钢板在热轧过程中表面会形成一层致密的氧化铁皮,俗称“鳞皮”。鳞皮会对后续的加工过程产生不利影响需要被去除。目前钢厂企业大规模除鳞主要采用酸洗方法,酸的特殊化学性质会对周围环境和工人健康造成极大的威胁。因此,寻求一种绿色环保的替代方案,已成为亟待解决的问题。近年来研究人员相继开发出多种除鳞技术,其中磨料浆射流技术利用高速运动的磨料颗粒对金属表面进行冲蚀,以水作为携带固体颗粒的介质,是一种绿色无污染的除鳞新技术。然而采用磨料浆射流除鳞仍面临巨大挑战,一方面除鳞过程中材料去除机理理论不完善,另一方面不同工艺参数对金属表面材料的去除形式不明确,除鳞后板材表面的质量达不到后续加工要求。因此,掌握材料的去除机理,实现工艺参数对钢板表面质量的柔性调控尤为重要。本文选用Q235带钢作为研究对象,通过理论分析、软件模拟和实验相结合的方式对磨料浆射流去除材料的相关工艺参数进行分析,同时对自主研发的磨料浆射流除鳞系统进行改进。主要研究内容有:(1)依据冲蚀磨损理论研究材料的多种去除方式和单颗粒磨料去除体积模型;根据平面紊动冲击射流理论研究射流中速度和动能的分布;通过对射流中磨料粒子进行受力分析得到单颗粒磨料在射流中的受力情况。为后续的结果分析提供理论依据。(2)针对磨料浆射流中材料去除形式不明确的问题,通过超景深显微镜观察研究磨料种类、粒径、冲击角度对板材表面微观形貌的影响;利用ABAQUS软件分析单颗磨料的速度、角度和粒径对冲击凹坑的宽度、长度、深度以及高度的影响,其中对模拟凹坑宽度与相同实验条件下的划痕宽度进行对比研究,发现模拟凹坑宽度与实验划痕宽度范围保持一致,得出单颗磨料90°冲击时主要是冲击磨损,非90°冲击时主要是微切削。(3)通过磨料浆射流实验,研究磨料种类、粒径以及喷射角度、距离、压力对射流中心处和边缘处材料去除量的影响规律。同时通过超景深显微镜观察发现防氧化薄膜上存在细小的透明晶体,利用扫描电镜对除鳞后的板材表面进行能谱分析验证了利用磨料浆射流除鳞,会在板材表面残留散碎的磨料。本文通过实验研究,数值模拟,进一步掌握了磨料浆射流工艺参数对板材表面微观形貌和材料的去除形式的影响。为尽快实现磨料浆射流技术替代酸洗除鳞提供理论和技术支持。