為了有效提高拋丸除鱗效率, 利用有限元數值計算了彈丸沖擊速度對鱗層破壞面積、基體塑形凹坑及殘余應力的影響行為。數據顯示：鱗層在很小的速度 (5 m/s) 沖擊下即可發(fā)生破壞, 不銹鋼鋼丸沖擊速度越大除鱗面積越大, 同時(shí)也會(huì )造成基體應力/應變增加。彈丸沖擊下鱗層失效區域由兩部分構成, 分別為彈丸沖擊引起的直接失效區域與鐵基體形變傳遞引起的間接失效區域, 后者呈星狀拓展?；w殘留的塑性凹坑深度與沖擊速度大致呈一次線(xiàn)性關(guān)系?，F場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)中, 應在滿(mǎn)足表面粗糙度與殘余應力要求的基礎上選擇較大的沖擊速度。

熱軋帶鋼在冷軋或鍍鋅工序前, 需經(jīng)酸洗將表面氧化鐵皮 (俗稱(chēng)鱗層) 去除, 以保證產(chǎn)品表面質(zhì)量與機械性能。傳統的酸洗線(xiàn)利用藥劑的化學(xué)反應能力將氧化層反應去除, 設備占地面積大, 可控性差, 普遍存在過(guò)酸洗、欠酸洗與氫脆問(wèn)題, 且工人勞動(dòng)環(huán)境惡劣, 廢液排放會(huì )造成嚴重的環(huán)境污染，為解決這些技術(shù)難題, 學(xué)者們長(cháng)期致力于無(wú)酸除鱗工藝的研究與開(kāi)發(fā)。拋丸除鱗具有綠色無(wú)污染, 處理速度快, 可控性強, 能靈活實(shí)現串聯(lián)組合, 丸料可循環(huán)使用等優(yōu)勢, 其工作原理是:彈丸高速沖擊帶鋼表面, 由于鐵基體彈塑性較好而表面鱗層不具有塑性且破壞強度較低, 當變形大于破壞強度時(shí)鱗層便破裂并從帶鋼表面剝離。

基于拋丸除鱗的原理, 用鋼砂與水的混合漿料取代彈丸研發(fā)了一種EPS除鱗系統, 處理后帶鋼表面潔凈度優(yōu)于傳統酸洗, 已獲得投產(chǎn)應用。國內學(xué)者鄭麗華利用計算機模擬技術(shù)優(yōu)化了除鱗導板位置, 提高了拋丸除鱗的均勻性。張志強結合現場(chǎng)數據, 分析了彈丸速度、粒徑對不銹帶鋼表面粗糙度的影響, 指出減小彈丸速度可降低表面粗糙度。葉永生等通過(guò)實(shí)驗發(fā)現彈丸材質(zhì)、彈丸流量對除鱗效果影響很大, 材質(zhì)對帶鋼表面粗糙度影響大于流量。

通過(guò)實(shí)驗發(fā)現帶有棱角的鋼砂除鱗效果優(yōu)于鋼丸, 并指出彈丸的速度、流量對除鱗效率和表面粗糙度有直接影響。李旭初對除鱗現場(chǎng)數據進(jìn)行分析, 發(fā)現鋼砂、鋼丸混合料的除鱗效果優(yōu)于純鋼丸, 且處理后帶鋼表面粗糙度更小, 噸鋼丸料消耗量更低。Gao等建立了干、濕除鱗有限元模型, 并分析了不同速度、粒徑與沖擊角度下的破壞效果, 發(fā)現帶鋼表面應力/應變與彈丸速度近似成一次線(xiàn)性關(guān)系, 且濕式除鱗帶鋼表面應力/應變更小。任玉軍等建立了單彈丸垂直方向沖擊鱗層有限元模型, 認為速度為40m/s-75 m/s時(shí)可侵徹0.5 mm厚的氧化層。

這些研究, 特別是EPS除鱗系統的市場(chǎng)應用, 已論證了拋丸除鱗取代傳統酸洗的可行性。如何提高除鱗質(zhì)量、控制噸鋼處理成本是該技術(shù)向普碳鋼市場(chǎng)推廣應用的關(guān)鍵, 同時(shí)也是現場(chǎng)科研人員的主要攻關(guān)課題。在拋丸除鱗工藝研究與優(yōu)化中, 彈丸沖擊速度是最為關(guān)鍵參數之一, 同時(shí)也是學(xué)者們研究的重點(diǎn), 一方面是因為彈丸速度對除鱗效果及表面粗糙度影響巨大, 另一方面速度也是系統能耗的重要參考指標。由于生產(chǎn)線(xiàn)上大量拋丸同時(shí)高速沖擊破壞帶鋼表面鱗層, 且氧化層厚度極薄, 難以在現場(chǎng)捕捉到單個(gè)彈丸沖擊下鱗層的破壞行為。學(xué)者們借助有限元軟件對單拋丸沖擊進(jìn)行仿真, 并積累了一定的經(jīng)驗。