自動軋管機由瑞士人斯蒂芬爾（R.C.Stiefel)于1903年發明，1906年建立第一套機組。實質上這種命名欠科學，“自動”一詞是相對于當時周期式的人工喂料而言的，因我國第一條熱軋無縫不銹鋼管生產線－鞍鋼無縫工程使用了前蘇聯的這一技術術語，致使這一名稱沿用至今，而英美技術文獻稱其為“Plug mill”。
自動(dong)軋(ya)(ya)管機(ji)(ji)由(you)主機(ji)(ji)、前臺和后臺等部(bu)分組成。主機(ji)(ji)是二(er)輥(gun)(gun)不可逆縱軋(ya)(ya)機(ji)(ji)，在工(gong)作輥(gun)(gun)后裝(zhuang)有一對高速反向旋轉(zhuan)的(de)回送輥(gun)(gun)，為實現對荒管進行(xing)2~3個道(dao)次(ci)軋(ya)(ya)制的(de)目的(de)，上工(gong)作輥(gun)(gun)和下回送輥(gun)(gun)可以快速升降，以保證荒管能迅速返回前臺進行(xing)2~3道(dao)次(ci)的(de)軋(ya)(ya)制。如圖4-22所(suo)示為自動(dong)軋(ya)(ya)管機(ji)(ji)工(gong)作示意圖。
自動軋管機的軋制過程是將前臺的毛管先推入主軋機，通過由軋輥孔型和頂頭組成的變形區進行減徑、減壁的延伸軋制，不銹鋼管軋后停留在后臺，然后由二輥式回送輥將不銹(xiu)鋼管返送回前臺，即完成一道軋制。返回的不銹鋼管在前臺翻轉90°,再如上述過程進行下一道軋制，一般要進行2~3道軋制。軋件在帶開口的圓或橢圓孔型中，往復縱向軋制。基本工藝流程如圖4-23 所示。
一、自(zi)動軋(ya)管機特點
自動軋管機組曾是生產無縫不銹(xiu)鋼管的重要機組，直到20世紀70年代末，仍為全世界熱軋無縫管生產的主導機組，目前仍占無縫不銹鋼管總生產能力的一定比例。其主要特點是，可生產的產品的品種、規格范圍大，對市場的適應性強，技術成熟易掌握，加工費低等。傳統的自動軋管機組也存在以下致命的缺陷：
1. 尺寸精度(du)低(di)
由于自動軋(ya)管(guan)機(ji)組傳統(tong)上是采(cai)用二(er)輥定（減）徑(jing)機(ji)，成(cheng)品(pin)管(guan)的外(wai)徑(jing)偏差只(zhi)能達到一般標準要求(qiu)的±1.25%,壁厚偏差只(zhi)達到±（10%~12.5%）。
2. 表面(mian)質量差
自動軋(ya)管(guan)機(ji)的(de)(de)頂頭內劃傷、均(jun)整機(ji)的(de)(de)內、外(wai)螺旋道，特別是一輥定(ding)（減）徑機(ji)的(de)(de)“青線”、“錯位”等(deng)都(dou)影響成品(pin)管(guan)的(de)(de)內外(wai)表面質量(liang)；
3. 成品管供貨長度短且齊（定）尺率很(hen)低
由于受(shou)軋(ya)管、均(jun)整軋(ya)制(zhi)(zhi)長(chang)度的限制(zhi)(zhi)，加上(shang)定徑的延(yan)伸(shen)系數很小，成品管長(chang)度在ф100mm機組上(shang)很難達到8m以上(shang)，在ф140mm 機組上(shang)可達13m以上(shang)；
4. 力(li)學性(xing)能、工藝性(xing)能差
對于(yu)S≤4.5mm的(de)(de)薄壁管(guan)，鋼(gang)(gang)管(guan)均(jun)整后如未進行(xing)再加熱(re)，定徑機后的(de)(de)鋼(gang)(gang)管(guan)終軋溫度大(da)多(duo)在(zai)700℃以下，即使較(jiao)厚的(de)(de)管(guan)子，在(zai)前面(mian)軋制過程中也(ye)經常(chang)出(chu)現低溫鋼(gang)(gang)，因此成品管(guan)的(de)(de)力學性(xing)能很不穩定，塑性(xing)指標(biao)常(chang)常(chang)低于(yu)標(biao)準，特(te)別(bie)是擴口、壓扁等工藝性(xing)能的(de)(de)不合(he)格(ge)率(lv)是非常(chang)高的(de)(de)；
5. 生產(chan)率和成材(cai)率低
由(you)于荒管(guan)(guan)的長(chang)度(du)較短，故單(dan)重較低(di)，大部分(fen)成品只能是單(dan)倍(bei)尺管(guan)(guan)，相對連(lian)續軋管(guan)(guan)機組而言(yan)，造成鋼管(guan)(guan)的頭尾所占比(bi)重較大，導致生產率和成材(cai)率都(dou)較低(di)。
目前新建熱軋(ya)(ya)無縫鋼管(guan)(guan)機(ji)(ji)組(zu)時，由于自(zi)動軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)組(zu)的單位(wei)（1t鋼管(guan)(guan)）投(tou)資明顯高(gao)于三(san)輥(gun)和二(er)輥(gun)斜軋(ya)(ya)機(ji)(ji)組(zu)，因此再選(xuan)用自(zi)動軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)組(zu)是很不(bu)明智(zhi)的。國外在20世紀70~80年代(dai)曾(ceng)有(you)較多投(tou)入來(lai)(lai)改造(zao)自(zi)動軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)組(zu)，如采用錐形輥(gun)穿孔機(ji)(ji)、單孔型軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)架和串列式(shi)(shi)雙機(ji)(ji)架軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)、三(san)輥(gun)式(shi)(shi)均整機(ji)(ji)及張力(li)減徑機(ji)(ji)等，現看來(lai)(lai)大多效果(guo)不(bu)盡如人意(yi)。近幾年，國內(nei)一些企業(ye)將原有(you)Φ100自(zi)動軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)組(zu)拆除(chu)，改造(zao)成三(san)輥(gun)或(huo)二(er)輥(gun)延伸斜軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)組(zu)。
對于現有的自動軋管(guan)機(ji)組(zu)來講(jiang)，強化均整工藝(yi)采用微(wei)張(zhang)力減(jian)徑(jing)機(ji)以及其他提高(gao)壁(bi)厚(hou)精度措(cuo)施，即可克服(fu)上述的大部分不足；同時又保留了自動軋管(guan)機(ji)組(zu)的加工費用低的突出(chu)特點。這樣，仍會具有較強的市場(chang)競爭力。
二、自動軋(ya)管機工具(ju)
自(zi)動軋(ya)管機傳統(tong)上采用(yong)錐(zhui)形(xing)(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)或半球(qiu)(qiu)形(xing)(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)，其(qi)實質均屬(shu)錐(zhui)形(xing)(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)，都(dou)是由圓柱段（軋(ya)制帶）和(he)“錐(zhui)形(xing)(xing)”段組(zu)成，只(zhi)不過半球(qiu)(qiu)形(xing)(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)的“錐(zhui)形(xing)(xing)”段由一(yi)個(ge)大圓孤替代(dai)。球(qiu)(qiu)形(xing)(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)就是一(yi)個(ge)完整(zheng)圓球(qiu)(qiu)，于20世(shi)紀60年代(dai)末青島鋼(gang)廠ф76mm無縫(feng)軋(ya)管機組(zu)上首先(xian)采用(yong)，隨后(hou)在ф76mm和(he)ф100mm 自(zi)動軋(ya)管機組(zu)得到全面推廣。
采用(yong)球(qiu)形(xing)頂(ding)頭有許多好處(chu)，首(shou)先較簡便地解決了(le)自(zi)動(dong)(dong)軋(ya)管機組的(de)“自(zi)動(dong)(dong)”更換頂(ding)頭的(de)難題；其次(ci)由于球(qiu)形(xing)頂(ding)頭沒有固定(ding)的(de)“軋(ya)制(zhi)帶(dai)”（任意一(yi)個“圓(yuan)”都是軋(ya)制(zhi)帶(dai)），因此頂(ding)頭的(de)壽命較錐(zhui)形(xing)頂(ding)頭提高五倍(bei)以上，相(xiang)應(ying)地不銹(xiu)鋼管的(de)內表面質量顯著改善（內劃道減輕）；同時軋(ya)制(zhi)的(de)電機負荷也有明顯降(jiang)低(di)。
由(you)于球形(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)在不(bu)銹鋼管咬(yao)入(ru)時接(jie)觸(chu)點對(dui)應的咬(yao)入(ru)角(jiao)不(bu)是固定(ding)的－隨著減壁(bi)量增(zeng)(zeng)大、“接(jie)觸(chu)點”前移，相應的咬(yao)入(ru)角(jiao)即非線(xian)(xian)性增(zeng)(zeng)大，因(yin)此(ci)極大地限制了軋管的減壁(bi)變形(xing)量。采用球形(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)的減壁(bi)量比錐形(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)約小50%,在ф76mm、ф100mm機(ji)組的最大道次減壁(bi)量不(bu)大于2.0mm。另(ling)外，由(you)于球形(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)的軋制帶理論上就是一(yi)條(tiao)線(xian)(xian)（沒有寬度(du)），因(yin)此(ci)要(yao)求“頂(ding)(ding)頭(tou)位置(zhi)”的調整(zheng)精(jing)度(du)高，加上上述的咬(yao)入(ru)問題(ti)，給(gei)軋機(ji)調整(zheng)增(zeng)(zeng)加一(yi)定(ding)困難。
三、均整機
生產(chan)熱軋(ya)(ya)成品管的(de)(de)(de)自動軋(ya)(ya)管機需要配備(bei)均(jun)整(zheng)機，現大多用的(de)(de)(de)桶形(xing)輥(gun)(gun)均(jun)整(zheng)的(de)(de)(de)變形(xing)區(qu)如圖4-24所(suo)示，由(you)減(jian)(jian)徑(jing)段(duan)(duan)(duan)、減(jian)(jian)壁(bi)(bi)(bi)(bi)段(duan)(duan)(duan)、均(jun)壁(bi)(bi)(bi)(bi)段(duan)(duan)(duan)和轉(zhuan)圓段(duan)(duan)(duan)四部分組成。鋼管咬入(ru)后，首(shou)先進(jin)(jin)入(ru)減(jian)(jian)徑(jing)段(duan)(duan)(duan)，在(zai)錐形(xing)軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)的(de)(de)(de)作用下，邊前(qian)進(jin)(jin)邊減(jian)(jian)少直徑(jing)；當(dang)不銹鋼管前(qian)進(jin)(jin)到(dao)內壁(bi)(bi)(bi)(bi)與頂(ding)頭(tou)接觸時開始(shi)進(jin)(jin)入(ru)減(jian)(jian)壁(bi)(bi)(bi)(bi)段(duan)(duan)(duan)，在(zai)軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)與頂(ding)頭(tou)的(de)(de)(de)作用下產(chan)生減(jian)(jian)壁(bi)(bi)(bi)(bi)變形(xing)；再前(qian)進(jin)(jin)至(zhi)軋(ya)(ya)機中心(xin)線(xian)時，開始(shi)進(jin)(jin)入(ru)均(jun)壁(bi)(bi)(bi)(bi)段(duan)(duan)(duan)（雖然軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)和頂(ding)頭(tou)的(de)(de)(de)母線(xian)是平行的(de)(de)(de)，由(you)于軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)有喂入(ru)角(jiao)，鋼管在(zai)軋(ya)(ya)機中心(xin)線(xian)前(qian)是減(jian)(jian)壁(bi)(bi)(bi)(bi)，在(zai)軋(ya)(ya)機中心(xin)線(xian)后是“均(jun)壁(bi)(bi)(bi)(bi)”）；到(dao)鋼管內壁(bi)(bi)(bi)(bi)脫離頂(ding)頭(tou)時，進(jin)(jin)入(ru)轉(zhuan)圓段(duan)(duan)(duan)，直到(dao)脫離軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)。
均(jun)整(zheng)時（包(bao)括所有(you)斜軋(ya)變(bian)形(xing)(xing)過程中）減(jian)徑(jing)變(bian)形(xing)(xing)也有(you)顯著的(de)“糾偏(pian)(pian)”能力(li)，減(jian)徑(jing)量愈(yu)大、“糾偏(pian)(pian)”作用也愈(yu)大。這一概念(nian)對改進(jin)均(jun)整(zheng)工藝有(you)很大的(de)實用價值。應(ying)用了此思想在原有(you)的(de)Φ100mm自動軋(ya)管(guan)機(ji)組的(de)均(jun)整(zheng)機(ji)上，通過新的(de)輥形(xing)(xing)設(she)計(ji)，加大均(jun)整(zheng)的(de)減(jian)徑(jing)量（甚至可(ke)進(jin)行(xing)等(deng)徑(jing)均(jun)整(zheng)），取(qu)得顯著的(de)效果：咬入條件大大改善，使(shi)均(jun)整(zheng)軋(ya)制(zhi)(zhi)過程更(geng)加可(ke)靠；均(jun)壁(bi)效果明顯（因主電機(ji)功率(lv)小，減(jian)壁(bi)量未能增加）；均(jun)整(zheng)軋(ya)制(zhi)(zhi)出(chu)口速度(du)提高了15%左右，均(jun)整(zheng)的(de)延(yan)伸系數(shu)也接(jie)近(jin)1.00，進(jin)、出(chu)口變(bian)形(xing)(xing)區的(de)軋(ya)制(zhi)(zhi)力(li)分布(bu)均(jun)勻。
國內小型自動(dong)軋管機組普(pu)遍有(you)忽(hu)視均整(zheng)(zheng)工序的(de)傾向，這是不合理的(de)，要改善壁厚精(jing)度，不僅(jin)不能忽(hu)視均整(zheng)(zheng)，而且(qie)應強化(hua)均整(zheng)(zheng)機和工藝。
均(jun)整機(ji)組的(de)(de)變形(xing)特點與二(er)輥斜(xie)軋延(yan)伸機(ji)是相似的(de)(de)，在顯(xian)著提高(gao)成品管(guan)的(de)(de)壁厚精度上具有(you)非常大的(de)(de)作用(yong)(yong)，只是受現有(you)設備（特別是主電(dian)機(ji)小）限(xian)制，變形(xing)量要小一些(xie)。均(jun)整和(he)二(er)輥斜(xie)軋延(yan)伸不(bu)僅可以消除在帶(dai)開口的(de)(de)圓(yuan)(yuan)孔型或橢圓(yuan)(yuan)孔型中軋制出現的(de)(de)“對稱型”壁厚不(bu)均(jun)，而(er)且有(you)很強的(de)(de)消除由斜(xie)軋穿孔毛(mao)管(guan)帶(dai)來的(de)(de)偏心型壁厚不(bu)均(jun)的(de)(de)能力（糾偏）。在減(jian)壁段能有(you)很強的(de)(de)“糾偏”作用(yong)(yong)，是其(qi)他軋管(guan)機(ji)所沒(mei)有(you)的(de)(de)。
在均整、兩(liang)輥(gun)延伸、三輥(gun)軋(ya)管(guan)及七機架(jia)(jia)連(lian)軋(ya)上都(dou)做過專門試驗(yan)，其結果是(shi)唯有二輥(gun)斜(xie)軋(ya)的減壁變形有顯著(zhu)的“糾偏(pian)”能力(li)，三輥(gun)（斜(xie)）軋(ya)管(guan)機和(he)七機架(jia)(jia)連(lian)軋(ya)機（縱(zong)軋(ya)）的減壁變形都(dou)沒有觀察到有“糾偏(pian)”能力(li)。
幾乎國(guo)內(nei)外所有資料(liao)基本都介紹錐形輥均(jun)整工藝(yi)是先(xian)進的工藝(yi)，某(mou)廠于(yu)1976年在(zai)ф100mm自動軋(ya)管機組上也進行應用(yong)（時間長達8年以上）。生產實踐(jian)表明采用(yong)錐形輥均(jun)整工藝(yi)有較大的減(jian)徑量和減(jian)壁量，咬入條(tiao)件明顯改善、擴徑量加大、均(jun)壁效果較好。
但(dan)是(shi)其中(zhong)最大的問題是(shi)頂頭的軸(zhou)向力大大增加，造成后臺設備振動大、頂桿小車軸(zhou)承損壞較嚴重。同時，當均整(zheng)減壁量(liang)稍大時，易產(chan)生(sheng)由于頂頭軸(zhou)向阻力造成金屬“堆集”形成所謂(wei)的“內螺(luo)紋”。
