الٹرا ہائی پاور گریفائٹ الیکٹروڈ کے کام کرنے کا اصول۔

الٹرا ہائی پاور (UHP) گریفائٹ الیکٹروڈ کا کام کرنے والا اصول بنیادی طور پر آرک ڈسچارج رجحان پر مبنی ہے۔ اپنی غیر معمولی برقی چالکتا، اعلی درجہ حرارت کی مزاحمت، اور مکینیکل خصوصیات کا فائدہ اٹھاتے ہوئے، یہ الیکٹروڈز اعلی درجہ حرارت پگھلنے والے ماحول میں برقی توانائی کو تھرمل توانائی میں موثر انداز میں تبدیل کرنے کے قابل بناتے ہیں، اس طرح میٹالرجیکل عمل کو آگے بڑھاتے ہیں۔ ذیل میں ان کے بنیادی آپریشنل میکانزم کا تفصیلی تجزیہ کیا گیا ہے۔

1. آرک ڈسچارج اور برقی سے تھرمل توانائی کی تبدیلی

1.1 قوس کی تشکیل کا طریقہ کار
جب UHP گریفائٹ الیکٹروڈ کو سمیلٹنگ کے آلات میں ضم کیا جاتا ہے (مثال کے طور پر، الیکٹرک آرک فرنس)، تو وہ کنڈکٹیو میڈیا کے طور پر کام کرتے ہیں۔ ہائی وولٹیج ڈسچارج الیکٹروڈ ٹپ اور فرنس چارج کے درمیان ایک برقی قوس پیدا کرتا ہے (مثال کے طور پر، اسکریپ اسٹیل، لوہا)۔ یہ قوس ایک کنڈکٹیو پلازما چینل پر مشتمل ہوتا ہے جو گیس آئنائزیشن کے ذریعے تشکیل پاتا ہے، جس کا درجہ حرارت 3000 ° C سے زیادہ ہوتا ہے جو روایتی دہن کے درجہ حرارت سے کہیں زیادہ ہے۔

1.2 موثر توانائی کی ترسیل
قوس سے پیدا ہونے والی شدید گرمی فرنس چارج کو براہ راست پگھلا دیتی ہے۔ الیکٹروڈز کی اعلیٰ برقی چالکتا (6–8 μΩ·m تک کم مزاحمت کے ساتھ) ٹرانسمیشن کے دوران توانائی کے کم سے کم نقصان کو یقینی بناتی ہے، بجلی کے استعمال کو بہتر بناتی ہے۔ الیکٹرک آرک فرنس (EAF) اسٹیل میکنگ میں، مثال کے طور پر، UHP الیکٹروڈز 30 فیصد سے زیادہ سمیلٹنگ سائیکل کو کم کر سکتے ہیں، نمایاں طور پر پیداواری صلاحیت کو بڑھاتے ہیں۔

2. مادی خصوصیات اور کارکردگی کی یقین دہانی

2.1 اعلی درجہ حرارت کا ساختی استحکام
الیکٹروڈز کی اعلی درجہ حرارت کی لچک ان کی کرسٹل لائن کی ساخت سے پیدا ہوتی ہے: تہہ دار کاربن ایٹم sp² ہائبرڈائزیشن کے ذریعے ایک ہم آہنگی بانڈ نیٹ ورک بناتے ہیں، جس میں وین ڈیر والز فورسز کے ذریعے انٹر لیئر بائنڈنگ ہوتی ہے۔ یہ ڈھانچہ 3000 ° C پر مکینیکل طاقت کو برقرار رکھتا ہے اور غیر معمولی تھرمل جھٹکا مزاحمت پیش کرتا ہے (500 ° C/منٹ تک درجہ حرارت کے اتار چڑھاو کے باوجود)، دھاتی الیکٹروڈز کو پیچھے چھوڑتا ہے۔

2.2 تھرمل توسیع اور رینگنے کی مزاحمت
UHP الیکٹروڈز تھرمل توسیع (1.2×10⁻⁶/°C) کے کم گتانک کی نمائش کرتے ہیں، بلند درجہ حرارت پر جہتی تبدیلیوں کو کم کرتے ہیں اور تھرمل تناؤ کی وجہ سے شگاف کی تشکیل کو روکتے ہیں۔ ان کی کریپ ریزسٹنس (زیادہ درجہ حرارت میں پلاسٹک کی خرابی کے خلاف مزاحمت کرنے کی صلاحیت) کو سوئی کوک کے خام مال کے انتخاب اور اعلی درجے کی گرافٹائزیشن کے عمل کے ذریعے بہتر بنایا جاتا ہے، جس سے طویل ہائی لوڈ آپریشن کے دوران جہتی استحکام کو یقینی بنایا جاتا ہے۔

2.3 آکسیکرن اور سنکنرن مزاحمت
اینٹی آکسیڈنٹس (مثلاً، بورائیڈز، سلی سائیڈز) کو شامل کرکے اور سطح کی کوٹنگز کا اطلاق کرنے سے، الیکٹروڈز کا آکسیڈیشن شروع کرنے کا درجہ حرارت 800 °C سے اوپر ہوتا ہے۔ پگھلنے کے دوران پگھلے ہوئے سلیگ کے خلاف کیمیائی جڑت الیکٹروڈ کی ضرورت سے زیادہ کھپت کو کم کرتی ہے، جس سے سروس لائف کو روایتی الیکٹروڈ کے مقابلے میں 2–3 گنا تک بڑھا دیا جاتا ہے۔

3. عمل کی مطابقت اور نظام کی اصلاح

3.1 موجودہ کثافت اور طاقت کی صلاحیت
UHP الیکٹروڈ 50 A/cm² سے زیادہ موجودہ کثافت کو سپورٹ کرتے ہیں۔ جب اعلیٰ صلاحیت والے ٹرانسفارمرز (مثلاً 100 MVA) کے ساتھ جوڑا بنایا جاتا ہے، تو وہ 100 میگاواٹ سے زیادہ واحد فرنس پاور ان پٹ کو فعال کرتے ہیں۔ یہ ڈیزائن سمیلٹنگ کے دوران تھرمل ان پٹ کی شرح کو تیز کرتا ہے — مثال کے طور پر، فیروسیلیکون کی پیداوار میں فی ٹن سلیکان توانائی کی کھپت کو 8000 kWh سے کم کر دیتا ہے۔

3.2 متحرک ردعمل اور عمل کا کنٹرول
جدید سمیلٹنگ سسٹمز الیکٹروڈ کی پوزیشن، موجودہ اتار چڑھاؤ، اور آرک کی لمبائی کی مسلسل نگرانی کے لیے اسمارٹ الیکٹروڈ ریگولیٹرز (SERs) کا استعمال کرتے ہیں، الیکٹروڈ کی کھپت کی شرح 1.5–2.0 kg/t اسٹیل کے اندر برقرار رکھتے ہیں۔ فرنس ماحول کی نگرانی کے ساتھ مل کر (مثلاً CO/CO₂ تناسب)، یہ الیکٹروڈ چارج کپلنگ کی کارکردگی کو بہتر بناتا ہے۔

3.3 سسٹم کی ہم آہنگی اور توانائی کی کارکردگی میں اضافہ
UHP الیکٹروڈز کی تعیناتی کے لیے معاون انفراسٹرکچر کی ضرورت ہوتی ہے، بشمول ہائی وولٹیج پاور سپلائی سسٹم (مثلاً، 110 kV براہ راست کنکشن)، واٹر کولڈ کیبلز، اور موثر ڈسٹ اکٹھا کرنے والے یونٹ۔ ویسٹ ہیٹ ریکوری ٹیکنالوجیز (مثلاً، الیکٹرک آرک فرنس آف گیس کوجنریشن) توانائی کی مجموعی کارکردگی کو 60 فیصد سے زیادہ تک بڑھاتی ہیں، جس سے توانائی کے استعمال کو ممکن بنایا جا سکتا ہے۔

یہ ترجمہ علمی/صنعتی اصطلاحات کے کنونشنز پر عمل کرتے ہوئے تکنیکی درستگی کو برقرار رکھتا ہے، خصوصی سامعین کے لیے وضاحت کو یقینی بناتا ہے۔