基于TRIZ理论的合金丝停止位置改进方向研究

王 芳

（黑龙江省冶金研究所，黑龙江 哈尔滨 150040）

1 TRIZ理论简介

TRIZ理论成功地揭示了创造发明的内在规律和原理，着力于澄清和强调系统中存在的矛盾，其目标是完全解决矛盾，获得最终的理想解。它不是采取折中或者妥协的做法，而且它是基于技术的发展演化规律研究整个设计与开发过程，而不再是随机的行为。实践证明，运用TRIZ理论，可大大加快人们创造发明的进程而且能得到高质量的创新产品。

2 待解决问题背景

在钢材的炼制过程中需要向钢包中加入一定量的金属，先将这些金属制成合金丝，然后通过喂线机将合金线注入钢包中，待注入量达到要求后，退合金丝至指定的位置，在实际操作过程中，通过退丝是靠计算脉冲数来处理的，用霍尔传感器来检测被动轮转过的转数，按照转数计算退丝的长度，所以存在检测误差和计算误差，不够准确。

3 分析工具

3.1 系统分析—九屏图

根据现有设备的状态对其过去、将来的子系统进行分析，寻找出一下技术方案：方案1：安装准确度高的传感器。方案2：安装可以随时观测合金丝在退丝过程中移动位置的控制系统，并可以计算出停机的提前量或提前位置。

3.2 最终理想解

（1）设计的最终目标。合金丝退到指定位置（直导管的一端）喂线机就停机。（2）最终理想解。合金丝刚刚退到指定位置后机器自己停机。（3）达到理想解的障碍。如何知道合金丝退到指定位置；如何观察到合金丝的移动情况；现有控制系统信息传递误差大；寻找到一种成本低的控制方法；弯导丝管不能安装传感器。（4）出现这种障碍的原因。导管的材料不透明，不易检测合金丝的位置；普通传感器精准度低、易受震动影响且信息传递有延后；精准度高的传感器成本高，并且传感器不易安装，受震动影响可能会存在误差；弯导管有温度，温度影响检测结果，不便安装传感器。提出技术方案：方案3：直导丝管和弯导丝管的材质用特殊材质替换，这种材质透明或者可观察到合金丝移动位置。方案4：将直导管、弯导管前端制作成U型，上端开口，导管一周标有刻度线。方案5：弯导丝管用特殊材质替换，这种材质在50℃左右能够变成透明的或者能够看到内部物体移动的情况。方案6：在弯导丝管上安装不受温度影响的传感器，检测合金丝的位置。方案7：给机体安装减震系统，使震动不影响传感器的检测和安装。方案8：利用磁场原理，在弯导丝管外侧安装磁性物质，当退丝过程中，它能够随着合金丝的一端移动，从而知道合金丝的移动位置。

3.3 因果链分析

图1 因果链分析图

提出技术方案：

方案9：更换电机。方案10：改变直导管和弯导管的材质。

3.4 功能分析

系统功能定义：定位合金丝的位置

（1）组件分析

表1

（2）结构分析

表2

（3）功能模型

图2 系统功能模型图

提出技术方案：方案11：裁剪传感器，换位系统外的组件来实现传递信息的功能。方案12：降低主动轮对从动轮的传递作用。（可以采用增加退丝过程中的摩擦力，进而降低传递速度，减少信息传递的误差。）改变从动轮的形状，使从动轮在进丝过程中能够抓紧合金丝，促进合金丝前进，此时，是增加了从动轮与合金丝的摩擦力，在退丝过程中，从动轮反向旋转，此时应减小从动轮与合金丝之间的摩擦力，从而降低退丝速度，从而减少传感器的误差。

4 运用TRIZ工具解决问题

4.1 技术矛盾

（1）原问题技术矛盾的表述

图3 原问题技术矛盾图

根据图3确定要解决的技术矛盾发生在功率与速度之间，发生在喂线机工作的时候。

（2）问题模型。对应的39个通用工程参数改善的参数：速度 恶化的参数：功率

（3）解决方案模型。对应查看阿奇舒勒矛盾矩阵表得到参考创新原理为：19，35，38，2

提出技术方案：方案13：增加磁片的数量，进而增加脉冲数，减少误差。

4.2 物理矛盾

（1）确定物理矛盾：电机功率应该A+大，以满足合金丝的进入钢包的速度要求；电机功率应该A-小，以满足退丝的速度要求。

（2）拟采用空间原理。运用分割法提出技术方案：方案14：进丝、退丝采用不同的电机。

5 技术方案整理与评价

将以上方案整理归纳，有的可行性不高，有的成本高，有的复杂等，经方案评价打分，方案 1，11，13，14 可以进一步研究，以寻找实现目标的具体实施方案。