1.引言
1.1.行業現狀
根據市場調研及江浙滬數家合作夥伴的信息反饋顯示，目前國內鑄造行業的大部分公司在關於合金配料計算基本上有以下三種情況：掌爐工經驗估計、專業配料人員手工計算、Excel人工計算。其中掌爐工經驗估計和專業配料人員手工計算需要多年經驗的積累，而且計算方法是採用經驗數據粗略估算，碰到材質成分範圍較窄的時候需多次重複計算和檢測成分，浪費了大量時間和提高了熔煉成本，然而目前多數鑄造企業均是採用這兩種配料方法；
Excel人工計算雖然數據準確，但是使用材質範圍窄，通用性不強。鑄造企業採用預先做好的Excel公式，其能使用材質種類較少，當母料成分中出現個別元素超出目標成分時無法計算出實際需要的結果。而且只是用於熔煉前的計算參考，如果在熔煉過程中加入與母料和目標材質成不一致的料時，無法計算出合格的結果。
因此，南京英浦信息技術有限公司聯合江浙滬數家合金鑄造企業一起，提出了一種軟體模擬計算的方法來解決該問題，經過半年的研製開發，現在《合金配料助手》已在生產一線使用，反饋較好。直觀比較如下表所示：
種類 優點 缺點
掌爐工經驗估計 計算簡單、經驗預估速度快 隨意性強，結果誤差大，產品質量難以控制
專業配料人員 計算簡單 主觀性強、結果誤差不可控、人員素質要求較高
Excel 精確 需要預先Excel公式、效率不高、使用材質範圍窄
軟體模擬計算 精確、快速、便於管理，適用材質範圍廣、誤差小，計算結果標準化
1.2.產品概述
《合金配料助手》是由南京英浦信息技術有限公司聯合江浙滬數家合金鑄造企業一起研製開發的針對鑄造企業合金熔煉配料的智慧型化軟體。秉承著英浦軟體一貫簡便高效、安全穩定、易上手的風格。將各個合作夥伴的生產技術專利通過計算機輔助計算，解決合金鑄造過程中配料中常規合金配料無法精確、穩定、經濟等難題，較之傳統的經驗估算、人工Excel計算等方法，《合金配料助手》為鑄造企業大大提高配料效率，降低生產和研發成本，並加速了企業配料標準化、信息化的進程。1.3.產品效益
《合金配料助手》通過精確計算鑄造生產過程中的配料比例，為鑄造企業提高了研發、試驗、生產的效率；從生產環節來講，保證了合金生產時採用的是最最佳化方案，大大降低了企業生產成本；同時，由於採用了標準化的計算方法，企業生產的配料方案將採用計算機輔助計算的方式，有利於企業配料方案的標準化，對於提高產品質量、提高產品競爭力有極大的幫助。2.功能概述
2.1.功能簡介
《合金配料助手》是一款針對鑄造熔煉配料的軟體，適用於普通大氣熔煉和真空熔煉。合金配料助手主要包含4大功能：經濟配料、快速配料、特殊配料、母料採購分析，四大功能面向8大合金：鐵基合金類、鎳基合金類、銅基合金類、鋁基合金類、鈷基合金類、鋅基合金類、鈮基合金類、鉛基合金類的配料計算，此外還提供如“輔助計算”等方便配料人員在多母料情況下配料的功能。2.2.功能介紹
2.2.1.經濟配料
《合金配料助手》中經濟配料功能指軟體能自動計算篩選出配製任意材質時最佳節約成本的母料，通常同一材質配料母料的選擇存在多樣性，例如ANC4B、CF8M等材質在熔煉時母料的選擇可以是304、304L、316、316L，但是要選擇哪種母料才能保證生產成本最低呢？傳統的人工計算或者簡單的Excel計算不僅效率低下，而且易出錯，產品質量、試驗結果難以控制，通過《合金配料助手》可以快速準確比對配料方案利弊。2.2.2.快速配料
《合金配料助手》中該功能是在經濟配料方案的基礎上結合現場生產使用衍生而出，主要是精確計算各種合金、母料、回爐料的加入量，在滿足材質力學性能的條件下減少貴重金屬的加入，從而達到縮減成本的目的。同時還能解決合金元素成分範圍較窄、元素種類較多的材質需要多次配料才能完成的問題，例如17-4PH、SCS24等材質，一般很難一到兩次樣就做到成分合格，大多需要重複多次配料，這時熔煉爐需要維持溫度要消耗電能、同時時間過長會導致更多的鋼液氧化。然而該功能做到精確計算，可以在2次樣時能做到成分合格（在無殘留鋼液或殘留鋼液估重誤差較小時，一般一次樣成分都是合格的），此外現場生產是無法精確測量殘留鋼液重量，所以當一次樣成分異常時我們增加了一項修正殘留鋼液估重的功能，確保2次樣成分合格。該快速配料功能在無殘留鋼液和合金燒損檢測正確時，能保證一次配料成分達到預期目標成分。在有殘留鋼液，倘若估中誤差較大則需要取次樣檢測方能確保成分達到預期目標成分，相比常規配料方法減少了很多次取樣產生的成本和提高了生產效益。
不鏽鋼材質在熔煉過程中只有在鎮靜浮渣、和降溫時才會將感應爐功率降為零，而取樣時需要維持溫度，待成分檢測合格方才除渣澆注。倘若多次取樣則需要消耗過多的電能和多次除渣、同時鋼液氧化程度也會增加。以150公斤中頻感應熔煉爐為例，當熔煉不鏽鋼材質在需要維持1560-1600度溫度時需要置功率為30-50Kw/h,取樣一次需要磨試樣塊+檢測成分（偶爾還有排隊等待狀況）+來回的跑路耗時，將近耗時10分鐘才完成一次取樣成分檢測。那么取樣一次需要維持鋼液溫度消耗的電能約為：30Kw/h*10/60h=5Kw,每度電按1元計算，多取一次樣則多花費5元錢的成本。同時每熔煉4-5爐因多取樣一次增加的額外時間足夠再熔煉一爐鋼液，平均每天8小時工作時間每台熔煉爐將減少2爐的熔煉量。
此外常規的經驗料配料方式得到的目標成分範圍浮動較大，據統計精確程度在0.2%左右，而本軟體計算結果是淨理論值，誤差來源於合金燒損的測定是否精確。以CF3M為例，一般Ni(鎳)的百分含量控制在9.0-9.2之間、Mo(鉬)的百分含量控制在2.0-2.2之間。實際常規配料為了保證成分合格都會多加入部分合金（倘若加入量偏低需再次配料，那么不光影響生產效率而且會導致耗能增加成本上升），得到的成分一般是Ni在9.10-9.3、Mo在2.10-2.3之間，而該軟體能控制在Ni9.10+/-0.05、Mo2.10+/-0.05,減少不必要的過剩合金加入，相比常規的經驗型配料Ni、Mo平均減少約0.1%含量，按現在鎳板100.30元/公斤、鉬鐵100.00元/公斤市價計算，每100公斤CF3M材質將減少成本約20元，年產1000T不鏽鋼成本將減少20W元。這只是常見的2中合金元素，還有一些如Nb、W、V、Co、Ti等全部計算，其節約的成本數額肯定不止20W/1000T。
2.2.3.採購分析
該功能是為了完善經濟配料和生產需要而開發的，主要功能有兩點：第一、運用於無母料的材質配料，例如CoCrMo、GH3625等材質，當需要製作少量試棒、或真空爐小批量制樣時，大部分採用純金屬配製無母料。這時可採用特殊配料的方案來計算，當採用本料熔煉時，把本料看成是母料回到經濟配料與快速配料計算；
第二、實時計算對比任何材質採購本料與自己配製兩種方案，為選擇購買本料還是自己配製做參考分析,只需要把預期的母料成分填上，然後選擇配製的合金。最後把輸出的價格與現在的市場價格做下對比即可知是否適宜自己配製該材質。在此就不在作例分析。
