Построение математической модели процесса охлаждения и кристаллизации металлических капель при гранулировании центрифугированием расплава

Разработана математическая модель процесса кристаллизации гранул алюминиевых сплавов в условиях охлаждения в водной и водно-паровой среде. Практическая значимость математической модели заключается в прогнозировании средней величины дендритного параметра получаемых гранул в зависимости от метода гранулирования, особенностей процесса гранулирования и размера получаемых гранул. Средняя величина дендритного параметра позволяет прогнозировать дисперсность структуры гранул и, следовательно, механические свойства гранулированного материала. Математическая модель позволяет определять скорость движения капли расплава в водной среде и учитывает наличие эффекта паровой рубашки, т. е. паровой прослойки, возникающей между кристаллизующейся каплей и водной средой, которая значительно снижает интенсивность отвода тепла и скорость кристаллизации.

Применение математической модели было опробовано на примере получения гранул высоколегированных алюминиевых сплавов (сплавы Д1 и Д16 системы Al–Cu–Mg, сплавы В95 и В96Ц системы Al–Zn–Mg–Cu), получаемых методом центробежного разбрызгивания расплава из перфорированного вращающегося тигля и капельным методом при охлаждении в водной среде. Скорость охлаждения и скорость кристаллизации гранул определяли экспериментальным путем методом измерения дендритного параметра структуры материала. Математическая модель показала высокую степень сходимости результатов моделирования и реальных экспериментов гранулирования алюминиевых сплавов.