一、企业背景：甘肃招金贵金属冶炼有限公司成立于2012年8月，是招金矿业股份有限公司的控股子公司。公司位于临洮县中铺镇工业园区，占地440亩，注册资金3亿元人民币。现拥有职工345余人，下设7个职能科室、5个生产车间、4个辅助车间。

公司规模：总设计规模1000吨/日，总投资规模20亿元。主要产品有：黄金、白银、锑、硫酸。公司现有锑浸出电积和焙烧氰化冶炼生产线各一条，可年产黄金2875公斤、白银700公斤、金属锑1200吨、硫酸5万多吨。

甘肃招冶自成立以来本着“务实、创新、诚信、奉献”的企业精神和管理理念，以“管理务实、持续经济、回报股东、带动地方经济、”的核心经营模式为奋斗目标，以“黄金有价，生命无价”的安全观为企业发展的保障，以“绿水青山就是金山银山”的环保理念为企业生态环保理念。

二、经研究对象介绍：反应釜是金泥冶炼工艺过程的压力容器。通过加入、HCl、水、蒸汽，金泥封闭加压搅拌的反应容器。

对象现状：

反应釜用于溶金，反应釜内壁附有搪瓷，但是容金过程中容器内部搪瓷经常出现爆瓷现场，不仅造成了大量维修成本、材料成本、同时也影响车间生产效益。

技术系统名称： 反应釜

技术系统功能：盛装金泥混合液反应除杂



系统工作原理：冶炼生产时，打开反应釜往反应釜加水搅拌叶片处，加入150~200L盐酸，开启反应釜搅拌，升温至70-80℃开始金泥投料，加完金泥后升温90-100℃浸出2.5-3小时，使其充分反应然后加水稀释，升温80℃以上停止搅拌0.5小时开始过滤。启动真空泵，用软管把反应釜中酸浸液放至过滤槽中过滤，当物料放完用水将剩余金泥冲净后关闭反应釜放料开关，最后达到金泥的除杂目的。



系统主要问题：在金泥混合液反应除杂过程中反应釜内部搪瓷经常性爆瓷、造成了大量的维修成本和生产效率。



改进目标及技术要求：降低维修成本、提高生产效率，阻止止搪瓷严重爆瓷

四、因果分析：

1、造成使用应力过大的根本原因是：

应力爆瓷主要是由于瓷层和金属坯体的热膨胀系数存在巨大的差异而引起的。在大多数情况下，金属坯体的热膨胀系数大于瓷层的热膨胀系数，这就意味着在常温下瓷层总是存在着残余的应力。残余应力受热膨胀系数差、温度、釉层厚度、基材厚度等因素的影响。搪玻璃设备热残余应力进行了理论计算。瓷层的压应力足够大时，瓷层将会出现剥落。

2热胀冷缩的根本原因是：由于搪瓷的线膨胀系数和延伸率小于钢板，因此冷却后搪玻璃的变形量小于钢板的变形量，搪瓷受到钢板的约束产生压应力。搪瓷釜制成后，其搪玻璃即存在预压缩应力，而钢板则存在预拉伸应力。由于预应力与线膨胀系数和延伸率相关，线膨胀系数和延伸率与温度又密切相关，因此搪瓷釜的工作温度对搪瓷釜的使用影响很大。如果因温度变化大而使搪瓷产生的应力超过其使用应力，搪瓷将被破坏。

3、静电穿刺根本原因是：搪瓷釜内搅拌带有悬浮物的液体，悬浮物与搪瓷强烈的磨擦，同时悬浮物自身也产生磨擦，这样就产生大量的静电荷，高的静电荷对搪瓷产生强烈的穿刺作用，从而导致搪瓷点蚀，因此搅拌转速不宜太快。

4、析氢腐蚀的根本原因是：析氢腐蚀是常见的爆瓷原因，也称之为鳞爆现象。引起鳞爆的因素很多，包括钢坯的表面及内部质量，瓷釉的成分及均匀度，以及搪烧工艺，如脱脂盐酸浓度，酸洗时间，搪烧的温度及时间。Fe+2HCl=FeCl2+H2O Fe + H2O →FeO + 2H

分析结论：根据因果分析，造成连接搪瓷爆裂的主要原因有：使用应力大于本身应力过度，热胀冷缩有害，静电穿刺有害，析氢腐蚀有害。

创新亮点：创新一，对系统资源分析得知，其物质资源有：温度、釉层厚度、膨胀系数等资源。通过分析，可运用超系统中温度、釉层厚度、膨胀系数，得到

增加搪瓷釉层厚度，在涂补瓷釉时，应使搪瓷的热膨胀系数尽量接近的热膨胀系数，同时通过应用高温、快烧的方法来提高基体与瓷层间的密着力。并且在反应釜运行中，为了让保证反应釜内膨胀系数不超过搪瓷的应膨胀系数，在原来反应釜怎加增加热传感器来控制温度，在保持工艺温度的同时，膨胀系数和应膨胀系数保持接近，防止爆瓷。

创新二：对系统资源分析得知，其物质资源有：搪瓷胚体、盐酸、水、金泥、蒸汽等资源。通过分析，可运资源系统中温度、硫碳气化物、气泡得到反应釜钢体的材质，导致搪瓷胚体内部钢材中的碳硫物，在加热过程中气化，搪瓷与机体间的搪瓷层内部形成大量的气泡，造成爆瓷问题，通过碳硫元素测定仪来测定胚体是否存在此类元素，最终用钛合金材料作为反应釜外壳，避免了胚体内部硫碳气化物的存在，从而降低了搪瓷爆瓷。



创新一（图） 创新二（图）

创新三：根据局部质量原理（3）的启发，得到钢坯为钢板焊接而成，钢材在冷却过程中会产生铁素体的相变，金属基体溶解氢的能力大幅度下降，从钢材中析出的氢聚集在钢坯与搪瓷层交界处和钢材内部焊接缺陷部位上，随着时间的延长，氢的浓度越来越高，压力越来越大，当压力超过瓷层的机械强度时，瓷层就会产生鳞爆，导致爆瓷，根据局部质量创新原理，得出方案：在原有钢板和环钢胚体接口处增加一层氧树脂，既保证了原钢胚质量，又阻止了氢聚集的数量和浓度，避免了钢坯与瓷层之间的相互压力，解决爆瓷。



创新三（图）

创新四：根据得到 3：局部质量；37：热膨胀；由于使用应力与线膨胀系数和延伸率相关，而他们三者与蒸汽加热温度有关，在加热过程中，由于反应釜夹层温度加热不均匀，升温时蒸汽过猛，产生热急变，F使 ? F生 导致搪瓷爆瓷。

将原有搪瓷与反应釜钢坯夹层中的蒸汽直接加热，改为蛇管均匀加热，增加了力的缓冲面，降低了热膨胀期数和延伸率，从而降低生产应力。

 方案四：（图）

方案四：根据得到 28：机械系统代替；得到搪瓷反应釜内金泥混液还有大量的悬浮物，当减半速度过快时，悬浮物与搪瓷强烈的磨擦，同时悬浮物自身也产生磨擦，这样就产生大量的静电荷，高的静电荷对搪瓷产生强烈的穿刺作用，从而导致搪瓷爆瓷。 在原有的搅拌控制系统增加变频器，针对反应釜内悬浮物的数量，来控制搅拌的速度

创新五：（图）

创新六：根据向微观级进化法则将叶搅拌取消，对反应釜内进行充气搅拌，此种方法可减少叶轮搅拌的危害，但搅拌效果不变，有效的避免了陶瓷爆瓷。

创新六：（图）

五：实施效果对比

搪瓷爆瓷每年发生约6次，改进方案实施后，预计年发生可降为3次。按每次检修费用15万，改造后直接效益预计可达50余万元，每年因设备维修造成的的零时停车产生的成本从32万元降低到4万元。

参考创新原理：3：局部质量；28：机械系统代替；35：物理化学参数变化；37：热膨胀；11：事先防范 ；27：廉价期待品 ；28：机械系统代替 ；35：物理化学参数数变化 ； 3：局部质量；28：机械系统代替；35：物理化学参数变化；37：热膨胀；25：自服务 ；5：合并组合 ；3：局部质量 ；15：动态化 ；24:借助中介物；35：改变特征 ；39：用周期性的行动；35：物理化学参数数变化