开题报告演讲

离心雾化法铸钢丸粒度分布及其影响因素研究报告人：刘长伟(10硕)导师：朱丽娟教授刘越教授专业：材料加工工程2011年10月18日开题报告——汇报主要内容：选题目的和意义铸钢丸国内外研究现状课题主要研究内容实验方案及技术路线实验进度安排1、选题目的和意义随着科学技术的发展以及人们的环境保护意识的增强，原来用酸洗处理的大量钢件，现在大部分改为用抛喷丸清理以减少废酸和污水等的排放。目前抛喷丸清理常用的原料有如下几种：钢砂钢丸钢丝切丸钢丸：铸钢丸、不锈钢丸、合金钢丸铸钢丸的特点硬度适中、韧性强、抗冲击寿命长、可连续几次反复使用反弹性好附着力强，清理速度快清理工件亮度大，技术效果好与传统的抛喷丸清理所用的铁丸相比，铸钢丸有如下特点：清理抛丸清理、喷丸清理、压铸件清理、铸件抛丸清理、锻件抛丸清理、锻件清理喷丸清理、铸件清砂、钢板清理、钢材清理、钢板清理、H型钢清理、钢结构清理。除锈抛丸除锈、喷丸除锈、铸件除锈、锻件除锈、钢板除锈、锻件除氧化皮、钢材除锈、H型钢除锈、钢结构除锈。强化抛丸强化、热处理件喷丸强化、齿轮喷丸强化。喷丸型钢喷丸、型钢喷砂、船板抛丸、钢板喷丸、钢材喷丸。抛丸钢板抛丸、钢材抛丸、型钢抛丸。打砂打砂处理。钢材预处理涂装前处理、涂装预处理、表面与处理、船板预处理、型钢预处理、钢材预处理、钢板预处理、钢结构前处理。表1铸钢丸用途石材压力容器钢结构机械制造集装箱桥梁飞机铁路机车造船汽车铸钢丸应用领域钢丸粒度尺寸标准表3不同粒度铸钢丸用途表2不同粒度铸钢丸用途粒径/mm一般用途0.3～0.5有色金属铸件落砂、除芯、表面清理、除锈、表面强化0.5～1.0小型铸铁件的表面清理、除锈、表面强化0.8～1.5中小型铸铁件及小型铸钢落砂、清理、除锈1.5～2.5大型铸铁件及中型铸钢件落砂、除芯、表面清理2.5～3.0大型铸钢件的落砂、除芯与表面清理本次课题最大的目的和意义就是在于通过对影响铸钢丸粒度分布的各种因素的分析，探索出能够实现铸钢丸粒度分布可控的最优工艺参数。目前常用的铸钢丸其粒径在0.8-1.5mm之间，而现有的生产技术所生产的铸钢丸其粒度是随机分布的。据统计0.8-1.5mm之间的铸钢丸只占整批量的30%-40%，远远不能满足企业的要求。2铸钢丸国内外研究现状•经查阅大量铸钢丸有关文献，发现目前国内外对铸钢丸的研究主要集中在铸钢丸的成型工艺、铸钢丸的热处理、铸钢丸的欧文寿命及磨损失效等方面•2.1铸钢丸生产工艺的研究离心雾化法滚筒法气喷法成丸方法水射流冲击法•气喷法：用高速喷射的介质——惰性气体（氮气）或压缩空气将钢水分散成液滴，冷却后凝固成粒的一种造丸方法。•气喷法生产钢丸的优点是：生产出的钢丸圆整度较好；缺点是：其生产的工艺过程较为复杂、钢丸粒度分布范围较宽等。•水射流冲击法：利用水射流将液体金属击散落入水中成丸。•水射流冲击法制备铸钢丸的优点：设备相对较简单、投资少、操作控制方便，成丸率较高；缺点：制得钢丸圆整度稍差,出现一些异型颗粒,并常呈条状。离心雾化法制取的铸钢丸粒度分布范围窄、气孔率低、外形圆整、粘结现象少;钢水出丸率高;不需再经选粒清除异形铸钢丸，从而简化了生产工序。因此，离心雾化法生产铸钢丸已在我国被广泛的采用。离心雾化法是指利用离心力分离液流，使金属溶液从旋转盘边缘被被抛出，落入冷却介质中然后固化成丸。离心雾化法生产铸钢丸工艺流程图废钢分选废钢熔炼稀有金属加入(钼，硅，锰铁等)炉前钢水化验钢水调质过程成型（离心法）烘干分选热处理精分•2.2铸钢丸热处理的研究•目前铸钢丸的热处理方式主要有如下三种：•（1）一次淬火+回火•铸钢丸经一次淬火+高温回火(650-700℃，保温30分钟)可以得到组织非常均匀的回火索氏体。•（2）二次淬火+回火•铸钢丸经800℃二次淬火+650℃高温回火也可以得到组织非常均匀的回火索氏体。•（3）等温淬火•等温淬火后的钢丸，不需再经回火处理，简化了生产工艺且钢丸不需要进行防锈处理。•820℃保温25分钟——310℃保温60分钟——水冷2.3铸钢丸的欧文寿命及磨损实效的研究•对于铸钢丸的使用寿命现在可以通过欧文寿命试验机测出。目前常用的方法有100％替代法和破损曲线法(面积法)。对于铸钢丸的磨损失效过程可解释为：低周次循环时为破碎率较低的表层剥落形式，高周次循环时逐渐发展为破碎率较高的心部脱落形式，进而引起尺寸的降低和损耗量的增加。铸钢丸表层剥落铸钢丸心部脱落3课题主要研究内容•3.1优化浇注工艺，使其成丸均匀性•通过分析我们可以知道在成丸时，保持钢液液面高度h的稳定性，有助于实现钢丸粒度的均匀性。而现有的大多数生产工艺都采用人工浇注，时快时慢均不能保持液面高度h的稳定性。通过本课题的研究，希望能够自行设计出能保持液面高度h稳定的钢液浇注系统。•3.2转盘转速与粒度分布之间的关系•我们知道转盘转速与粒度分布之间存在一定的关系即提高转盘转速可以使小粒度的钢丸所占比例增加。这只是两者之间的一种定性关系，而我们想要实现钢丸粒度的完全可控化只有定性关系是远远不够的，我们希望通过大量的试验数据能够探索出转盘转速与钢丸粒度分布之间的定量关系，使其在钢丸生产中应用的更加简便和快捷。•3.3转盘结构和尺寸的设计•通过生产钢丸所采用的转盘的不断演化，我们可以从中得出这样一个结论——转盘结构和尺寸在钢丸的生产中存在着一定的影响。目前尚没有人对这两者之间有何影响关系给出具体的解释。本次课题的研究，希望通过自行设计出多种转盘的结构和尺寸，在大量实验数据的基础上探索出转盘结构和尺寸与钢丸粒度分布之间的关系。离心转盘结构示意图3.4目前研究中存在的问题（1）对于铸钢丸的成型机理的研究较少，所以对铸钢丸是在转盘内就已经成型还是其在落入冷却介质的过程中才成型的不是很清楚。（2）转盘结构在铸钢丸成型中的影响不清楚所以在设计转盘结构时缺乏理论经验4实验方案及技术路线废钢熔炼炉前钢水化验钢水调质过程离心雾化成丸转盘结构设计转盘转速调节圆锥转盘六孔转盘九孔转盘孔型改变称重筛分粒度分布分析转盘结构与粒度分布关系转速与粒度分布关系粒度分布控制工艺参数5实验进度安排•2011年9月—2011年10月：查阅相关文献资料，了解国内外研究现状，确定课题出发点；•2011年10月—2011年11月：根据已有理论经验设计铸钢丸的化学成分并制定初步实验方案；•2011年12月—2012年3月：采用离心雾化法生产铸钢丸试样，进行称重绘制曲线、金相分析及主要性能测试；•2012年4月—2012年6月：分析实验结果；•2012年7月—2012年9月：根据所得实验数据进一步修改实验方案（主要是其中的工艺参数），做补充实验；•2012年9月—2013年1月：整理实验数据，确定最佳工艺，撰写毕业论文。•2013年01月—2013年03月：修改论文、定稿、进行毕业答辩。