0 引言

高爐爐頂布料器是現(xiàn)代高爐的關(guān)鍵設(shè)備。 目前世界上采用*普遍 的 是 盧 森 堡 PW 公司 行 星 差 動齒輪傳動的布料器，占據(jù)了絕對的市場，但隨著無鐘爐頂布料器的廣泛應(yīng)用， 其缺點(diǎn)也日益暴露出來，例如設(shè)備重量大、結(jié)構(gòu)和傳動系統(tǒng)復(fù)雜及**保護(hù)造成的價格昂貴等，因 此，國內(nèi)外對布料器開展了

大量的研究，中冶南方工程技術(shù)有限公 司（以下簡稱中冶南方）也 于2011 年著手研究新一代無耦合布料器——滑觸線式布料器。 滑觸線布料器將整個傾動機(jī)構(gòu)安裝在旋轉(zhuǎn)裝置上面，使得溜槽的旋轉(zhuǎn)和傾動相 對 獨(dú) 立，無 需 解 耦，通 過 滑 觸線給傾動電機(jī)供電。 該方案結(jié)構(gòu)簡單，控 制 方 便，在制造成本上有極大的優(yōu)勢，但由于將傾動電機(jī)置于布料器內(nèi)部，而布料器內(nèi)部又是高溫多塵的惡劣環(huán)境，如何解決傾動電機(jī)的耐高溫問題是研發(fā)滑觸線布料器技術(shù)的關(guān)鍵。

發(fā) 明 問 題 解 決 理 論 （TeoriyaResheniya Izobreatatelskikh Zadatch，TRIZ）是一種具備完整理論體系的**方法， 通過 TRIZ 的解題流程和方法，能夠幫助人們打破思維定式，開 拓 思 維，并遵循合理的流程和途徑得到解決問題的方法。 TRIZ理論在我國推廣以來，已在傳統(tǒng)制造業(yè)、航空航天及**領(lǐng)域等方面得到了應(yīng)用。 并發(fā)揮巨大作用，筆者有幸與 2013 年底參加湖北省科技廳組織的**示范企業(yè)培訓(xùn)班，學(xué)習(xí) TRIZ 知識，本文將按照 TRIZ的解題方法來研究滑觸線布料器傾動電機(jī)的耐高溫問題。

1 TRIZ 理論概述

TRIZ 的主要創(chuàng)立者是前蘇聯(lián)的****審查員阿奇舒勒，阿奇舒勒及他的合作者對上百萬份**進(jìn)行了整理和分析，并選擇其中40 萬份具有代表性的**進(jìn)行了總 結(jié)， 總結(jié)發(fā)現(xiàn)在不同的應(yīng)用領(lǐng)域， 各種**在解決不同問題時卻具有極其相似的理念， 并 且 在解決問題上也采用了類似的方法。因 此， 阿奇舒勒團(tuán)隊(duì)在總結(jié)這些共同點(diǎn)的基礎(chǔ)上， 創(chuàng)建了 TRIZ 體系，現(xiàn)代 TRIZ 體系 主 要 由 如 下 幾部分組成：

（1）8 大技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則。 促使人們知道技術(shù)系統(tǒng)是如何進(jìn)化的，為技術(shù)**指明方向。

（2）IFR *終理想解。促使人們明確理想解所在的方向和位置 ，避免由于折中法缺乏目標(biāo)所帶來的弊端。

（3）40 個發(fā)明原理。 指引發(fā)明的原理，使創(chuàng)造性思維得到擴(kuò)張。

（4）39 個 通用參數(shù)和阿奇舒勒矛盾矩陣。 通過對矛盾的分析，在矛盾表中查找可能的解法，解法是由 40 個發(fā)明原理組成的物理矛盾和分離原理，促使我們發(fā)現(xiàn)物理矛盾的 11 條分離方法和 4 大分離原理。

（5）物－場模型分析。 一種重要的問題描述和分析工具，用以建立與已存在的系統(tǒng)或新技術(shù)系統(tǒng)問題相聯(lián)系的功能模型。 可 以 通 過物－場分析法描述的問題一般稱為標(biāo)準(zhǔn)問題， 可以采用 76 個標(biāo)準(zhǔn)解法進(jìn)行求解。

（6）76 個標(biāo)準(zhǔn)解法。 針對標(biāo)準(zhǔn)問題提出的解法，標(biāo)準(zhǔn)解法是 TRIZ**理論的精華之一。

（7）ARIZ 發(fā)明問題解決算法。非標(biāo)準(zhǔn)問題主要應(yīng)用 ARIZ 來進(jìn)行解決。 ARIZ 的思路是將非標(biāo)準(zhǔn)問題通過各種方法進(jìn)行變換，轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)問題， 然后應(yīng)用 76 個標(biāo)準(zhǔn)解法來予以解決。

（8）科學(xué)原理知識庫。 物理、化學(xué)、幾何等領(lǐng)域的科學(xué)原理可以有效幫助發(fā)明問題的解決，并為技術(shù)**提供豐富的方案來源。

2 TRIZ 在無耦合布料器水冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2．1 問題描述

高爐爐料經(jīng)中心喉管后進(jìn)入布料器溜槽內(nèi)，在通過溜槽按工藝要求將爐料布置到高爐內(nèi)。 為了實(shí)現(xiàn)溜槽能夠按照工藝要求將爐料布置到高爐內(nèi)，要求溜槽必須具有隨旋轉(zhuǎn)筒體一起繞布料器中心線公轉(zhuǎn)和繞蝸輪軸線的自轉(zhuǎn)兩個運(yùn)動，無耦合布料器將傾動電機(jī)置于旋轉(zhuǎn)筒體上， 旋轉(zhuǎn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)公轉(zhuǎn)，傾動電機(jī)實(shí)現(xiàn)自轉(zhuǎn)。 問題出現(xiàn)在將傾動電機(jī)置于旋轉(zhuǎn)筒體上，因?yàn)樾D(zhuǎn)筒體位于布料器殼體的內(nèi)部，內(nèi)部溫度正常工作環(huán)境溫度 50 ~75℃， 瞬時環(huán)境溫度可能會達(dá)到200℃，為一個高溫的環(huán)境，因此要求對傾動電機(jī)進(jìn)行水冷，而現(xiàn)在還沒有一個合適的方案。 無耦合布料器的結(jié)構(gòu)圖如圖 1 所示。

2．2 系統(tǒng)分析

根 據(jù) TRIZ 理論的解題流程，在進(jìn)行問題描述后，首先應(yīng)對系統(tǒng)進(jìn)行分析，通過系統(tǒng)分析和資源分析， 深入了解各個組件的功能，明確各個組件之間的關(guān)系，以及組件之間的相互作用，并確定這些作用是有用的、有害的或是過度或者不足的， 以找到解決問題的薄弱點(diǎn)，系統(tǒng)的組件模型見圖 2 所示。

2．3 問題分解

問題分解利用三軸問題分析法來進(jìn)行， 主要是沿流程時序軸、系統(tǒng)層次軸和因果關(guān)系軸對初始問題進(jìn)行分析與重定義；將復(fù)雜的工程問題分解成多個簡單的子問題， 以得到一個更**的問題定義，或?qū)⒋藛栴}擴(kuò)展到可能存在的其它領(lǐng)域中去，*終得到可能的潛在 問 題 原 因， 并明確問題解決方向。 通過因果軸的分析，導(dǎo)致傾動電機(jī)冷卻不足的原因有：冷卻水的強(qiáng)度不夠；傾動電機(jī)的材料不能承受高溫；高爐煤氣的阻隔熱輻射。

2．4 資源分析

依據(jù)高爐爐頂布料器的發(fā)展，分別列出無耦合布料器的系統(tǒng)、子系統(tǒng)、超系統(tǒng)，系統(tǒng)的未來，系統(tǒng)未來的子系統(tǒng)，系統(tǒng)未來的超系統(tǒng)，系統(tǒng)的過去，系統(tǒng)過去的子系統(tǒng)，系統(tǒng)過去的超系統(tǒng)。 通過九屏幕法的分析，找出系統(tǒng)及超系統(tǒng)內(nèi)的資源。

通過九屏幕法的分析（見圖3），系統(tǒng)中可用的資源包括旋轉(zhuǎn)組件，傾 動 組 件 、旋 轉(zhuǎn) 體 、殼 體 、水 冷 系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等物質(zhì)資源，以 及 由旋轉(zhuǎn)電機(jī)、傾動電機(jī)提供的機(jī)械能和滑觸線提供的電能等能量資源。

2．5 解決方案

根據(jù)上述三軸分析和資源分析， 從冷卻水的強(qiáng)度不夠入手，針對現(xiàn)有開式水冷不能加壓的原因，可以充分利用滑觸線提供的電能 ，增加一個電動潛水泵，對 冷 卻水加壓。

如圖 4 所示，在旋轉(zhuǎn)圓筒的上部 有 上 水 槽， 冷卻水進(jìn)入上水槽后， 通過進(jìn)水水道進(jìn)入電動潛水泵， 電動潛水泵通過滑觸線供電，有兩個冷卻水道，分別為**冷卻水道和**冷卻水道，**冷卻水道中的冷卻水進(jìn)入傾動電機(jī)，對傾動電機(jī)進(jìn)行冷卻，然后流入位于布料器殼體下部的下水槽，**冷卻水道進(jìn)入旋轉(zhuǎn)圓筒，對旋轉(zhuǎn)圓筒進(jìn)行 冷 卻，*后也流入下水槽，下 水槽 內(nèi) 設(shè) 置 有出水管，冷卻水 * 后 從 出水管中排出。冷 卻 水 進(jìn) 入電 動 潛 水 泵

后 即 可 對 旋轉(zhuǎn) 圓 筒 和 傾動 電 機(jī) 進(jìn) 行加壓冷卻，提高整個布料器的冷卻效果。 在布料器殼體上設(shè)有溫度檢測元件，用于檢測布料器殼體內(nèi)部的溫度，當(dāng)溫度升高時，通過調(diào)節(jié)電動泉水泵的壓力來加大冷卻強(qiáng)度，同時加大上水槽中的進(jìn)水量。 在下水槽內(nèi)設(shè)置有下水槽水位檢測元件，用于檢測下水槽的水位，當(dāng)潛水泵的冷卻水量 增 大 的， 下水槽的水位必然升高，通過加大出水管的抽水強(qiáng)度來加大排水。

3 結(jié)論

我國高爐爐頂布料器設(shè)備自20 世紀(jì) 70 年代 以 來 長 期 依 賴 進(jìn)口，雖然近年來也開展了一些研究，但在成本及可靠性方面沒有太大突破，加上在傳動原理上存在一些相似性，**不足。 滑觸線式布料器方 案 新 穎，傳 動 原 理 簡 單，通 過解決一些具體的技術(shù)細(xì)節(jié)問題以保證其可靠性，必將為布料器的進(jìn)一步發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，本文利用 TRIZ 及 Pro ／ Innovator 創(chuàng) 新 平臺，解決了滑觸線布料器傾動電機(jī)的耐高溫問題，為滑觸線布料器的進(jìn)一步實(shí)施提供了技術(shù)保障，TRIZ理論體系及其**軟件十分符合我國冶金設(shè)備行業(yè)未來發(fā)展的趨勢需求，在未來也會在本領(lǐng)域得到廣泛的推廣和應(yīng)用。