河南科技JournalofHenanScienceandTechnology总561期第4期2015年4月Vol.561，No.4Apr，2015TRIZTRIZ创新方法解决耐火材料热剥落问题创新方法解决耐火材料热剥落问题曹喜营曹喜营柳军冯海霞冯海霞（中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司先进先进耐火材料国家重点实验室耐火材料国家重点实验室，河南河南洛阳洛阳471039471039）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(LIRR)LuoyangHenan471039)Abstract：Inthispaper,thesubstance-fieldtheoryofTRIZinnovativemethodwasusedtoanalyzetheproblemofre⁃fractorythermalspalling.Someprofessionalsolutionswereobtainedbyusingstandardsolutionflowchartcombinedwithprofessionalknowledge.Withthefurtherfeasibilityanalysis,combinedwithpresenttechnologysituationofrelat⁃edfield,finallyanoptimizeddesignschemewiththeformationoffunctionallygradientrefractoriesbyinsitumethodwasproposedtosolvetheproblemofthermalspalling.Keywords：TRIZ；innovativemethod；refractories；thermalspalling；monolithicrefractories；functionallygradientre⁃fractories耐火材料在使用过程中，由于受热内部产生温度场，通常热端温度远高于冷端温度，这样在耐火材料内部形成了温度梯度，并产生热应力。热应力超过耐火材料自身的断裂强度时，耐火材料就会发生热剥落现象，最终造成耐火材料的损毁。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。1物质-场分析物质-场分析法是一种使用符号表达技术系统变换的建模技术。物质-场用来表示同一技术系统中两个对象的交互作用的模型，交互作用的对象被称为“物质”（Substance），用S1和S2表示，交互作用的能量被称为“场”（Field），用F表示。将物质-场模型作为问题模型，对应的解决方案的模型是标准解法系统中的标准解。解题过程如图1所示。图2表示高温介质对耐火材料作用的物质-场模型。高温介质（空气或熔体等）对耐火材料产生了负面作用（温度梯度及由此产生的热应力），物质-场模型有四种基本类型：有效完整系统、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。图1用TRIZ解决问题的思路第4期有害完整系统。耐火材料受热的物质-场模型为有害完整系统，即功能中的三元件都存在，但产生与设计者要求相矛盾的有害作用。2问题求解从标准解的流程看，需要采用第一类“物质-场的构建和拆解”中的1.2“消除或抵消有害作用”。具体包括：2.1No.9当前设计中同时存在有用和有害作用，S1和S2不必直接接触，引入S3消除有害作用。在实际应用中，可以通过在耐火材料表面形成一种保护性的物质来降低耐火材料表面温度，并达到降低耐火材料内部热应力的目的。目前已经提出采用耐火材料自保护技术[1]，通过将环境介质约束到耐火材料上，并且环境介质的约束和损毁达到平衡，耐火材料就能得到保护。这方面的实际应用案例很多，如水泥窑烧成带炉衬的...
