金屬帶材卷取理論研究與卷取軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計碩士學(xué)位

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1、第1章緒論1.1選題背景鋁箔具有優(yōu)良的特性，廣泛用于車輛、船舶、航空航天、建筑、房屋、包裝容器、電子電氣、機(jī)械制造、絕熱材料，裝飾品以及裝潢商標(biāo)等各個領(lǐng)域[1]，而我國人均鋁的消費(fèi)量與發(fā)達(dá)國家相比差距甚大,按本世紀(jì)初的統(tǒng)計資料僅與世界平均值相當(dāng)。其中原鋁美國約為31kg/(人·年),日本28kg/(人·年),中國僅為9.1kg/(人·年)；鋁材美國的消費(fèi)量為28kg/(人·年),日本19.4kg/(人·年),中國僅為4.6kg/(人·年)。因此我國鋁加工產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能應(yīng)該有較大的發(fā)展空間，且2011年增長到了14.2千克

2、。隨著人們生活水平的提高,鋁箔消費(fèi)也會有很大的提升空間和潛力。由于內(nèi)需市場的拉動，給我國鋁箔企業(yè)的發(fā)展帶來了很好的機(jī)遇[2-3]。近年來,全球鋁的生產(chǎn)和應(yīng)用快速發(fā)展,從1940年的100萬噸增長到2005年的3100多萬噸,65年間鋁產(chǎn)量增長了31倍。2005年,全球共計50個國家的200多家電解鋁企業(yè)總產(chǎn)能達(dá)363618萬噸，2000多家鋁加工企業(yè)總產(chǎn)能3700萬噸，全球板帶產(chǎn)量1702萬噸,年增長4%,擠壓材產(chǎn)量1106萬噸，年增長率414%，箔材產(chǎn)量290萬噸,年增長515%[4-5]。2010年全球鋁消費(fèi)量同

3、比增長14%，達(dá)4070萬噸，產(chǎn)量同比增長10%，達(dá)4120萬噸。世界十大原鋁消費(fèi)國中，中國、美國和日本分列前三位，美國作為世界第二大消費(fèi)國，其消費(fèi)量占世界總量的14%，總體呈下降趨勢，5年復(fù)合增長率為－1.1%。而中國和印度是原鋁消費(fèi)量增長最快的國家，消費(fèi)量的復(fù)合增長率分別為21.6%和10.1%。原鋁產(chǎn)量的空前增長歸因于發(fā)展中地區(qū)和新興經(jīng)濟(jì)體經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程的快速城鎮(zhèn)化[6]。經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展,特別是進(jìn)入21世紀(jì)以來,隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速增長，鋁工業(yè)也進(jìn)入了高速發(fā)展階段。2009年鋁材產(chǎn)量為1650.3萬噸，與20

4、08年相比，增長了15.6%。其中板帶材產(chǎn)量約為500萬噸，箔材產(chǎn)量約為170萬噸，型材約為900萬噸[7]。根據(jù)國際鋁協(xié)統(tǒng)計，2010年除中國之外的世界原鋁產(chǎn)量為2429萬噸，同比增加了3.8%。如果將中國產(chǎn)量包括在內(nèi)，2010年全球原鋁產(chǎn)量為4042萬噸，同比增加6.6%。從產(chǎn)能分布來看，西方一些如美國、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國家和中國是世界主要的鋁型材生產(chǎn)和消費(fèi)區(qū)域。2009年全球生產(chǎn)鋁型材加工的國家和地區(qū)約有9個，包含的生產(chǎn)企業(yè)約2000余家，中國作為鋁消耗增長最快的國家，其涵蓋的產(chǎn)能占世界總產(chǎn)能的比重超過50%，

5、位列第一。隨著全球經(jīng)濟(jì)增長及鋁型材加工用途不斷擴(kuò)展，全球鋁型材加工的產(chǎn)量由2001年約869萬噸增長至2009年約1550萬噸，年復(fù)合增長率約為7.5%。預(yù)計2012年，全球鋁型材加工量將達(dá)約1669萬噸。從地區(qū)來看，2001到2009年全球主要地區(qū)消費(fèi)量呈現(xiàn)出不同走勢，中國消費(fèi)量比例大幅上升，而北美洲和歐洲相對呈現(xiàn)出下降趨勢。截至2009年，中國消費(fèi)量占全球消費(fèi)量的比值達(dá)到47%，而日本、歐洲和北美洲分別僅占到了6%、21%、8%，中國已經(jīng)成為鋁型材加工的消費(fèi)大國[8]。經(jīng)過60多年的發(fā)展，我國鋁加工業(yè)已成為全球最

6、大的鋁材生產(chǎn)國、消費(fèi)國，并已發(fā)展成為國際市場重要的鋁材生產(chǎn)供應(yīng)基地。據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，到2011年，我國鋁加工材產(chǎn)量已達(dá)到2345萬噸。自2005年以來，鋁加工材產(chǎn)量年復(fù)合增長率實(shí)現(xiàn)了23.9%的高速增長，鋁帶材的生產(chǎn)離不開卷取機(jī)，正是在這種大背景下，各個鋁加工企業(yè)更需要先進(jìn)的、能夠生產(chǎn)高質(zhì)量鋁帶材的卷取機(jī)。1.2卷取機(jī)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀在鋁帶冷軋帶材生產(chǎn)作業(yè)線上，卷取機(jī)是關(guān)鍵的設(shè)備之一，在軋制過程中與主機(jī)或其它設(shè)備建立張力，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定軋制;用來將鋁帶卷取成卷，以便生產(chǎn)、運(yùn)輸和貯存。在熱帶鋼連軋機(jī)（熱連軋機(jī)組）

7、、冷帶鋼連軋機(jī)和線材軋機(jī)上布置在成品機(jī)座之后；在單機(jī)座可逆冷帶軋機(jī)上則安裝在軋機(jī)的前后。此外，它也安設(shè)在連續(xù)酸洗機(jī)組、縱剪、退火、涂層等各種精整機(jī)組中。在現(xiàn)代化高速鋁帶冷軋機(jī)組中，卷取機(jī)卷取軸通常采用閉式四斜楔卷取軸結(jié)構(gòu)，四斜楔卷取軸結(jié)構(gòu)簡單，形狀對稱，動平衡性能好，卷取速度可達(dá)1000m/min以上[9]。它廣泛用于連續(xù)式或可逆式軋制、精整機(jī)組，按其用途可分為安裝在主軋機(jī)前后和各輔助機(jī)組之中兩種。具有工作負(fù)荷大、環(huán)境惡劣、故障率高的特點(diǎn)、既影響著連軋的產(chǎn)量、質(zhì)量，又是后續(xù)酸洗、鍍鋅的保障。隨著鋁帶材生產(chǎn)向高生產(chǎn)率和

8、高精度發(fā)展，帶卷變得越來越重，卷取張力越來越大，軋制速度越來越高，產(chǎn)品質(zhì)量要求越來越嚴(yán)格。從而對卷取設(shè)備提出了更高的要求。在國外，能夠進(jìn)行機(jī)電液和自動化整體設(shè)計制造能力的公司有很多，水平較高的公司有德國SMS-DEMAG公司、日本的石川島播磨公司(IHI)和三菱重工業(yè)公司(MHI)等[10]。從總體水平上看，德國和日本的幾家公司的卷取機(jī)的夾送輥