電子表格具有數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理能力, 被廣泛應用在財務、統(tǒng)計等工作領域。鑄造生產(chǎn)熔煉中的配料計算多是一項繁瑣的計算過程, 它涉及到金屬爐料的化學成分、各元素的吸收率等數(shù)據(jù)和各種計算公式。

因此, 如何便捷有效地利用電子表格進行配料計算,是鑄造技術人員一直關心的問題。作者對電子表格在鑄造熔煉配料計算中的應用進行了介紹, 供同行參考。

1、電子表格的建立

以含Cr的耐磨鑄鐵件生產(chǎn)中的熔煉為例, 來說明電子表格的建立。建立如圖1所示的表格。將金屬液所要求的化學成分、金屬爐料的化學成分以及各元素的吸收率填寫到相應的單元格中( 圖2) 。

確定每批金屬爐料的總重量及回爐料的重量, 并分別填寫到I4和I7單元格中( 圖2) 。如果金屬液的化學成分中含有鉻元素, 則應先計算鉻鐵的重量。將含鉻量公式G鉻=( G爐×Cr爐/XCr- G回×Cr回) /Cr鉻中的數(shù)值轉(zhuǎn)換成電子表格中對應的單元格, 即I9= ( I4×H4/H12- I7×H7) /H9??①。將①式輸入到I9單元格的編輯欄中, 此時數(shù)值G鉻就在I9單元格中顯示出來( 圖3) 。計算生鐵和廢鋼的重量。將公式G生= { G爐×C爐/XC- G爐×C鋼- [G鉻×( C鉻- C鋼) ]-[G回×( C回- C鋼) ]} / (C生- C鋼) ??②; G鋼=G爐- G生- G回-G鉻??③中的數(shù)值分別轉(zhuǎn)換成電子表格中對應的單元格,即I5= ( I4×C4/C12- I4×C6- I9×( C9- C6) - I7×( C7-C6)) / ( C5- C6) ??④; I6=I4-I5- I7- I9??⑤。將式④、式⑤分別輸入到I5、I6單元格的編輯欄中, 此時數(shù)值G生、G鋼就在I5、I6單元格中顯示出來( 圖3) 。

計算錳鐵的重量。將含錳量公式G錳= ( G爐×Mn爐/XMn- G生×Mn生- G鋼×Mn鋼- G回×Mn回) /Mn錳中的數(shù)值轉(zhuǎn)換成電子表格中對應的單元格, 即I8=( I4×E4/E12- I5×E5- I6×E6- I7×E7) /E8??⑥。將式⑥輸入到I8單元格的編輯欄中, 此時數(shù)值G錳就在I8單元格中顯示出來( 圖3) 。如果G錳為負值, 說明金屬爐料帶來的錳量超過了金屬液要求的含錳量。此時應調(diào)整回爐料的重量,使生鐵和廢鋼的重量得以調(diào)整, 從而使含錳量滿足所需要求。

注: C爐———金屬液的含碳量, C生———生鐵的含碳量, C鋼———廢鋼的含碳量; C回———回爐料的含碳量, C鉻———鉻鐵的含碳量, Si爐———金屬液的含硅量, Si生———生鐵的含硅量, Si鋼———廢鋼的含硅量, Si回———回爐料的含硅量, Si鉻———鉻鐵的含硅量, Si硅———硅鐵的含硅量, Si稀———1#稀土的含硅量, Mn爐———金屬液的含錳量, Mn生———生鐵的含錳量,Mn鋼———廢鋼的含錳量, Mn回———回爐料的含錳量, Mn錳———錳鐵的含錳量, S爐———金屬液要求的含硫量, S生———生鐵的含硫量, S鋼———廢鋼的含硫量, S回———回爐料的含硫量, S鉻———鉻鐵的含硫量, P爐———金屬液要求的含磷量, P生———生鐵的含磷量, P鋼———廢鋼的含磷量, P回———回爐料的含磷量, P鉻———鉻鐵的含磷量, Cr爐———金屬液的含鉻量,Cr回———回爐料的含鉻量, Cr鉻———鉻鐵的含鉻量, G爐———金屬液的重量, G回———回爐料的重量, XC———碳元素的吸收率, XSi———硅元素的吸收率, XMn———錳元素的吸收率, XS———硫元素的吸收率, XP———磷元素的吸收率, XCr———鉻元素的吸收率。

圖2 填寫原始數(shù)據(jù)

注: G生———生鐵的重量, G鋼———廢鋼的重量, G錳———錳鐵的重量, G鉻———鉻鐵的重量, G硅———硅鐵的重量, G稀———1# 稀土的重量, S實———金屬液實際的含硫量

圖3 計算結(jié)果

計算稀土硅的重量。先確定稀土硅的加入量a%,再確定稀土硅的重量, 即G稀=a%×G爐。將此式中的數(shù)值轉(zhuǎn)換成電子表格中對應的單元格, 即I11=a/100×I4??⑦。將式⑦輸入到I11單元格的編輯欄中, 此時數(shù)計算硅鐵的重量。將含硅量公式: G硅= ( G爐×Si爐/XSi- G生×Si生- G鋼×Si鋼- G回×Si回- G鉻×Si鉻- G稀×Si稀) /Si硅中的數(shù)值轉(zhuǎn)換成電子表格中對應的單元格, 即I10=( I4×D4/D12- I5×D5- I6×D6- I7×D7- I9×D9- I11×D11) /D10?? ⑧ 。

將式⑧輸入到I10單元格的編輯欄中, 此時數(shù)值G硅就在I10單元格中顯示出來( 圖3) 。如果G硅為負值, 說明金屬爐料帶來的硅量超過了金屬液要求的含硅量。此時應調(diào)整回爐料的重量, 使生鐵和廢鋼的重量得以調(diào)整,從而使含硅量滿足所需要求。

核算硫的含量是否在允許的范圍之內(nèi)。將含硫量公式: S實=( G生×S生+G鋼×S鋼+G回×S回+G鉻×S鉻) ×XS/G爐。將上式中的數(shù)值轉(zhuǎn)換成電子表格中對應的單元格, 即F13=( I5×F5+I6×F6+I7×F7+I9×F9) ×F12/I4??⑨。將式⑨輸入到F13單元格的編輯欄中, 此時數(shù)值S實就在F13單元格中顯示出來(圖3) 。如果S實< S爐, 說明金屬爐料帶來的硫量在金屬液要求的含硫量范圍之內(nèi)。如果S實> S爐, 說明金屬爐料帶來的硫量超過了金屬液要求的含硫量。此時應調(diào)整回爐料的重量, 使生鐵和廢鋼的重量得以調(diào)整, 從而使含硫量滿足所需要求。核算磷的含量是否在允許的范圍之內(nèi)。將含磷量公式: P實=( G生×P生+G鋼×P鋼+G回×P回+G鉻×P鉻) ×XP/G爐中的數(shù)值轉(zhuǎn)換成電子表格中對應的單元格, 即G13= ( I5×G5+I6×G6+I7×G7+I9×G9) ×G12/I4??⑩。將式⑩輸入到G13單元格的編輯欄中, 此時數(shù)值P實就在G13單元格中顯示出來( 圖3) 。如果P實< P爐, 說明金屬爐料帶來的磷量在金屬液要求的含磷量范圍之內(nèi)。如果P實> P爐, 說明金屬爐料帶來的磷量超過了金屬液要求的含磷量。

此時應調(diào)整回爐料的重量, 使生鐵和廢鋼的重量得以調(diào)整, 從而使含磷量滿足所需要求。

2 電子表格的使用

利用建立的電子表格, 就可以進行爐料計算。下面通過兩例來說明電子表格的使用。

有一批含Cr的耐磨鑄鐵件, 要求鐵液化學成分( wB, %)為: 3.2 C, 1.3 Si, 1.1 Mn, S≤0.12, P≤0.1, 0.3 Cr。采用無芯感應電爐熔煉, 每批爐料總重量為500 kg, 回爐料重量為50 kg, 稀土硅加入量為0.4%。所用金屬爐料的化學成分及各元素的吸收率見表1,計算出所用金屬爐料的重量。計算步驟: ①將金屬爐料的總重量500 kg及回爐料的重量50 kg分別填寫到I4和I7單元格中。②將稀土硅的加入量0.4%替代I11單元格公式中a%。③將金屬液和金屬爐料的化學成分及各元素的吸收率分別填寫到對應的單元格中。④各種金屬爐料的重量就分別在對應的單元格中顯示出來( 圖4) 。⑤最后, 檢查已核算硫、磷的含量是否在允許的范圍之內(nèi)。S實( =0.02%)<S爐( =0.12%) ; P實( =0.05%)< P爐( =0.1%) ?？梢?金屬爐料帶來的硫、磷含量分別控制在金屬液要求的范圍之內(nèi)。

表1 原始數(shù)據(jù)表

另有一批灰鑄鐵件, 要求牌號為HT200,要求鐵液化學成分( wB, %)為: 3.3 C, 2.0 Si, 0.8 Mn, S<0.1, P< 0.2。采用沖天爐熔煉,每批爐料總重量為500kg, 回爐料重量為75 kg, 稀土硅加入量為0。所用金屬爐料的化學成分及各元素的吸收率見表2, 計算出所用金屬爐料的重量。

表2 原始數(shù)據(jù)表

計算步驟: ①將金屬爐料的總重量500 kg及回爐料的重量75 kg分別填寫到I4和I7單元格中。②將稀土硅的加入量0替代I11單元格公式中a%。③將金屬液和金屬爐料的化學成分及各元素的吸收率分別填寫到對應的單元格中。④各種金屬爐料的重量就分別在對應的單元格中顯示出來( 圖5) 。⑤最后, 檢查已核算硫、磷的含量是否在允許的范圍之內(nèi)。S實( =0.06%)< S爐( =0.1%) ;P實( =0.1%)< P爐( =0.2%) ?？梢? 金屬爐料帶來的硫、磷含量分別控制在金屬液要求的范圍之內(nèi)。

3 與手工計算的比較

手工進行配料計算, 在確定每批爐料總重量和回爐料重量之后, 必須將生鐵、廢鋼、錳鐵、鉻鐵、硅鐵和1# 稀土等金屬爐料的重量分別計算出, 然后再核算金屬液硫、磷的含量; 如果硫、磷的實際含量超出了允許的范圍, 則需調(diào)整回爐料重量, 重新進行金屬爐料的重量計算, 直至金屬液硫、磷的實際含量在允許的范圍之內(nèi)。

用電子表格進行配料計算, 只要將原始數(shù)據(jù)填寫到對應的單元格中, 各種金屬爐料的重量和金屬液硫、磷的實際含量就分別在對應的單元格中顯示出來; 如果硫、磷的實際含量超出了允許的范圍, 則只要調(diào)整回爐料重量, 直到單元格中顯示的硫、磷實際含量在允許的范圍之內(nèi)即可, 其它金屬爐料的重量也就相應地顯示出來。

4 結(jié)論

( 1) 建立的電子表格使鑄造配料的計算過程迅速、簡便, 結(jié)果準確, 避免了計算過程中人為因素引起的錯誤, 對提高鑄造配料計算的質(zhì)量有重要意義。

( 2) 與手工計算比, 電子表格的應用可降低鑄造配料計算強度,減少鑄造配料計算勞動量, 節(jié)約鑄造配料計算時間, 提高鑄造配料計算工作效率, 優(yōu)于手工計算。