TRIZ理论在提高转炉出钢口寿命解决方案中应用.docVIP

TRIZ理论在提高转炉出钢口寿命解决方案中应用 　　[摘 要] 转炉出钢口的寿命对钢水质量及生产稳定性有重要影响，通过运用TRIZ理论对如何提高转炉出钢口寿命进行分析，结合实例详细论述了TRIZ解决问题的基本步骤，并学会如何在实际工程问题中应用问题分析工具和问题求解工具。 [关键词] TRIZ；出钢口；寿命；矛盾矩阵；创新原理 [中图分类号] TF748 [文献标识码] A 文章编号：1671-0037（2014）01-8-2.5 1 引言 转炉出钢口是钢水由转炉进入钢包的唯一通道。出钢时，由于频繁承受高温钢水、高氧化性炉渣的摩擦冲刷和氧化侵蚀，加之急冷急热的作用，导致出钢口寿命很低，需要不断地修补和更换。转炉出钢口使用次数是转炉炼钢重要的技术指标之一，它不仅会影响生产周期，而且影响到钢水质量及生产稳定性[1]。 转炉常用挡渣法出钢，其中挡渣效果比较好的是挡渣塞法[2]。挡渣器设计为陀螺形装置，陀螺形部分悬浮于钢水与渣液界面上，当钢水流尽时，陀螺形部分适时堵住出钢口，从而防止渣液流入钢包。当出钢口使用到一定炉次后侵蚀严重，挡渣器无法完成挡渣功能，出现下渣，同时造成合金收得率低、耐火材料消耗多。因此，提高出钢口的寿命是目前迫切需要解决的问题。 国内钢铁厂通常从缩短浇钢时间，改变浇钢口材质，减缓钢水、炉渣的冲击几方面考虑，采取优化热换出钢口工艺，对出钢口结构及材质进行改造，改善炼钢、出钢技术，出钢口挂渣保护和优化挡渣机构减小对出钢口的机械撞击等措施，来实现提高出钢口寿命的目的[3]。为系统地分析影响出钢口寿命的原因，本文提出应用TRIZ理论寻找提高转炉出钢口寿命的解决方案。 2 TRIZ概述 TRIZ是源于前苏联的发明问题解决理论（Theory of Inventive Problem Solving）[4]，它是由前苏联著名发明家G.S.Altshuller领导的研究机构，通过深入分析和研究世界数十万件高水平的发明专利建立起来的，其成果包括：总结出了产品发展进化的客观规律；提供了一系列分析、解决问题的具体流程和方法；指导人们创造性地解决技术难题[5]。当人们掌握了这些规律和方法，就能够能动地进行产品开发设计，预测未来趋势。 针对具体的工程问题，传统方法常常会利用经验、头脑风暴法或其他设计方法寻求解决方案。TRIZ理论解决问题的流程是，采用系统分析或者三轴分析的方法对问题进行定义、明确，然后确定待解决的问题；通过TRIZ提供的矛盾分析、物场分析、知识库、科学效应库和专利库等工具体系，产生构思，最终形成方案。图1是传统设计方法和TRIZ解决问题的流程示意图。 3 基于TRIZ理论的提高转炉出钢口寿命设计实例 按照TRIZ解决问题的流程，设定好目标后进行功能分析、三轴分析，对问题求解后形成方案，方案进行比较选择后对结果进行评估。 3.1 TRIZ问题的描述 转炉出钢口在使用一定炉次后侵蚀严重，出钢后期挡渣效果差。应该改善的特性是：转炉出钢口的寿命；目前改善该特性的传统方式是：提高出钢口材质；减小熔渣的侵蚀、冲刷；挡渣出钢等。 3.2 问题分析与分解 将如何提高转炉出钢口寿命定义为工程问题，对其进行系统分析，建立组件模型如图2所示。 利用Pro / Innovator软件对组件进行价值分析，根据理想度诊断，简化和理想化系统。分解系统分析模块产生的转化问题，以How to prevent侵蚀of工作层作为初始问题然后进行因果分析，分析出钢口工作层被侵蚀的原因。以工作层耐火材料为例，通过资源分析找到可利用的物质资源，得到相应的资源方案。 从如何提高转炉出钢口寿命这个问题出发，对问题进行分解，从分解的问题中找到入手点，定义技术矛盾，寻找矛盾方案。 3.3 问题解决 3.3.1 系统组件分析 根据Pro / Innovator软件提供的理想度诊断分析，经过简化和理想化系统后，得到裁减方案1和方案2。裁减方案1：裁减永久层，永久层的保温和支撑功能由工作层完成；裁减方案2：裁减挡渣器，由出钢口完成挡渣功能，将出钢口设计成滑板组合式，初始出钢时滑板全开，到钢水出到2 / 3时，滑板逐渐闭合缩小，以实现挡渣通钢的作用。 3.3.2 系统资源分析 TRIZ理论认为解决问题的实质就是对资源的合理应用。使用技术系统资源是提高理想度最重要的手段之一，只有具备并合理使用资源才能解决所有技术问题。以How to prevent侵蚀of工作层作为初始问题，分析其中可利用的物质资源有工作层耐火材料的厚度、粒度和种类。由此得到资源方案1：增加工作层的耐蚀性，在工作层表面添加耐蚀的涂层；资源方案2：增加耐火材料厚度以减缓钢水对耐火材料的侵蚀；