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外文翻譯
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
學(xué) 生 姓 名 潘維軍
班 級 B機(jī)制051
學(xué) 號 0510110101
指 導(dǎo) 教 師 劉道標(biāo)
外文資料名稱：Formulation of Mold Level Control Model by Molten Steel Flow Analysis Method
外文資料出處：NIPPON STEEL TECHNICAL REPORT No. 89 January 2004
附 件： 1.外文資料翻譯譯文
2.外文原文
指導(dǎo)教師評語：
簽名：
年 月 日
制定結(jié)晶器液位控制模型鋼水流動的分析方法
譯者 潘維軍
摘要 ：本文介紹模具過程控制的解決方案以及過程控制系統(tǒng)的設(shè)計。初期，結(jié)晶器液位控制模型已經(jīng)制定的流體流動分析技術(shù)評估鋼水流動模具定量。該模型計算流體流動和自由表面的模具鋼液流動，而控制系統(tǒng)的分析，同時進(jìn)行。它使現(xiàn)實(shí)仿真模具水平的控制系統(tǒng)考慮流體湍流。因此，模具的水平控制在高速連鑄可以預(yù)測和評價精度高。
1導(dǎo)言
結(jié)晶器液位控制是一個功能的過程控制連鑄保持水平鋼水表面模具（以下簡稱為模具鋼級）不變。這有一個重大影響力的品質(zhì)和產(chǎn)量的最終產(chǎn)品。有很密切的相關(guān)關(guān)系波動的模具鋼水平和發(fā)生的表面缺陷的最終產(chǎn)品：它是認(rèn)為，當(dāng)模具鋼的水平波動顯著，有雜質(zhì)浮在表面的鋼水是引起鋼鐵出現(xiàn)在表面的形式缺陷的重要原因。為防止這種情況，模具液位控制的目的是盡量減少波動模具鋼的水平。動態(tài)的模具鋼水平，一般來說，一個簡單的積分系統(tǒng)和基于這個原因，影響模具水平控制已按常規(guī)計算在其發(fā)展階段的一個假設(shè)一個不可分割的系統(tǒng)。然而，在實(shí)踐中的干擾在鋼水流動而出現(xiàn)的形式，表面的漣漪拉坯速度增加。因此，與傳統(tǒng)原油模型，這是很難獲得可靠的仿真結(jié)果，并就不可能準(zhǔn)確地預(yù)測和控制效果評價模具水平的控制系統(tǒng)的條件下高鑄造速度。
鑒于這種情況，制定了模具水平控制模型應(yīng)用鋼水流動分析。圖1顯示框圖開發(fā)模式。這種模式的特點(diǎn)通過描述鋼水流動的模具和動態(tài)的鋼水表面的觀點(diǎn)分析和流體流動結(jié)合這些控制系統(tǒng)的分析。因此，模具水平控制仿真在審議這個動蕩的熔融鋼流是可行的，而且成為可能準(zhǔn)確預(yù)測和評價業(yè)績的模具水平控制在一個高拉坯速度。
圖1結(jié)晶器液位控制模型的基礎(chǔ)上鋼水流動分析
2連鑄工藝
在討論模具水平控制模型，連續(xù)鑄造設(shè)備和模具的水平控制，構(gòu)成的背景，模型，簡要解釋。
2.1連續(xù)鑄造設(shè)備
連續(xù)鑄造設(shè)備的鋼鐵生產(chǎn)設(shè)施有效地生產(chǎn)磚（或盛開或鋼坯）為以后的軋制過程中不斷鞏固鋼水精煉后的煉鋼爐，如A轉(zhuǎn)換器。鋼水出院從包暫時存放在一個包，然后澆通過浸沒式水口到模具內(nèi)墻壁是內(nèi)襯水冷銅板。凝固的鑄鋼開始在其界面與模具進(jìn)步，以實(shí)現(xiàn)完全凝固的二次冷卻區(qū)域，然后鑄鋼是下降到明長度的刀具。
2.2結(jié)晶器液位控制
正如圖2 所示，模具鋼的水平正在不斷監(jiān)測一個傳感器及其偏離規(guī)定的目標(biāo)水平是美聯(lián)儲回到一個控制器，它產(chǎn)出的一個信號啟動缸調(diào)整開放滑動水口。數(shù)額鋼水流入模具從而控制和模具鋼的水平控制在目標(biāo)水平。波動的模具鋼的水平所造成的干擾來自填補(bǔ)和撤離系統(tǒng)的連鑄機(jī)。那個干擾來自灌裝系統(tǒng)的手段，更具體的變化鋼水流動特性產(chǎn)生堵塞入境噴嘴與非金屬夾雜物，并來自撤出系統(tǒng)是指期刊模具鋼一級波動造成脹（熱變形的演員鋼）中發(fā)生的水冷卻區(qū)的連鑄機(jī)。
圖2模具的水平控制在連鑄過程
3 結(jié)晶器液位控制模型
發(fā)達(dá)國家模具水平控制模型解釋這里。那個框圖模型早些時候圖1所示解釋以下主要集中在部分方程物理模型來表達(dá)的動態(tài)過程中的問題。該模型的基礎(chǔ)上開發(fā)的熔融流動分析也相比傳統(tǒng)的積分系統(tǒng)模型，以及兩者之間的差額是澄清。
3.1整體系統(tǒng)模型
一個不可分割的系統(tǒng)模型考慮到只有靜態(tài)體積之間的平衡涌入和涌出鋼水，并假定的動態(tài)特性的模具鋼級可以表示為一個簡單的積分系統(tǒng)。在這種情況下，理事方程模具鋼的水平，給出的形式，下面的線性常微分方程：
其中H是高度的模具鋼級，一個是截面積模具（平方米） ，葡萄酒是容積率涌入鋼水（立方米/秒） ，輸出電壓是涌出體積率鋼水和噸 是時候。方程（ 1 ）是指模具鋼的水平變化比例的數(shù)量鋼水這使一個很好的近似至于動蕩鋼水流動小節(jié)目表面上。然而，在高速鑄造，其中湍流鋼水流動顯示自己作為表面波紋，這種模式不是有效了。在這種情況下，模型的基礎(chǔ)上鋼水流動分析下文解釋是必要的。
3.2鋼水流動分析模型
鋼水流動分析模型是基于技術(shù)的流體動力學(xué)，并且能夠準(zhǔn)確地表達(dá)了動態(tài)特點(diǎn)模具鋼的水平審議動蕩鋼水流動。當(dāng)有動蕩鋼水流，鋼水流動的模具被視為三維湍流流動非可壓縮流體具有自由表面，其控制方程，給出的形式，下面的非線性偏微分方程：
方程（ 2 ）是連續(xù)性和方程（ 3 ）動量守恒，而U是流量鋼水（米/秒） ，ρ是密度鋼水， P是壓力，V是有效的運(yùn)動粘度（平方米/秒） ， G是重力加速度，和F是一個長期的外部力量。大渦模擬刺激模式作為一種湍流模型，以表達(dá)的干擾，或時間差，一個湍流。的立場邊界的自由表面所定義的量流體（ VOF ）方法。時間差異鋼水流速和自由面離散的計算方式是使用這些方程演算有限差分和數(shù)值求解他們使用迭代分析方法。圖3顯示了邊界條件的熔融鋼流分析模型。物理模型準(zhǔn)確地表達(dá)了鋼水流動模具和動態(tài)特性的整個鋼水表面，因此建造。該模型能夠準(zhǔn)確地表達(dá)，化的動態(tài)特性，鋼水表面的高速鑄造。
圖3邊界條件鋼水流動分析模型
4結(jié)晶器液位控制仿真
有用的模具水平控制模型的基礎(chǔ)上鋼水流動分析在實(shí)際應(yīng)用中的解釋如下基于仿真的結(jié)果。利用所取得的成果的一個不可分割的系統(tǒng)模型也說明了比較。的條件分析則列于表1仿真結(jié)果進(jìn)行了分析條件下的高速鑄造的目的是預(yù)測動蕩的影響鋼水流動的模具水平控制。假設(shè)發(fā)生膨脹作為一個外部力量，一個模具鋼的水平有一個波動周期時間為10秒（頻率為0.10赫茲）是強(qiáng)加的鋼水水平監(jiān)測傳感器，和數(shù)額的鋼水涌入控制應(yīng)用PI控制。
4.1整體系統(tǒng)模型
圖4顯示了時間的波動檢測鋼水水平計算模擬的一個不可分割的系統(tǒng)模型，并圖5其功率譜。很清楚的數(shù)字，該積分系統(tǒng)模型檢測只有鋼水水平有波動0.10赫茲的頻率所造成的施加外力。
4.2鋼水流動分析模型
圖6顯示時間的波動檢測鋼水水平計算模擬使用鋼水流動分析模型，圖7其功率譜。很清楚的數(shù)字，鋼液流動分析模型不僅檢測水平波動為0.10赫茲，但也有高頻率的水平有波動頻率約為0.70赫茲。在0.70 -赫茲的水平波動，可推定為代表的固定波模具。在這里，固定頻率的波的計算方法使用以下理論方程：
F是頻率（ Hz ） ， N是一個整數(shù)， G是引力加速度，和L是寬度的模具（米） 。當(dāng)N = 1和L = 1500 ，然后女= 0.71赫茲得到方程（ 4 ）價值認(rèn)同與頻率的波紋所取得鋼水流動分析模型。
事實(shí)上，這種高頻率震蕩是實(shí)際觀察鑄機(jī)能力的依據(jù)，熔融鋼流分析模型，準(zhǔn)確地再現(xiàn)動態(tài)特性的鋼水水平。圖8就是一個例子模具鋼級圖表商業(yè)運(yùn)作連鑄機(jī)，其中有一個蕩漾頻率約為1.00赫茲檢測。
表1分析條件的模具水平控制仿真
圖4檢測鋼水水平計算積分系統(tǒng)模型
圖5頻率特性檢測鋼水水平波動計算積分系統(tǒng)模型
圖6檢測鋼水水平計算鋼水流動分析模型
圖7頻率特性檢測鋼水水平波動計算鋼水流動分析模型
圖8模具鋼的水平圖表進(jìn)入商業(yè)運(yùn)作
圖9平均水平的鋼水模具（分析）
圖10個標(biāo)準(zhǔn)偏差鋼水水平的模具（分析）
圖11分布的時間平均鋼水流速模具厚度中心（分析）
圖12分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差鋼水流速模具厚度中心（分析）
隨著鋼水流動分析模型，可以評價不僅是一個發(fā)現(xiàn)模具水平，而且整個鋼水表面的模具。無花果。 9日和10顯示分布平均和標(biāo)準(zhǔn)差，分別模具鋼的水平毫米，其中，暗區(qū)，較大的價值。白色的領(lǐng)域圖10是該地區(qū)的模具鋼的水平檢測和控制的傳感器，它是在數(shù)字的模具鋼一級波動以及控制附近的白色區(qū)域。與此相反，模具鋼的水平波動在其他領(lǐng)域沒有控制和尤其是在對方?jīng)]有提供傳感器，波動較大。上述情況表明，結(jié)晶器液位控制波動抑制地方一級只。
這也是閱讀的數(shù)字，該鋼水水平高近模具窄臉和周圍的浸入式水口，和水平波動也大在這些領(lǐng)域。這是考慮到反映鋼水流動的模具。圖11顯示的分配載體的時間平均流量的鋼水厚度中心的模具。鋼液流動從入門噴嘴訪問的狹隘面孔和強(qiáng)勁上升循環(huán)流動那里形成。在這里，看到了強(qiáng)大的向上流動沿面墻壁解除鋼水表面附近。熔融鋼水平高還圍繞式水口，因?yàn)檠h(huán)流動雙方都遇到了對方，并作為因此，該級別的波動還大在這一領(lǐng)域。
圖12顯示的分配標(biāo)準(zhǔn)偏差熔融鋼鐵流量在中心厚度相同的模具在米/秒;的暗區(qū)，較大的價值。這是出現(xiàn)在這一數(shù)字的整個鋼水模具明顯不安的是，在通量從噴嘴。據(jù)認(rèn)為，動蕩成為顯著的速度傳入流量成為高，顯示，法本身作為蕩漾的鋼水表面。
如前所述，已經(jīng)表明，鋼水流量分析模型實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)的模具水平控制仿真這反映了動蕩鋼水流動。
5總結(jié)
模具水平控制模型應(yīng)用鋼水流動分析已經(jīng)制定，因此，一個現(xiàn)實(shí)的結(jié)晶器液位控制仿真反映震蕩鋼水流動已是可能的了。其開發(fā)模式已被證實(shí)通過模擬。模具水平控制系統(tǒng)的模型將被設(shè)計為適用于高速鑄造行業(yè)，其作用將受到評價，通過測試在實(shí)際運(yùn)作。
參考資料
1 ）液位控制模型的數(shù)值流體力學(xué)方法。第四次國際會議的智能加工和制造的材料。 2003年（光盤）
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