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外文翻譯
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 生 姓 名 潘維軍
班 級(jí) B機(jī)制051
學(xué) 號(hào) 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(píng)語：
簽名：
年 月 日
制定結(jié)晶器液位控制模型鋼水流動(dòng)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(jì)。初期，結(jié)晶器液位控制模型已經(jīng)制定的流體流動(dòng)分析技術(shù)評(píng)估鋼水流動(dòng)模具定量。該模型計(jì)算流體流動(dòng)和自由表面的模具鋼液流動(dòng)，而控制系統(tǒng)的分析，同時(shí)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(píng)價(jià)精度高。
1導(dǎo)言
結(jié)晶器液位控制是一個(gè)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(jí)）不變。這有一個(gè)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(dòng)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(dòng)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(dòng)模具鋼的水平。動(dòng)態(tài)的模具鋼水平，一般來說，一個(gè)簡單的積分系統(tǒng)和基于這個(gè)原因，影響模具水平控制已按常規(guī)計(jì)算在其發(fā)展階段的一個(gè)假設(shè)一個(gè)不可分割的系統(tǒng)。然而，在實(shí)踐中的干擾在鋼水流動(dòng)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(píng)價(jià)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(dòng)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(dòng)的模具和動(dòng)態(tài)的鋼水表面的觀點(diǎn)分析和流體流動(dòng)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(gè)動(dòng)蕩的熔融鋼流是可行的，而且成為可能準(zhǔn)確預(yù)測和評(píng)價(jià)業(yè)績的模具水平控制在一個(gè)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(dòng)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(shí)存放在一個(gè)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(gè)傳感器及其偏離規(guī)定的目標(biāo)水平是美聯(lián)儲(chǔ)回到一個(gè)控制器，它產(chǎn)出的一個(gè)信號(hào)啟動(dòng)缸調(diào)整開放滑動(dòng)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(dòng)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(gè)干擾來自灌裝系統(tǒng)的手段，更具體的變化鋼水流動(dòng)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(jí)波動(dòng)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(gè)框圖模型早些時(shí)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(dòng)態(tài)過程中的問題。該模型的基礎(chǔ)上開發(fā)的熔融流動(dòng)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(gè)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(dòng)態(tài)特性的模具鋼級(jí)可以表示為一個(gè)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(jí)，一個(gè)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(shí)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(gè)很好的近似至于動(dòng)蕩鋼水流動(dòng)小節(jié)目表面上。然而，在高速鑄造，其中湍流鋼水流動(dòng)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(dòng)分析下文解釋是必要的。
3.2鋼水流動(dòng)分析模型
鋼水流動(dòng)分析模型是基于技術(shù)的流體動(dòng)力學(xué)，并且能夠準(zhǔn)確地表達(dá)了動(dòng)態(tài)特點(diǎn)模具鋼的水平審議動(dòng)蕩鋼水流動(dòng)。當(dāng)有動(dòng)蕩鋼水流，鋼水流動(dòng)的模具被視為三維湍流流動(dòng)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(dòng)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(dòng)粘度（平方米/秒） ， G是重力加速度，和F是一個(gè)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(shí)間差，一個(gè)湍流。的立場邊界的自由表面所定義的量流體（ VOF ）方法。時(shí)間差異鋼水流速和自由面離散的計(jì)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(dòng)模具和動(dòng)態(tài)特性的整個(gè)鋼水表面，因此建造。該模型能夠準(zhǔn)確地表達(dá)，化的動(dòng)態(tài)特性，鋼水表面的高速鑄造。
圖3邊界條件鋼水流動(dòng)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(dòng)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(gè)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(dòng)蕩的影響鋼水流動(dòng)的模具水平控制。假設(shè)發(fā)生膨脹作為一個(gè)外部力量，一個(gè)模具鋼的水平有一個(gè)波動(dòng)周期時(shí)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(shí)間的波動(dòng)檢測鋼水水平計(jì)算模擬的一個(gè)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(dòng)0.10赫茲的頻率所造成的施加外力。
4.2鋼水流動(dòng)分析模型
圖6顯示時(shí)間的波動(dòng)檢測鋼水水平計(jì)算模擬使用鋼水流動(dòng)分析模型，圖7其功率譜。很清楚的數(shù)字，鋼液流動(dòng)分析模型不僅檢測水平波動(dòng)為0.10赫茲，但也有高頻率的水平有波動(dòng)頻率約為0.70赫茲。在0.70 -赫茲的水平波動(dòng)，可推定為代表的固定波模具。在這里，固定頻率的波的計(jì)算方法使用以下理論方程：
F是頻率（ Hz ） ， N是一個(gè)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(jià)值認(rèn)同與頻率的波紋所取得鋼水流動(dòng)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(dòng)態(tài)特性的鋼水水平。圖8就是一個(gè)例子模具鋼級(jí)圖表商業(yè)運(yùn)作連鑄機(jī)，其中有一個(gè)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(jì)算積分系統(tǒng)模型
圖5頻率特性檢測鋼水水平波動(dòng)計(jì)算積分系統(tǒng)模型
圖6檢測鋼水水平計(jì)算鋼水流動(dòng)分析模型
圖7頻率特性檢測鋼水水平波動(dòng)計(jì)算鋼水流動(dòng)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差鋼水水平的模具（分析）
圖11分布的時(shí)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(dòng)分析模型，可以評(píng)價(jià)不僅是一個(gè)發(fā)現(xiàn)模具水平，而且整個(gè)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(jià)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(jí)波動(dòng)以及控制附近的白色區(qū)域。與此相反，模具鋼的水平波動(dòng)在其他領(lǐng)域沒有控制和尤其是在對(duì)方?jīng)]有提供傳感器，波動(dòng)較大。上述情況表明，結(jié)晶器液位控制波動(dòng)抑制地方一級(jí)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(dòng)也大在這些領(lǐng)域。這是考慮到反映鋼水流動(dòng)的模具。圖11顯示的分配載體的時(shí)間平均流量的鋼水厚度中心的模具。鋼液流動(dòng)從入門噴嘴訪問的狹隘面孔和強(qiáng)勁上升循環(huán)流動(dòng)那里形成。在這里，看到了強(qiáng)大的向上流動(dòng)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(dòng)雙方都遇到了對(duì)方，并作為因此，該級(jí)別的波動(dòng)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(jià)值。這是出現(xiàn)在這一數(shù)字的整個(gè)鋼水模具明顯不安的是，在通量從噴嘴。據(jù)認(rèn)為，動(dòng)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(dòng)蕩鋼水流動(dòng)。
5總結(jié)
模具水平控制模型應(yīng)用鋼水流動(dòng)分析已經(jīng)制定，因此，一個(gè)現(xiàn)實(shí)的結(jié)晶器液位控制仿真反映震蕩鋼水流動(dòng)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(jì)為適用于高速鑄造行業(yè)，其作用將受到評(píng)價(jià)，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(huì)議的智能加工和制造的材料。 2003年（光盤）
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