffit UHP yn cael eu hintegreiddio i offer toddi (e.e., ffwrneisi arc trydan), maent yn gweithredu fel cyfryngau dargludol. Mae rhyddhau foltedd uchel yn cynhyrchu arc trydan rhwng blaen yr electrod a gwefr y ffwrnais (e.e., dur sgrap, mwyn haearn). Mae'r arc hwn yn cynnwys sianel plasma dargludol a ffurfiwyd gan ïoneiddio nwy, gyda thymheredd yn uwch na 3000°C—yn llawer uwch na thymheredd hylosgi confensiynol.
1.2 Trosglwyddo Ynni Effeithlon
Mae'r gwres dwys a gynhyrchir gan yr arc yn toddi gwefr y ffwrnais yn uniongyrchol. Mae dargludedd trydanol uwchraddol yr electrodau (gyda gwrthedd mor isel â 6–8 μΩ·m) yn sicrhau colli ynni lleiaf posibl yn ystod trosglwyddo, gan optimeiddio'r defnydd o bŵer. Mewn gwneud dur ffwrnais arc trydan (EAF), er enghraifft, gall electrodau UHP leihau cylchoedd toddi dros 30%, gan wella cynhyrchiant yn sylweddol.
2. Priodweddau Deunydd a Sicrwydd Perfformiad
2.1 Sefydlogrwydd Strwythurol Tymheredd Uchel
Mae gwydnwch tymheredd uchel yr electrodau yn deillio o'u strwythur crisialog: mae atomau carbon haenog yn ffurfio rhwydwaith bondiau cofalent trwy hybridio sp², gyda rhwymo rhynghaenau trwy rymoedd van der Waals. Mae'r strwythur hwn yn cadw cryfder mecanyddol ar 3000°C ac yn cynnig ymwrthedd eithriadol i sioc thermol (gan wrthsefyll amrywiadau tymheredd hyd at 500°C/mun), gan berfformio'n well na electrodau metelaidd.
2.2 Gwrthiant i Ehangu Thermol a Chripio
Mae electrodau UHP yn arddangos cyfernod ehangu thermol isel (1.2 × 10⁻⁶/°C), gan leihau newidiadau dimensiynol ar dymheredd uchel ac atal ffurfio craciau oherwydd straen thermol. Mae eu gwrthwynebiad cropian (y gallu i wrthsefyll anffurfiad plastig o dan dymheredd uchel) wedi'i optimeiddio trwy ddewis deunydd crai golosg nodwydd a phrosesau graffiteiddio uwch, gan sicrhau sefydlogrwydd dimensiynol yn ystod gweithrediad llwyth uchel hirfaith.
2.3 Gwrthiant Ocsidiad a Chorydiad
Drwy ymgorffori gwrthocsidyddion (e.e., boridau, silicidau) a rhoi haenau arwyneb, mae tymheredd cychwyn ocsideiddio'r electrodau yn cael ei godi uwchlaw 800°C. Mae anadweithiolrwydd cemegol yn erbyn slag tawdd yn ystod toddi yn lliniaru defnydd gormodol o electrodau, gan ymestyn oes gwasanaeth i 2-3 gwaith oes electrodau confensiynol.
3. Cydnawsedd Prosesau ac Optimeiddio Systemau
3.1 Dwysedd Cerrynt a Chapasiti Pŵer
Mae electrodau UHP yn cefnogi dwyseddau cerrynt sy'n fwy na 50 A/cm². Pan gânt eu paru â thrawsnewidyddion capasiti uchel (e.e., 100 MVA), maent yn galluogi mewnbynnau pŵer ffwrnais sengl sy'n fwy na 100 MW. Mae'r dyluniad hwn yn cyflymu cyfraddau mewnbwn thermol yn ystod toddi—er enghraifft, lleihau'r defnydd o ynni fesul tunnell o silicon wrth gynhyrchu ferrosilicon i lai na 8000 kWh.
3.2 Ymateb Dynamig a Rheoli Prosesau
Mae systemau toddi modern yn defnyddio Rheoleiddwyr Electrod Clyfar (SERs) i fonitro safle'r electrod, amrywiadau cerrynt, a hyd yr arc yn barhaus, gan gynnal cyfraddau defnydd electrod o fewn 1.5–2.0 kg/t o ddur. Ynghyd â monitro awyrgylch y ffwrnais (e.e., cymhareb CO/CO₂), mae hyn yn optimeiddio effeithlonrwydd cyplu'r electrod a'r gwefr.
3.3 Synergedd System a Gwella Effeithlonrwydd Ynni
Mae defnyddio electrodau UHP yn gofyn am seilwaith ategol, gan gynnwys systemau cyflenwi pŵer foltedd uchel (e.e. cysylltiadau uniongyrchol 110 kV), ceblau wedi'u hoeri â dŵr, ac unedau casglu llwch effeithlon. Mae technolegau adfer gwres gwastraff (e.e. cydgynhyrchu nwy oddi ar ffwrnais arc trydan) yn codi effeithlonrwydd ynni cyffredinol i dros 60%, gan alluogi defnyddio ynni rhaeadru.
Mae'r cyfieithiad hwn yn cynnal cywirdeb technegol wrth lynu wrth gonfensiynau terminoleg academaidd/ddiwydiannol, gan sicrhau eglurder i gynulleidfaoedd arbenigol.
Amser postio: Mai-06-2025