TRIZ理論在提高磨機襯板耐磨性上的應用

劉大立， 宋敏

(中國有色(沈陽)冶金機械有限公司， 遼寧 沈陽 110141)

TRIZ理論在提高磨機襯板耐磨性上的應用

劉大立， 宋敏

(中國有色(沈陽)冶金機械有限公司， 遼寧 沈陽 110141)

磨機運行過程中，磨機襯板磨損嚴重，大大降低生產效率。本文應用TRIZ理論，構造了阿奇舒勒矛盾矩陣，通過由其得到的發明原理，求出了問題的最終理想解，很好的解決了問題，提高了磨機襯板耐磨性，取得顯著的經濟效益。

磨機； 襯板； TRIZ理論； 阿奇舒勒矛盾矩陣

0 引言

近些年，磨機已在金屬礦及非金屬礦選礦廠、冶金、建材、化工及電力部門等若干基礎行業的物料粉碎中得到廣泛的應用。襯板作為磨機內部的保護板，除了承受研磨體與物料的沖擊和磨損之外，對研磨體也起到一定的提升作用。因此，對磨機的襯板要求較高，應具有較好的韌性和塑性，保證其在巨大的外力沖擊作用下不會出現破裂現象；同時，也應具有較高的表面硬度，用以抵抗來自物料的連續磨損。目前國內襯板主要以高錳鋼襯板為主，使用壽命普遍為4～6個月不等，導致維修和更換量都相當大，不僅浪費人力、物力、財力、且直接影響生產效率。因此，對襯板性能提出了更高的要求，提高襯板耐磨性是目前行業內所關注的重點之一。

1 TRIZ理論概述

TRIZ理論起源于前蘇聯，音譯為“萃智”即發明問題解決理論。TRIZ理論是用來解決創新設計問題的工具，闡述了創造發明的內在規律和原理。TRIZ理論有四大革命性成果：其一是，不同行業問題可以采用相同的解決辦法；其二是，它發現了技術系統的進化趨勢；其三是，提出了最終理想解的概念；其四是，創新是有程序和步驟的。采用TRIZ理論的最終目的是通過解決矛盾，獲得最終理想解[1]。其主要研究內容包括：創新思維方法、技術系統進化法則、技術矛盾解決原理、物理矛盾與分離等幾個方面。

TRIZ方法工程實用性強，在全球都得到了廣泛的應用，也取得了大量的技術成果，為企業帶來了巨大的經濟效益。目前，在俄羅斯、歐洲、美國、日本、臺灣等地形成了以TRIZ為基礎的研究、咨詢機構和公司，在國內大型軍工集團、清華大學、浙江大學等地也對TRIZ做了大量的研究和應用[2]。

2 提高磨機襯板性能的常用措施

目前，通過分析磨機襯板磨損的機理，大多從磨粉工藝、襯板材質選擇、襯板制造等方面出發，來提高襯板性能。

(1)嚴格控制進料質量，降低原料中砂石等雜質的含量，從而提高可磨性。

(2)通過合理使用磨機的出力，以降低磨機的使用頻率。如，當夜間低負荷運行時，可以對進料量進行調整。另外，根據負荷情況，可將出力集中于1臺或數臺磨機上，而將其它磨機停用。

(3)合理選擇襯板材質，目前，通常選擇材料主要有三種：高錳鋼系列、合金鋼系列以及高鉻合金鑄鐵系列。其中高錳鋼系列具有一定的價格優勢，但其缺點是容易發生蠕變好延展，會引起變形。合金鋼系列襯板具有優良的綜合力學性能和耐磨性，其使用壽命較高錳鋼襯板相比，能高1-2倍，且具有磨損均勻，不變形的特點，因此，在火電煤磨機上應用比較廣泛，且取得顯著經濟效益。高鉻合金鑄鐵是近幾年使用的超耐磨材料，使用壽命長，其耐磨性能比高錳鋼高3倍左右，是一種優質材料，被業界所認知。但由于合金含量高，綜合生產成本也較高，為此推廣應用受到了不同程度的影響。

(4)襯板制造過程中，采用合理的澆鑄工藝，并控制熱處理工藝。通過采用鑄造工藝措施來細化晶粒，改善鋼件的韌性；并制訂正確的熱處理工藝規范，嚴格熱處理工藝操作，提高鋼的塑性和韌性。

3 采用TRIZ原理的解決問題的方案

采用TRIZ理論解決問題的原則：根據技術系統發展的理想狀態看，應使用盡量少的資源實現盡量多的功能；解決問題時，首先關注系統內部資源，利用現有的能量和資源實現有用功能，把廉價資源用到極致； 由其關注場的作用，如重力場等；實現自我服務功能，最終達到實現有用功能，有害作用的自我消除。

本文充分利用TRIZ中39個標準沖突和40條發明原理之間的對應關系所組成的矛盾矩陣，結合磨機襯板實際設計使用情況出發，來找出矛盾、解決矛盾，從而達到優化設計。通常考慮，如若解決磨機襯板耐磨問題的最直接辦法是將襯板尺寸加厚，但這種方法將直接導致磨機質量加大，從而導致制造、運行成本上升，極不經濟。因此，就產生了技術矛盾即：要改善磨機襯板的耐磨性，通常將襯板尺寸加厚，但導致重量增加。結合TRIZ理論原理，在39個標準沖突中選擇并確定兩對參數。(1)改善的參數是：尺寸加厚，壽命延長；(2)惡化的參數：重量增加。為了解決這種技術矛盾，通過查找矛盾矩陣表確定可用發明原理為[3]：狀態和參數化變化原理；替換機械系統原理；復合材料原理；氣動或液壓結構原理結合實際情況，仔細分析上述四種發明原理，可以得出，第四條氣動或液壓結構原理對改善磨機襯板耐磨性沒有明顯作用，而其他三條發明原理狀態和參數變化原理、替換機械系統原理、復合材料原理則對本問題有指導性幫助。

3.1 狀態和參數變化原理

狀態和參數變化原理解決問題的核心思想是：系統某組件的屬性(物理或化學狀態、柔性、密度、導電性、溫度、體積等)對于其功能的實現尚不是最佳，需要改變其屬性以更好地實現功能。對于磨機襯板而言，可以通過減小進料顆粒的尺寸，以減小對襯板的磨損,提高襯板的使用壽命。

3.2 替換機械系統原理

替換機械系統原理解決問題的核心思想是：原系統功能實現所依據的工作原理存在很大缺陷，用場的替代對系統進行全面升級。對于磁性襯板磨機而言，可以考慮在進料中摻入少量鐵粒子，在磨機襯板表面和間隙處會產生磁場，當摻有鐵粒子的物料進入磨機后，由于襯板處磁場的作用，鐵粒子會吸附于襯板表面，使襯板加厚耐磨。

3.3 復合材料原理

復合材料原理解決問題的核心思想是：實現功能所需的多種屬性不能由單一材料提供時，考慮多種材料進行組合。將該原理運用到提高磨機襯板耐磨性上，可以采用更換磨機襯板材料的方法，應用陶瓷制襯板代替傳統材質，其耐磨性能好，生產過程中能夠減小維修，保證了生產的連續性。

4 結束語

本文通過采用TRIZ理論，成功解決了磨機襯板耐磨性差這一問題，具體方法是將襯板的技術問題描述成技術矛盾，構造了通用工程參數，并建立矛盾矩陣，通過查找矛盾矩陣得出發明原理，結合實際問題分析，選擇對解決問題起到關鍵作用的發明原理。最終通過三個解決方案成功解決了磨機襯板耐磨性差問題，從而提高了襯板的使用壽命，減少了設備的維修性，提高了生產效率。

[1] 趙新軍.技術創新理論(TRIZ)及應用[M].北京：化學工業出版社，2004.

[2] 王亮申，孫峰華.創新理論與應用原理[M].北京：科學出版社，2010.

[3] 楊曉丹，楊明朗，盧曉琴.基于TRIZ理論的國產手機的創新設計[J].保證工程，2005，26(2):140-141.

Application of TRIZ Theory in Improving Wear Resistance of Mill Liner

LIU Da-li，SONG Min

(NFC (Shenyang) Metallurgy Machinery Co., Ltd. Shenyang 110141, China)

Mill liner is worn seriously in operation process, and greatly reduces the production efficiency. This paper applies TRIZ theory, builds Eqishule contradiction matrix, the ultimate ideal solution is derived by invention principles, and the issues are solved, these improve the mill liner wear and achieve remarkable economic benefits.

mill；liner；TRIZ theory；Eqishule contradiction matrix

2014-06-16

劉大立(1981-)，女，內蒙古赤峰人，工程師，碩士研究生，主要從事機械制造與自動化研發工作。

宋敏(1978-)，女，遼寧營口人，高級工程師，大學本科，主要從事機械設計及研發工作。

TG75

B

1003-8884(2014)05-0022-03