triz创新方法解决耐火材料热剥落问题

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1、总561期第4期河南科技Vol.561，No.42015年4月JournalofHenanScienceandTechnologyApr，2015TRIZ创新方法解决耐火材料热剥落问题曹喜营柳军冯海霞（中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司先进耐火材料国家重点实验室，河南洛阳471039）摘要：本文采用TRIZ创新方法中的物质-场理论分析了耐火材料使用过程中的热剥落问题，采用标准解流程得出了标准解，并结合专业知识给出了部分专业解。进一步结合相关领域的技术发展现状，对专业解进行了可行性分析，最终提出采用原位法形成梯度功能耐火材料的优化设计方案来解决热剥

2、落问题。关键词：TRIZ；创新方法；耐火材料；热剥落；不定形耐火材料；梯度功能材料中图分类号：TB472文献标识码：A文章编号：1003-5168（2015）04-0147-5SolvingtheRefractoryThermalSpallingProblembyTRIZInnovativeMethodCaoXiyingLiuJunFengHaixia(StateKeyLaboratoryofAdvancedRefractorySinosteelCorporationLuoyangInstituteofRefractoriesResearch(L

3、IRR)LuoyangHenan471039)Abstract：Inthispaper,thesubstance-fieldtheoryofTRIZinnovativemethodwasusedtoanalyzetheproblemofre⁃fractorythermalspalling.Someprofessionalsolutionswereobtainedbyusingstandardsolutionflowchartcombinedwithprofessionalknowledge.Withthefurtherfeasibilityana

4、lysis,combinedwithpresenttechnologysituationofrelat⁃edfield,finallyanoptimizeddesignschemewiththeformationoffunctionallygradientrefractoriesbyinsitumethodwasproposedtosolvetheproblemofthermalspalling.Keywords：TRIZ；innovativemethod；refractories；thermalspalling；monolithicrefrac

5、tories；functionallygradientre⁃fractories耐火材料在使用过程中，由于受热内部产生温度场，（Substance），用S1和S2表示，交互作用的能量被称为通常热端温度远高于冷端温度，这样在耐火材料内部形“场”（Field），用F表示。将物质-场模型作为问题模型，成了温度梯度，并产生热应力。热应力超过耐火材料自对应的解决方案的模型是标准解法系统中的标准解。解身的断裂强度时，耐火材料就会发生热剥落现象，最终造题过程如图1所示。成耐火材料的损毁。因此，如何提高耐火材料抗热剥落能力（抗热震性）是耐火材料的研究重点之一。目

6、前常规的解决办法有纤维增韧、微裂纹增韧、提高热导率、降低材料热膨胀系数等，但对热剥落的改善有限。本文以TRIZ创新方法中的物质-场理论对其进行分析，采用72个标准解并结合专业知识得出其它改进该问题的方法。图1用TRIZ解决问题的思路1物质-场分析图2表示高温介质对耐火材料作用的物质-场模物质-场分析法是一种使用符号表达技术系统变换型。高温介质（空气或熔体等）对耐火材料产生了负面作的建模技术。物质-场用来表示同一技术系统中两个对用（温度梯度及由此产生的热应力），物质-场模型有四种象的交互作用的模型，交互作用的对象被称为“物质”基本类型：有效完整系统

7、、不完整系统、无效完整系统和收稿日期：2015-3-31基金项目：国家创新方法工作专项计划项目《河南省创新方法推广与示范企业建设》的研究成果（2013IM021900）作者简介：曹喜营（1973-），男，高级工程师，工学博士，研究方向：耐火材料。·148·TRIZ创新方法解决耐火材料热剥落问题第4期[3]有害完整系统。耐火材料受热的物质-场模型为有害完砖已经在高炉炉缸部位得到成功应用，其它种类耐火材[4-5]整系统，即功能中的三元件都存在，但产生与设计者要求料也在开发或初步应用中。相矛盾的有害作用。2.2.3梯度功能耐火材料的开发。热应力产生的根

8、本原因是温度梯度导致内部的热膨胀量不同，从而产生热应力。因此，如能在温度梯度客观存在的情况下，合理设计耐火材料，使其内部膨胀一致或接近，