ಅತಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ಕೆಲಸದ ತತ್ವ.

ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಹೈ ಪವರ್ (UHP) ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಣಾ ತತ್ವವು ಪ್ರಾಥಮಿಕವಾಗಿ ಆರ್ಕ್ ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ವಿದ್ಯಮಾನವನ್ನು ಆಧರಿಸಿದೆ. ಅವುಗಳ ಅಸಾಧಾರಣ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ಪ್ರತಿರೋಧ ಮತ್ತು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, ಈ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ಕರಗಿಸುವ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿಯನ್ನಾಗಿ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಲೋಹಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಚಾಲನೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಅವುಗಳ ಮೂಲ ಕಾರ್ಯಾಚರಣಾ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳ ವಿವರವಾದ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ ಕೆಳಗೆ ಇದೆ:

1. ಆರ್ಕ್ ಡಿಸ್ಚಾರ್ಜ್ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್-ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿ ಪರಿವರ್ತನೆ

೧.೧ ಆರ್ಕ್ ರಚನೆಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನ
UHP ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳನ್ನು ಕರಗಿಸುವ ಉಪಕರಣಗಳಲ್ಲಿ (ಉದಾ. ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾಪ ಕುಲುಮೆಗಳು) ಸಂಯೋಜಿಸಿದಾಗ, ಅವು ವಾಹಕ ಮಾಧ್ಯಮವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ವಿಸರ್ಜನೆಯು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ತುದಿ ಮತ್ತು ಕುಲುಮೆಯ ಚಾರ್ಜ್ ನಡುವೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾಪವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ (ಉದಾ. ಉಕ್ಕು, ಕಬ್ಬಿಣದ ಅದಿರು). ಈ ಚಾಪವು ಅನಿಲ ಅಯಾನೀಕರಣದಿಂದ ರೂಪುಗೊಂಡ ವಾಹಕ ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಚಾನಲ್ ಅನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ, ತಾಪಮಾನವು 3000°C ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ - ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ದಹನ ತಾಪಮಾನಗಳನ್ನು ಮೀರಿಸುತ್ತದೆ.

೧.೨ ದಕ್ಷ ಶಕ್ತಿ ಪ್ರಸರಣ
ಆರ್ಕ್ ನಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ತೀವ್ರವಾದ ಶಾಖವು ಫರ್ನೇಸ್ ಚಾರ್ಜ್ ಅನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ಕರಗಿಸುತ್ತದೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗಳ ಉನ್ನತ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆ (6–8 μΩ·m ವರೆಗಿನ ಕಡಿಮೆ ಪ್ರತಿರೋಧಕತೆಯೊಂದಿಗೆ) ಪ್ರಸರಣದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಕನಿಷ್ಠ ಶಕ್ತಿಯ ನಷ್ಟವನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತದೆ, ವಿದ್ಯುತ್ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಅತ್ಯುತ್ತಮಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಆರ್ಕ್ ಫರ್ನೇಸ್ (EAF) ಉಕ್ಕಿನ ತಯಾರಿಕೆಯಲ್ಲಿ, UHP ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗಳು ಕರಗಿಸುವ ಚಕ್ರಗಳನ್ನು 30% ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು, ಇದು ಉತ್ಪಾದಕತೆಯನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ.

2. ವಸ್ತು ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮತ್ತು ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಭರವಸೆ

2.1 ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ರಚನಾತ್ಮಕ ಸ್ಥಿರತೆ
ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕತ್ವವು ಅವುಗಳ ಸ್ಫಟಿಕದಂತಹ ರಚನೆಯಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ: ಪದರಗಳಿರುವ ಇಂಗಾಲದ ಪರಮಾಣುಗಳು sp² ಹೈಬ್ರಿಡೈಸೇಶನ್ ಮೂಲಕ ಕೋವೆಲನ್ಸಿಯ ಬಂಧ ಜಾಲವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ, ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಬಲಗಳ ಮೂಲಕ ಇಂಟರ್ಲೇಯರ್ ಬೈಂಡಿಂಗ್ ಇರುತ್ತದೆ. ಈ ರಚನೆಯು 3000°C ನಲ್ಲಿ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಉಳಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅಸಾಧಾರಣ ಉಷ್ಣ ಆಘಾತ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ (500°C/ನಿಮಿಷದವರೆಗಿನ ತಾಪಮಾನ ಏರಿಳಿತಗಳನ್ನು ತಡೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ), ಲೋಹೀಯ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳನ್ನು ಮೀರಿಸುತ್ತದೆ.

2.2 ಉಷ್ಣ ವಿಸ್ತರಣೆ ಮತ್ತು ತೆವಳುವಿಕೆಗೆ ಪ್ರತಿರೋಧ
UHP ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳು ಉಷ್ಣ ವಿಸ್ತರಣಾ ಗುಣಾಂಕವನ್ನು (1.2×10⁻⁶/°C) ಕಡಿಮೆ ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ, ಎತ್ತರದ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಆಯಾಮದ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ಒತ್ತಡದಿಂದಾಗಿ ಬಿರುಕುಗಳು ಉಂಟಾಗುವುದನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ. ಅವುಗಳ ಕ್ರೀಪ್ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು (ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಪ್ಲಾಸ್ಟಿಕ್ ವಿರೂಪತೆಯನ್ನು ವಿರೋಧಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ) ಸೂಜಿ ಕೋಕ್ ಕಚ್ಚಾ ವಸ್ತುಗಳ ಆಯ್ಕೆ ಮತ್ತು ಮುಂದುವರಿದ ಗ್ರಾಫಿಟೈಸೇಶನ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳ ಮೂಲಕ ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ದೀರ್ಘಕಾಲದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಹೊರೆ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಆಯಾಮದ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತದೆ.

2.3 ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ಮತ್ತು ತುಕ್ಕು ನಿರೋಧಕತೆ
ಉತ್ಕರ್ಷಣ ನಿರೋಧಕಗಳನ್ನು (ಉದಾ. ಬೋರೈಡ್‌ಗಳು, ಸಿಲಿಸೈಡ್‌ಗಳು) ಸೇರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ಲೇಪನಗಳನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸುವ ಮೂಲಕ, ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ಪ್ರಾರಂಭದ ತಾಪಮಾನವು 800°C ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಕರಗಿಸುವ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಕರಗಿದ ಸ್ಲ್ಯಾಗ್ ವಿರುದ್ಧ ರಾಸಾಯನಿಕ ಜಡತ್ವವು ಅತಿಯಾದ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳಿಗಿಂತ 2-3 ಪಟ್ಟು ಸೇವಾ ಜೀವನವನ್ನು ವಿಸ್ತರಿಸುತ್ತದೆ.

3. ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಹೊಂದಾಣಿಕೆ ಮತ್ತು ಸಿಸ್ಟಮ್ ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್

3.1 ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ
UHP ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳು 50 A/cm² ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸುತ್ತವೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮರ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ (ಉದಾ. 100 MVA) ಜೋಡಿಸಿದಾಗ, ಅವು 100 MW ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಏಕ-ಕುಲುಮೆಯ ವಿದ್ಯುತ್ ಇನ್‌ಪುಟ್‌ಗಳನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ವಿನ್ಯಾಸವು ಕರಗಿಸುವ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಉಷ್ಣ ಇನ್‌ಪುಟ್ ದರಗಳನ್ನು ವೇಗಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ - ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಫೆರೋಸಿಲಿಕಾನ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿ ಟನ್ ಸಿಲಿಕಾನ್‌ಗೆ ಶಕ್ತಿಯ ಬಳಕೆಯನ್ನು 8000 kWh ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

3.2 ಡೈನಾಮಿಕ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಮತ್ತು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ನಿಯಂತ್ರಣ
ಆಧುನಿಕ ಕರಗಿಸುವ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಸ್ಥಾನ, ಪ್ರಸ್ತುತ ಏರಿಳಿತಗಳು ಮತ್ತು ಆರ್ಕ್ ಉದ್ದವನ್ನು ನಿರಂತರವಾಗಿ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ ಮಾಡಲು ಸ್ಮಾರ್ಟ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ನಿಯಂತ್ರಕಗಳನ್ನು (SER ಗಳು) ಬಳಸುತ್ತವೆ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಬಳಕೆಯ ದರಗಳನ್ನು 1.5–2.0 ಕೆಜಿ/ಟಿ ಉಕ್ಕಿನೊಳಗೆ ನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ. ಕುಲುಮೆಯ ವಾತಾವರಣದ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆಯೊಂದಿಗೆ (ಉದಾ, CO/CO₂ ಅನುಪಾತಗಳು) ಸೇರಿಕೊಂಡು, ಇದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್-ಚಾರ್ಜ್ ಜೋಡಣೆ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.

3.3 ಸಿಸ್ಟಮ್ ಸಿನರ್ಜಿ ಮತ್ತು ಇಂಧನ ದಕ್ಷತೆಯ ವರ್ಧನೆ
UHP ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳನ್ನು ನಿಯೋಜಿಸಲು ಹೆಚ್ಚಿನ-ವೋಲ್ಟೇಜ್ ವಿದ್ಯುತ್ ಸರಬರಾಜು ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು (ಉದಾ, 110 kV ನೇರ ಸಂಪರ್ಕಗಳು), ನೀರು-ತಂಪಾಗುವ ಕೇಬಲ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಧೂಳು ಸಂಗ್ರಹಣಾ ಘಟಕಗಳು ಸೇರಿದಂತೆ ಪೋಷಕ ಮೂಲಸೌಕರ್ಯಗಳು ಬೇಕಾಗುತ್ತವೆ. ತ್ಯಾಜ್ಯ ಶಾಖ ಚೇತರಿಕೆ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳು (ಉದಾ, ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾಪ ಕುಲುಮೆಯ ಆಫ್-ಗ್ಯಾಸ್ ಕೋಜೆನರೇಶನ್) ಒಟ್ಟಾರೆ ಶಕ್ತಿಯ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು 60% ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ಕ್ಯಾಸ್ಕೇಡಿಂಗ್ ಶಕ್ತಿ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.

ಈ ಅನುವಾದವು ಶೈಕ್ಷಣಿಕ/ಕೈಗಾರಿಕಾ ಪರಿಭಾಷೆಯ ಸಂಪ್ರದಾಯಗಳಿಗೆ ಬದ್ಧವಾಗಿರುವುದರ ಜೊತೆಗೆ ತಾಂತ್ರಿಕ ನಿಖರತೆಯನ್ನು ಕಾಯ್ದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ವಿಶೇಷ ಪ್ರೇಕ್ಷಕರಿಗೆ ಸ್ಪಷ್ಟತೆಯನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತದೆ.