0 引言

高爐爐頂布料器是現(xiàn)代高爐的關鍵設備。 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用， 其缺點也日益暴露出來，例如設備重量大、結構和傳動系統(tǒng)復雜及**保護造成的價格昂貴等，因 此，國內外對布料器開展了

大量的研究，中冶南方工程技術有限公 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構安裝在旋轉裝置上面，使得溜槽的旋轉和傾動相 對 獨 立，無 需 解 耦，通 過 滑 觸線給傾動電機供電。 該方案結構簡單，控 制 方 便，在制造成本上有極大的優(yōu)勢，但由于將傾動電機置于布料器內部，而布料器內部又是高溫多塵的惡劣環(huán)境，如何解決傾動電機的耐高溫問題是研發(fā)滑觸線布料器技術的關鍵。

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**領域等方面得到了應用。 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)培訓班，學習 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**進行了整理和分析，并選擇其中40 萬份具有代表性的**進行了總 結， 總結發(fā)現(xiàn)在不同的應用領域， 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， 阿奇舒勒團隊在總結這些共同點的基礎上， 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 大技術系統(tǒng)進化法則。 促使人們知道技術系統(tǒng)是如何進化的，為技術**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準問題， 可以采用 76 個標準解法進行求解。

（6）76 個標準解法。 針對標準問題提出的解法，標準解法是 TRIZ**理論的精華之一。

（7）ARIZ 發(fā)明問題解決算法。非標準問題主要應用 ARIZ 來進行解決。 ARIZ 的思路是將非標準問題通過各種方法進行變換，轉化為標準問題， 然后應用 76 個標準解法來予以解決。

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

2 TRIZ 在無耦合布料器水冷系統(tǒng)設計中的應用

2．1 問題描述

高爐爐料經(jīng)中心喉管后進入布料器溜槽內，在通過溜槽按工藝要求將爐料布置到高爐內。 為了實現(xiàn)溜槽能夠按照工藝要求將爐料布置到高爐內，要求溜槽必須具有隨旋轉筒體一起繞布料器中心線公轉和繞蝸輪軸線的自轉兩個運動，無耦合布料器將傾動電機置于旋轉筒體上， 旋轉電機實現(xiàn)公轉，傾動電機實現(xiàn)自轉。 問題出現(xiàn)在將傾動電機置于旋轉筒體上，因為旋轉筒體位于布料器殼體的內部，內部溫度正常工作環(huán)境溫度 50 ~75℃， 瞬時環(huán)境溫度可能會達到200℃，為一個高溫的環(huán)境，因此要求對傾動電機進行水冷，而現(xiàn)在還沒有一個合適的方案。 無耦合布料器的結構圖如圖 1 所示。

2．2 系統(tǒng)分析

根 據(jù) TRIZ 理論的解題流程，在進行問題描述后，首先應對系統(tǒng)進行分析，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，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行， 主要是沿流程時序軸、系統(tǒng)層次軸和因果關系軸對初始問題進行分析與重定義；將復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，或將此問題擴展到可能存在的其它領域中去，*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，導致傾動電機冷卻不足的原因有：冷卻水的強度不夠；傾動電機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組件，傾 動 組 件 、旋 轉 體 、殼 體 、水 冷 系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等物質資源，以 及 由旋轉電機、傾動電機提供的機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，在旋轉圓筒的上部 有 上 水 槽， 冷卻水進入上水槽后， 通過進水水道進入電動潛水泵， 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入傾動電機，對傾動電機進行冷卻，然后流入位于布料器殼體下部的下水槽，**冷卻水道進入旋轉圓筒，對旋轉圓筒進行 冷 卻，*后也流入下水槽，下 水槽 內 設 置 有出水管，冷卻水 * 后 從 出水管中排出。冷 卻 水 進 入電 動 潛 水 泵

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

3 結論

我國高爐爐頂布料器設備自20 世紀 70 年代 以 來 長 期 依 賴 進口，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細節(jié)問題以保證其可靠性，必將為布料器的進一步發(fā)展產(chǎn)生深遠的影響，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的耐高溫問題，為滑觸線布料器的進一步實施提供了技術保障，TRIZ理論體系及其**軟件十分符合我國冶金設備行業(yè)未來發(fā)展的趨勢需求，在未來也會在本領域得到廣泛的推廣和應用。