金属带材卷取理论研究与卷取轴结构的设计硕士学位论文

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1、第1章绪论1.1选题背景铝箔具有优良的特性，广泛用于车辆、船舶、航空航天、建筑、房屋、包装容器、电子电气、机械制造、绝热材料，装饰品以及装潢商标等各个领域[1]，而我国人均铝的消费量与发达国家相比差距甚大,按本世纪初的统计资料仅与世界平均值相当。其中原铝美国约为31kg/(人·年),日本28kg/(人·年),中国仅为9.1kg/(人·年)；铝材美国的消费量为28kg/(人·年),日本19.4kg/(人·年),中国仅为4.6kg/(人·年)。因此我国铝加工产业的产能应该有较大的发展空间，且2011年

2、增长到了14.2千克。随着人们生活水平的提高,铝箔消费也会有很大的提升空间和潜力。由于内需市场的拉动，给我国铝箔企业的发展带来了很好的机遇[2-3]。近年来,全球铝的生产和应用快速发展,从1940年的100万吨增长到2005年的3100多万吨,65年间铝产量增长了31倍。2005年,全球共计50个国家的200多家电解铝企业总产能达363618万吨，2000多家铝加工企业总产能3700万吨，全球板带产量1702万吨,年增长4%,挤压材产量1106万吨，年增长率414%，箔材产量290万吨,年增长51

3、5%[4-5]。2010年全球铝消费量同比增长14%，达4070万吨，产量同比增长10%，达4120万吨。世界十大原铝消费国中，中国、美国和日本分列前三位，美国作为世界第二大消费国，其消费量占世界总量的14%，总体呈下降趋势，5年复合增长率为－1.1%。而中国和印度是原铝消费量增长最快的国家，消费量的复合增长率分别为21.6%和10.1%。原铝产量的空前增长归因于发展中地区和新兴经济体经济发展过程的快速城镇化[6]。经过半个多世纪的发展,特别是进入21世纪以来,随着我国经济的快速增长，铝工业也进入

4、了高速发展阶段。2009年铝材产量为1650.3万吨，与2008年相比，增长了15.6%。其中板带材产量约为500万吨，箔材产量约为170万吨，型材约为900万吨[7]。根据国际铝协统计，2010年除中国之外的世界原铝产量为2429万吨，同比增加了3.8%。如果将中国产量包括在内，2010年全球原铝产量为4042万吨，同比增加6.6%。从产能分布来看，西方一些如美国、日本、欧洲等发达国家和中国是世界主要的铝型材生产和消费区域。2009年全球生产铝型材加工的国家和地区约有9个，包含的生产企业约200

5、0余家，中国作为铝消耗增长最快的国家，其涵盖的产能占世界总产能的比重超过50%，位列第一。随着全球经济增长及铝型材加工用途不断扩展，全球铝型材加工的产量由2001年约869万吨增长至2009年约1550万吨，年复合增长率约为7.5%。预计2012年，全球铝型材加工量将达约1669万吨。从地区来看，2001到2009年全球主要地区消费量呈现出不同走势，中国消费量比例大幅上升，而北美洲和欧洲相对呈现出下降趋势。截至2009年，中国消费量占全球消费量的比值达到47%，而日本、欧洲和北美洲分别仅占到了6%

6、、21%、8%，中国已经成为铝型材加工的消费大国[8]。经过60多年的发展，我国铝加工业已成为全球最大的铝材生产国、消费国，并已发展成为国际市场重要的铝材生产供应基地。据中国有色金属工业协会统计，到2011年，我国铝加工材产量已达到2345万吨。自2005年以来，铝加工材产量年复合增长率实现了23.9%的高速增长，铝带材的生产离不开卷取机，正是在这种大背景下，各个铝加工企业更需要先进的、能够生产高质量铝带材的卷取机。1.2卷取机的发展与研究现状在铝带冷轧带材生产作业线上，卷取机是关键的设备之一，在

7、轧制过程中与主机或其它设备建立张力，实现稳定轧制;用来将铝带卷取成卷，以便生产、运输和贮存。在热带钢连轧机（热连轧机组）、冷带钢连轧机和线材轧机上布置在成品机座之后；在单机座可逆冷带轧机上则安装在轧机的前后。此外，它也安设在连续酸洗机组、纵剪、退火、涂层等各种精整机组中。在现代化高速铝带冷轧机组中，卷取机卷取轴通常采用闭式四斜楔卷取轴结构，四斜楔卷取轴结构简单，形状对称，动平衡性能好，卷取速度可达1000m/min以上[9]。它广泛用于连续式或可逆式轧制、精整机组，按其用途可分为安装在主轧机前后和

8、各辅助机组之中两种。具有工作负荷大、环境恶劣、故障率高的特点、既影响着连轧的产量、质量，又是后续酸洗、镀锌的保障。随着铝带材生产向高生产率和高精度发展，带卷变得越来越重，卷取张力越来越大，轧制速度越来越高，产品质量要求越来越严格。从而对卷取设备提出了更高的要求。在国外，能够进行机电液和自动化整体设计制造能力的公司有很多，水平较高的公司有德国SMS-DEMAG公司、日本的石川岛播磨公司(IHI)和三菱重工业公司(MHI)等[10]。从总体水平上看，德国和日本的几家公司的卷取机的夹送辊