Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Компьютерные технологии в металлургии и литейном производстве: Учебное пособие. Часть 1

Голосов: 2

В 1 части учебного пособия описаны методики решения типовых задач в области металлургии и литейного производства с применением современных средств вычислительной техники. Представлены практические приемы использования персональных компьютеров и существующего программного обеспечения для решения таких задач. Пособие предназначено для студентов специальности 110400 - "Литейное производство черных и цветных металлов" (специализация 110409 - "Литейное производство и экономика металлургии"). Оно может быть использовано студентами специальности 060800 - "Экономика и управление на предприятии" (специализация 060802 - "Экономика и управление на предприятиях металлургии"), а также слушателями факультета повышения квалификации профессорско-преподавательского состава, аспирантами, инженерами и всеми, кто желает в короткое время освоить персональный компьютер и использовать его в своей повседневной деятельности.

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
                                    101


                  ДанныеТаблица подстановки

    В открывшемся на экране диалоговом окне указываем:
    - Подставлять значения по столбцам в B2;
    - Подставлять значения по строкам в B3.
Таблица заполняется значениями функции, соответствующими
заданным ее аргументам (табл. 11.1). При этом после наведе-
ния табличного курсора на любую ячейку значения Z в строке
формул видим

                          Таблица B4:K15

     Примечание. Можно изменить подстановку, а именно:
     - по столбцам – в B3;
     - по строкам – в B2.
     От этого изменится лишь размещение данных таблицы
по координатным осям.
     При принятом первоначальном размещении данных
ось Х называется осью категорий (столбцов) таблицы под-
становки;
ось Y – осью рядов (строк той же таблицы);
ось Z – осью значений (функции).
     Последняя форматируется автоматически.

        F) Выделяем блок C5: K15 (область значений функции).

     G) Вызываем МАСТЕРА ДИАГРАММ щелчком [1Л] на кноп-
ке c тем же названием, расположенной на стандартной панели
инструментов, и задаем параметры операций, последователь-
ность которых насчитывает четыре шага. Сделать это можно, на-
пример, так.

-На Шаге 1-м из 4-х задаем [стандартные] (операции графики);
-поверхность;
-проволочная (прозрачная),

        Для окончания первого шага выполнить [1Л] на кнопке [Да-
лее].


                             102


   - На Шаге 2-м из 4-х щелкаем [1Л] на кнопке [Диапазон
данных], проверяем C5:K15 и при необходимости корректируем
рабочую область таблицы подстановки (т.е. значений Z без
данных по осям X и Y).
     Задаём:

Ряды     «В столбцах» (но, как указывалось выше, можно и заме-
нить на «В строках»);
[Ряд] - проверяем правильность воспринятых компьютером дан-
ных, причем число рядов равно количеству строк в таблице
подстановки. Можно удалить отдельные ряды или добавить но-
вые.

        Завершаем второй шаг действием [1Л] на кнопке [Да-
лее].

     - На Шаге 3-м из 4-х отмечаем флажками       параметры,
запрашиваемые компьютером. Здесь главное – обозначить оси
X, Y, Z, линии сетки (основные), ввести название диаграммы).
В заключение производим [1Л] на кнопке [Далее] для выхода
из данного шага и перехода к следующему.

     - На Шаге 4-м из 4-х указываем, размещать ли диаграм-
му на отдельном листе (он будет автоматически вставлен в
рабочую книгу) или на имеющемся рабочем листе. Лучше      -
на отдельном листе, где обеспечивается более крупный мас-
штаб изображения. При этом следует установить номер от-
дельного листа. В завершение выполнить [1Л] на кнопке [Го-
тово]. В результате формируется графический образ Z = f (X,
Y) в виде ДИАГРАММЫ (рис. 11.1).

    H) Дальнейшие действия пользователя сводятся к возмож-
ному улучшению вида диаграммы. Для этого имеются сле-
дующие средства.

     Щелчок [1П] на поле вокруг диаграммы вызывает меню вво-
да дополнительных команд. Из них важнейшие следующие.
     - Последовательность команд


                             103


                     Исходные данныеРяд

позволяет изменить высвечиваемые по умолчанию символы
меток на оси Р1 (т.е. Ряд1), Р2 и т.д. на другие обозначения.
Для этого, не удаляя указанные символы, переводят курсор на
имя ряда (в окне слева), а в окне справа указывают требуе-
мые обозначения. Например, для Ряда1 (B5:K5) пишем

                             = “0”

согласно действительному значению аргумента Y в данной
строке таблицы подстановки.
     - Можно инвертировать расположение меток на осях, т.е.
вместо «По возрастанию» ввести «По убыванию». Для этого
необходимы действия [1П] на оси, [1Л] на «Формат оси» и уста-
новить   на «обратный порядок рядов». Там же можно задать
шаги делений и числовых меток по оси Y.

    - Команда
                         Объёмный вид

позволяет изменить положение фигуры. Там же

                             Очистить

удаляет диаграмму с листа.

     - Поворот диаграммы на произвольный угол можно про-
извести непосредственным перетаскиванием осей мышью, по-
местив курсор на любой из «углов», нажав и удерживая в на-
жатом положении её левую клавишу.

     - Рамочные маркеры, вызываемые щелчками [1Л] или
[1П] на поле вне диаграммы, дают возможность плавно изме-
нять размеры диаграммы перетаскиванием рамки за маркер с
помощью мыши. Убрать маркеры можно повторением щелчков
мыши вне поля диаграммы или нажатием на клавишу [Esc].


                                104




        12000



        10000



         8000



       Z 6000



         4000

                                                                  0
         2000                                               200
                                                      400
                                                    600
           0                                           Y
                                              800
                0 100
                      200 300              1000

      Рис. 11.1. Изображение плоскости средствами Excel



    - Последовательность команд из главного меню

                 Диаграмма Параметры диаграммы

позволяет дать названия осям, например, X, Y, Z. После [1Л]
на кнопке [ОК] эти подписи появляются на поле чертежа. Но
первоначальное их расположение может потребовать корректи-


                             105

ровки. Переместить подпись можно наведя на неё курсор, нажать
на левую клавишу мыши и, не отпуская ее, перетащить под-
пись в нужное положение. В то же время действие [1П] на
поле, окруженном маркерами, приводит к высвечиванию окна
«Формат названия оси», предоставляющего пользователю воз-
можность выбрать шрифт подписи и его размер. Убрать мар-
керы после редактирования подписи к оси следует теми же
щелчками мыши вне области, выделенной маркерами, или на-
жатием на клавишу [Esc].

      I) В заключение настоящего раздела остановимся на во-
просе оцифровки делений оси X , практически не освещён-
ном в литературе. По умолчанию эти деления оцифровыва-
ются в соответствующих номерах строк таблицы подстанов-
ки, что и видим на экране монитора. Для того, чтобы разме-
тить ось в действительных значениях данного аргумента (X)
необходимо:

- Выполнить [1П] на поле вне области построенной описан-
ными выше действиями диаграммы.
- Из высветившегося контекстного меню выбрать

                  Исходные данныеРяд

- В открывшемся диалоговом окне перевести курсор в пози-
цию

                    Подписи по оси X

 - Вернуться на исходный Лист1, отодвинув мышью за строку
заголовка диалоговое окно «Исходные данные».
- Выделить левой клавишей мыши диапазон значений X, т.е.
C4:K4. Этот диапазон окружается мерцающей пунктирной рам-
кой с автоматической передачей данных в окно Исходные
данные. Остается сделать [1Л] на кнопке [ОК].

     В итоге получаем трёхмерную диаграмму (рис. 11.1). При
отсутствии ошибок в проделанной процедуре ось X окажется
оцифрованной правильно. Тем не менее, совершенно точная


                              106




       3000

       2500

       2000

    Z 1500

       1000

        500

          0
                                                     10
              8
                  12                          18
                        16
                       X     20          26   Y
                                    24




       Рис. 11.2. Диаграмма криволинейной поверхности,
       созданная в среде Excel

разметка координатных осей получается только при равно-
мерном шаге варьирования аргументов.

     Если монитор имеет разрешающую способность не ме-
нее 800 600 точек, то для дальнейшего развития навыков
построения трёхмерных графических изображений читателю
рекомендуется, следуя описанной методике, а также – примеру
из литературы [10], c. 356 … 357, самостоятельно построить
график функции


                                    107


                  Z = 1600 – [ 4 (X– 20) 2 - 16 (Y– 16) 2 ].

 Результат должен иметь вид, представленный на рис. 11.2.

 12. РАСЧЁТ ОПТИМАЛЬНОГО СОСТАВА ШИХТЫ
            ДЛЯ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ
     Пусть имеются шихтовые материалы плавки (табл. 12.1)
в количестве n = 7 видов. Цены условные.
     Допустим, что из этих материалов требуется выплавить
сталь марки 40Л (группа 2).

    Таблица 12.1. Характеристика шихтовых материалов
плавки

                   Маc-               Содержание химических эле-
                   совая              ментов с учётом степени их
                   доля     Цена      усвоения, %.
 Компоненты        j – го    Rj,
                   компо    руб/т         C    Si     Mn        P      S
                   нента


1.Стальной лом       x1      920      0,24     0     0,20      0,025 0,04
привозной
2.Возврат собст      x2      580      0,41     0     0,60      0,020 0,03
венного произ-
водства
3.Чугун пере-        x3      2890     3,85     0     0,85      0,075 0,05
дельный Пл1
4.Кокс ли-           x4      865      69,70    0       0        0     0,72
тейный КЛ-2
5.Ферроси-           x5      9800     0,10    69,3   0,38      0,040 0,02
лиций ФС75
6.Ферромар-          x6     25000     7,00    0,90   71,30 0,360 0,03
ганец ФМн70
7.Ферромар-          x7     34760     1,50    2,25   80,75     0,24   0,03
ганец ФМн90


                           108

   Таблица 12.2. Коэффициенты усвоения элементов при
выплавке стали в дуговых печах

    Элементы        Из ферросплавов        Из лома
       C                  1,00           См. в тексте
       Mn              0,90 − 0,95        0,30/0,80 −
                                           0,70/0,90
        Si                0,90             0 − 0,60
        Cr                0,95            0,80 −0,85
        Ni                0,97            0,95 − 0,97
        W                 0,95                0,90
        V              0,90 − 0,95        0,20/0,50 −
                                           0,50/0,85
         Mo                0,97               0,95
         Co                0,97               0,95
         Ti                0,50            0 − 0/0,10
         Nb             0,85 − 0,90        0,50/0,80
         Cu                0,97               0,95
         S                 1,00               0,90
         P                 0,80            0,3 − 0,5
         Zr                0,40
         Ce                0,50
         N                 0,70
         Ca                1,00
         Al                0,75               0
Примечание. При указании пределов (через тире) коэффи-
циента усвоения большая из цифр, как правило, относится
к стали с повышенным содержанием данного элемента.
Исключение составляют Mn и Ni. Дробью указаны коэф-
фициенты усвоения для плавки с окис-лением, в знаме-
нателе − без окисления.

     При выплавке стали окислительно – восстановительным
процессом в основной печи специально предусматривается
окисление 0,25 … 0,35 % углерода с целью обеспечения нор-
мального кипения стали. Поэтому пределы содержания угле-
рода должны быть в среднем на 0,3 % выше, чем в стали.
Для плавки в кислой печи тот же запас углерода рекоменду-


                            109

ется принимать равным не 0,3, а 0,2 %. При плавке без окис-
ления вследствие науглероживания металла электродами со-
держание углерода в шихте должно быть ниже, чем в гото-
вой стали на 0,1 … 0,2 %.
     Углерод из стального лома в процессе плавления шихты
угорает на 10 … 25 %, а из ферросплавов усваивается полнос-
тью.
     В кислых печах угар кремния или его восстановление
определяются принятой технологией плавки.

   Таблица 12.3. Коэффициенты усвоения элементов при
выплавке стали в индукционных печах

    Элементы         Иэ ферросплавов         Из лома
       C                  1,00                 0,90
       Mn                 0,90                 0,80
       Si                 0,95                 0,80
       Cr                 0,95                 0,85
       NI                 0,99                 0,97
       Ti                 0,90                 0,50
       Mo                 0,99                 0,97
       W                  0,95                 0,95
       Nb                 0,95                 0,95
       Zr                 0,50
       Co                 0,95                 0,95
       Al                 0,75
       Cu                 0,99                 0,97
       V                  0,95                 0,85
       P                  1,00                 1,00
       S                  1,00                 1,00

    Оптимальный состав плавильной шихты должен обеспе-
чить:
a) содержание отдельных химических элементов в заданных
пределах;
b) минимальную стоимость каждой тонны шихты.
      Конкретно на основании рассматриваемых данных требу-
ется рассчитать массовые доли xj отдельных компонентов с
тем, чтобы их сочетание отвечало условиям оптимальности.


                                        110

Такие задачи обычно решаются методом линейного програм-
мирования, согласно которому при постановке задачи требует-
ся сформулировать целевую функцию и ограничения.
    Здесь целевая функция – стоимость 1 т плавильной шихты
выражается формулой

 n

∑R x
j =1
       j   j   = R1 x1 + R2 x2 + R3 x3 + R4 x4 + R5 x5 + R6 x6 + R7 x7 → min

                                                                        (12.1)

     Ограничения определяются стандартными пределами со-
держания химических элементов в стали заданной марки с
учётом их усвоения из состава используемых компонентов
шихты.
     Сталь марки 40Л (группа 2) должна содержать (%)
C = 0,37…0,45; Si = 0,17…0,37; Mn = 0,50…0,80; P ≤ 0,040 ;
S ≤ 0,045 . Примем, что плавка производится в электродуговой
печи с основной футеровкой.
     В нашем случае балансовые соотношения, являющиеся
ограничениями в задаче линейного программирования, прини-
мают следующий вид:

                      0,37 + 0,3 = 0,67 ≤ Cш ≤ 0,45 + 0,3 = 0,75;
                                0,17 ≤ Siш ≤ 0,37;
                               0,50 ≤ Mnш ≤ 0,80;
                                   Pш ≤ 0,040;
                                   Sш ≤ 0,045,

где Cш , Siш , Mnш , Pш , Sш − содержание соответствующих хи-
мических элементов в шихте %.
    Количество возврата стали собственного производства
принято в пределах

                                          x2 ≤ 0,15                    (12.2)

Кроме того, вводится дополнительное технологическое ограни-
чение на допустимое количество кокса в шихте



    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика