অতি-উচ্চ শক্তি (UHP) গ্রাফাইট ইলেকট্রোডের কার্যনীতি মূলত আর্ক ডিসচার্জ ঘটনার উপর ভিত্তি করে। তাদের ব্যতিক্রমী বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা, উচ্চ-তাপমাত্রা প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে কাজে লাগিয়ে, এই ইলেকট্রোডগুলি উচ্চ-তাপমাত্রা গলানোর পরিবেশে বৈদ্যুতিক শক্তিকে তাপীয় শক্তিতে দক্ষ রূপান্তর সক্ষম করে, যার ফলে ধাতুবিদ্যা প্রক্রিয়াটি চালিত হয়। নীচে তাদের মূল কার্যক্ষম প্রক্রিয়াগুলির একটি বিশদ বিশ্লেষণ দেওয়া হল:
১. আর্ক ডিসচার্জ এবং বৈদ্যুতিক থেকে তাপীয় শক্তি রূপান্তর
১.১ আর্ক গঠন প্রক্রিয়া
যখন UHP গ্রাফাইট ইলেকট্রোডগুলিকে গলানোর সরঞ্জামে (যেমন, বৈদ্যুতিক আর্ক ফার্নেস) একত্রিত করা হয়, তখন তারা পরিবাহী মাধ্যম হিসেবে কাজ করে। উচ্চ-ভোল্টেজ ডিসচার্জ ইলেকট্রোডের ডগা এবং ফার্নেস চার্জের (যেমন, স্ক্র্যাপ স্টিল, লৌহ আকরিক) মধ্যে একটি বৈদ্যুতিক চাপ তৈরি করে। এই চাপটি গ্যাস আয়নীকরণের মাধ্যমে গঠিত একটি পরিবাহী প্লাজমা চ্যানেল নিয়ে গঠিত, যার তাপমাত্রা 3000°C-এর বেশি হয়—যা প্রচলিত দহন তাপমাত্রাকে অনেক বেশি ছাড়িয়ে যায়।
১.২ দক্ষ শক্তি সঞ্চালন
আর্ক দ্বারা উৎপন্ন তীব্র তাপ সরাসরি চুল্লির চার্জ গলে দেয়। ইলেকট্রোডগুলির উচ্চতর বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা (6-8 μΩ·m পর্যন্ত কম প্রতিরোধ ক্ষমতা সহ) ট্রান্সমিশনের সময় ন্যূনতম শক্তি ক্ষতি নিশ্চিত করে, শক্তির ব্যবহারকে সর্বোত্তম করে তোলে। উদাহরণস্বরূপ, বৈদ্যুতিক আর্ক ফার্নেস (EAF) ইস্পাত তৈরিতে, UHP ইলেকট্রোডগুলি গলানোর চক্রকে 30% এরও বেশি কমাতে পারে, যা উল্লেখযোগ্যভাবে উৎপাদনশীলতা বৃদ্ধি করে।
2. উপাদান বৈশিষ্ট্য এবং কর্মক্ষমতা নিশ্চিতকরণ
২.১ উচ্চ-তাপমাত্রার কাঠামোগত স্থিতিশীলতা
ইলেকট্রোডগুলির উচ্চ-তাপমাত্রার স্থিতিস্থাপকতা তাদের স্ফটিক কাঠামো থেকে উদ্ভূত হয়: স্তরযুক্ত কার্বন পরমাণুগুলি sp² হাইব্রিডাইজেশনের মাধ্যমে একটি সমযোজী বন্ধন নেটওয়ার্ক তৈরি করে, ভ্যান ডার ওয়েলস বলের মাধ্যমে আন্তঃস্তর বন্ধন সহ। এই কাঠামোটি 3000°C তাপমাত্রায় যান্ত্রিক শক্তি ধরে রাখে এবং ব্যতিক্রমী তাপীয় শক প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রদান করে (500°C/মিনিট পর্যন্ত তাপমাত্রার ওঠানামা সহ্য করে), ধাতব ইলেকট্রোডগুলিকে ছাড়িয়ে যায়।
২.২ তাপীয় প্রসারণ এবং ক্রিপ প্রতিরোধ
UHP ইলেকট্রোডগুলির তাপীয় প্রসারণের সহগ কম থাকে (1.2×10⁻⁶/°C), যা উচ্চ তাপমাত্রায় মাত্রিক পরিবর্তন কমিয়ে দেয় এবং তাপীয় চাপের কারণে ফাটল তৈরি রোধ করে। তাদের ক্রিপ রেজিস্ট্যান্স (উচ্চ তাপমাত্রায় প্লাস্টিকের বিকৃতি প্রতিরোধ করার ক্ষমতা) সুই কোকের কাঁচামাল নির্বাচন এবং উন্নত গ্রাফিটাইজেশন প্রক্রিয়ার মাধ্যমে অপ্টিমাইজ করা হয়, যা দীর্ঘস্থায়ী উচ্চ-লোড অপারেশনের সময় মাত্রিক স্থিতিশীলতা নিশ্চিত করে।
২.৩ জারণ এবং ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা
অ্যান্টিঅক্সিডেন্ট (যেমন, বোরাইড, সিলিসাইড) ব্যবহার করে এবং পৃষ্ঠের আবরণ প্রয়োগ করে, ইলেকট্রোডের জারণ শুরুর তাপমাত্রা 800°C এর উপরে বৃদ্ধি করা হয়। গলানোর সময় গলিত স্ল্যাগের বিরুদ্ধে রাসায়নিক জড়তা অত্যধিক ইলেকট্রোড খরচ কমিয়ে দেয়, যা প্রচলিত ইলেকট্রোডের তুলনায় 2-3 গুণ বেশি পরিষেবা জীবন বৃদ্ধি করে।
৩. প্রক্রিয়া সামঞ্জস্যতা এবং সিস্টেম অপ্টিমাইজেশন
৩.১ বর্তমান ঘনত্ব এবং বিদ্যুৎ ক্ষমতা
UHP ইলেকট্রোডগুলি ৫০ A/cm² এর বেশি কারেন্ট ঘনত্ব সমর্থন করে। উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন ট্রান্সফরমারের (যেমন, ১০০ MVA) সাথে যুক্ত করলে, তারা ১০০ মেগাওয়াটের বেশি একক-ফার্নেস পাওয়ার ইনপুট সক্ষম করে। এই নকশাটি গলানোর সময় তাপীয় ইনপুট হারকে ত্বরান্বিত করে—উদাহরণস্বরূপ, ফেরোসিলিকন উৎপাদনে প্রতি টন সিলিকনে শক্তি খরচ ৮০০০ kWh এর নিচে কমিয়ে আনে।
৩.২ গতিশীল প্রতিক্রিয়া এবং প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ
আধুনিক গলানোর ব্যবস্থাগুলি স্মার্ট ইলেক্ট্রোড রেগুলেটর (SER) ব্যবহার করে যা ইলেকট্রোডের অবস্থান, কারেন্টের ওঠানামা এবং আর্ক দৈর্ঘ্য ক্রমাগত পর্যবেক্ষণ করে, ইলেকট্রোড ব্যবহারের হার 1.5-2.0 কেজি/টন ইস্পাতের মধ্যে বজায় রাখে। চুল্লির বায়ুমণ্ডল পর্যবেক্ষণের (যেমন, CO/CO₂ অনুপাত) সাথে মিলিত হয়ে, এটি ইলেকট্রোড-চার্জ কাপলিং দক্ষতাকে সর্বোত্তম করে তোলে।
৩.৩ সিস্টেম সিনার্জি এবং শক্তি দক্ষতা বৃদ্ধি
UHP ইলেকট্রোড স্থাপনের জন্য সহায়ক অবকাঠামো প্রয়োজন, যার মধ্যে রয়েছে উচ্চ-ভোল্টেজ পাওয়ার সাপ্লাই সিস্টেম (যেমন, ১১০ কেভি সরাসরি সংযোগ), জল-শীতল কেবল এবং দক্ষ ধুলো সংগ্রহ ইউনিট। বর্জ্য তাপ পুনরুদ্ধার প্রযুক্তি (যেমন, বৈদ্যুতিক আর্ক ফার্নেস অফ-গ্যাস সহ-উত্পাদন) সামগ্রিক শক্তি দক্ষতা ৬০% এরও বেশি বৃদ্ধি করে, যা ক্যাসকেডিং শক্তির ব্যবহারকে সক্ষম করে।
এই অনুবাদটি একাডেমিক/শিল্প পরিভাষার নিয়ম মেনে চলার সাথে সাথে প্রযুক্তিগত নির্ভুলতা বজায় রাখে, বিশেষ পাঠকদের জন্য স্পষ্টতা নিশ্চিত করে।
পোস্টের সময়: মে-০৬-২০২৫