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(xiu)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)軋管機(ji)由(you)主(zhu)機(ji)、前(qian)臺(tai)和后臺(tai)等部分組成。主(zhu)機(ji)是二輥(gun)不(bu)可逆縱軋機(ji)，在工作(zuo)(zuo)輥(gun)后裝(zhuang)有一對高速(su)(su)反向旋轉(zhuan)的回送(song)輥(gun)，為實現對荒管進行(xing)(xing)2~3個(ge)道次軋制的目的，上工作(zuo)(zuo)輥(gun)和下(xia)回送(song)輥(gun)可以(yi)快(kuai)速(su)(su)升降，以(yi)保證荒管能迅速(su)(su)返回前(qian)臺(tai)進行(xing)(xing)2~3道次的軋制。如圖4-22所示為自動(dong)軋管機(ji)工作(zuo)(zuo)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、自動軋(ya)管機特(te)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(xiu)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. 尺寸精度低
由于自動軋管機組傳統(tong)上是(shi)采(cai)用二輥定(ding)（減(jian)）徑機，成品管的(de)外徑偏差(cha)只能達(da)到一般標準要(yao)求的(de)±1.25%,壁厚(hou)偏差(cha)只達(da)到±（10%~12.5%）。
2. 表(biao)面(mian)質(zhi)量差
自動(dong)軋(ya)管機的(de)頂頭內劃傷、均整機的(de)內、外(wai)螺旋道，特別(bie)是一(yi)輥定（減(jian)）徑機的(de)“青線”、“錯位(wei)”等都影響成品管的(de)內外(wai)表面質量；
3. 成(cheng)品管供(gong)貨長度短且齊（定）尺率很低
由于受軋(ya)管(guan)、均整軋(ya)制長度(du)的限制，加上定徑的延伸系數(shu)很小(xiao)，成品管(guan)長度(du)在ф100mm機(ji)組上很難達到(dao)8m以上，在ф140mm 機(ji)組上可(ke)達13m以上；
4. 力學性(xing)能(neng)、工(gong)藝(yi)性(xing)能(neng)差
對于S≤4.5mm的(de)薄壁管(guan)，鋼管(guan)均整(zheng)后(hou)如未進行再加熱(re)，定(ding)徑機后(hou)的(de)鋼管(guan)終軋溫(wen)度大多在(zai)700℃以下，即使較厚的(de)管(guan)子，在(zai)前面軋制過程中也經常出現低溫(wen)鋼，因此(ci)成(cheng)品管(guan)的(de)力學性能很不穩定(ding)，塑性指標常常低于標準，特別是(shi)擴口、壓扁等工藝性能的(de)不合(he)格率是(shi)非常高的(de)；
5. 生產(chan)率和成材率低
由于荒管(guan)的長度較(jiao)(jiao)短，故單重(zhong)較(jiao)(jiao)低，大部分成品只(zhi)能是單倍尺(chi)管(guan)，相(xiang)對(dui)連續軋管(guan)機組而言，造成鋼管(guan)的頭尾所占比重(zhong)較(jiao)(jiao)大，導致生產率和成材率都較(jiao)(jiao)低。
目前新建(jian)熱軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)無縫鋼(gang)管(guan)(guan)機(ji)(ji)組(zu)(zu)時，由于自(zi)(zi)動軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)組(zu)(zu)的單(dan)位（1t鋼(gang)管(guan)(guan)）投資明顯高于三輥(gun)(gun)(gun)和二輥(gun)(gun)(gun)斜(xie)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)組(zu)(zu)，因(yin)此再選(xuan)用自(zi)(zi)動軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)組(zu)(zu)是很不明智的。國(guo)(guo)外在20世紀(ji)70~80年代(dai)曾有(you)較多投入(ru)來改造自(zi)(zi)動軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)組(zu)(zu)，如采用錐(zhui)形輥(gun)(gun)(gun)穿孔(kong)機(ji)(ji)、單(dan)孔(kong)型軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)架(jia)和串(chuan)列(lie)式雙機(ji)(ji)架(jia)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)、三輥(gun)(gun)(gun)式均(jun)整機(ji)(ji)及張力(li)減(jian)徑機(ji)(ji)等，現看來大(da)多效果不盡如人(ren)意。近(jin)幾年，國(guo)(guo)內一些企業(ye)將原有(you)Φ100自(zi)(zi)動軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)組(zu)(zu)拆除(chu)，改造成三輥(gun)(gun)(gun)或二輥(gun)(gun)(gun)延伸斜(xie)軋(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)組(zu)(zu)。
對(dui)于現有的(de)自(zi)動(dong)軋管(guan)(guan)機組來(lai)講，強化均整工藝采用微(wei)張力減徑機以(yi)及其他提高壁厚精(jing)度措施(shi)，即(ji)可克(ke)服上(shang)述的(de)大部分不足；同時又(you)保留了自(zi)動(dong)軋管(guan)(guan)機組的(de)加工費用低(di)的(de)突(tu)出特點。這樣，仍會具(ju)有較強的(de)市場競爭(zheng)力。
二、自動(dong)軋管機工具(ju)
自(zi)動軋(ya)(ya)(ya)管機傳統上采用錐形(xing)頂頭或半球(qiu)形(xing)頂頭，其實(shi)質均屬錐形(xing)頂頭，都是(shi)由圓(yuan)柱段（軋(ya)(ya)(ya)制帶）和“錐形(xing)”段組(zu)成，只不過半球(qiu)形(xing)頂頭的“錐形(xing)”段由一(yi)個(ge)大圓(yuan)孤替(ti)代。球(qiu)形(xing)頂頭就是(shi)一(yi)個(ge)完(wan)整圓(yuan)球(qiu)，于20世紀60年代末青島鋼廠ф76mm無縫軋(ya)(ya)(ya)管機組(zu)上首先采用，隨后在(zai)ф76mm和ф100mm 自(zi)動軋(ya)(ya)(ya)管機組(zu)得到(dao)全面推廣(guang)。
采(cai)用球形頂(ding)頭(tou)(tou)(tou)有許多好處，首(shou)先較簡便地(di)(di)解決(jue)了自動(dong)軋管(guan)機組的“自動(dong)”更換頂(ding)頭(tou)(tou)(tou)的難題；其次由于球形頂(ding)頭(tou)(tou)(tou)沒有固(gu)定的“軋制(zhi)帶”（任意一(yi)個(ge)“圓”都(dou)是軋制(zhi)帶），因此頂(ding)頭(tou)(tou)(tou)的壽命較錐形頂(ding)頭(tou)(tou)(tou)提高五(wu)倍以上，相應地(di)(di)不銹鋼管(guan)的內表面(mian)質量顯(xian)(xian)著改善(shan)（內劃道減(jian)輕）；同(tong)時軋制(zhi)的電機負荷(he)也有明(ming)顯(xian)(xian)降(jiang)低。
由于球形(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)在不(bu)銹鋼(gang)管咬(yao)入(ru)(ru)時接觸(chu)點對應(ying)的(de)(de)咬(yao)入(ru)(ru)角不(bu)是(shi)固定的(de)(de)－隨著減(jian)壁(bi)(bi)量(liang)增(zeng)大、“接觸(chu)點”前移，相應(ying)的(de)(de)咬(yao)入(ru)(ru)角即非線性增(zeng)大，因此極(ji)大地(di)限制了軋管的(de)(de)減(jian)壁(bi)(bi)變形(xing)量(liang)。采用球形(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)的(de)(de)減(jian)壁(bi)(bi)量(liang)比錐形(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)約小50%,在ф76mm、ф100mm機組的(de)(de)最大道次(ci)減(jian)壁(bi)(bi)量(liang)不(bu)大于2.0mm。另外(wai)，由于球形(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)的(de)(de)軋制帶理論上(shang)(shang)就是(shi)一條(tiao)線（沒有寬度(du)(du)），因此要求“頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)位置”的(de)(de)調整精度(du)(du)高，加上(shang)(shang)上(shang)(shang)述的(de)(de)咬(yao)入(ru)(ru)問(wen)題，給軋機調整增(zeng)加一定困難。
三、均(jun)整機
生(sheng)產(chan)熱(re)軋(ya)(ya)(ya)(ya)成(cheng)品管的(de)自動軋(ya)(ya)(ya)(ya)管機(ji)需(xu)要(yao)配(pei)備(bei)均(jun)整(zheng)機(ji)，現大多用(yong)的(de)桶形輥(gun)(gun)(gun)(gun)均(jun)整(zheng)的(de)變形區如圖4-24所(suo)示，由減(jian)(jian)徑(jing)段(duan)、減(jian)(jian)壁(bi)(bi)段(duan)、均(jun)壁(bi)(bi)段(duan)和轉圓段(duan)四(si)部分組成(cheng)。鋼(gang)(gang)管咬入(ru)后，首(shou)先進(jin)(jin)(jin)入(ru)減(jian)(jian)徑(jing)段(duan)，在(zai)錐(zhui)形軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)(gun)(gun)的(de)作用(yong)下(xia)，邊前(qian)(qian)進(jin)(jin)(jin)邊減(jian)(jian)少直徑(jing)；當不銹鋼(gang)(gang)管前(qian)(qian)進(jin)(jin)(jin)到(dao)內(nei)壁(bi)(bi)與(yu)頂頭(tou)接(jie)觸(chu)時(shi)開始進(jin)(jin)(jin)入(ru)減(jian)(jian)壁(bi)(bi)段(duan)，在(zai)軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)(gun)(gun)與(yu)頂頭(tou)的(de)作用(yong)下(xia)產(chan)生(sheng)減(jian)(jian)壁(bi)(bi)變形；再前(qian)(qian)進(jin)(jin)(jin)至軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)中心線時(shi)，開始進(jin)(jin)(jin)入(ru)均(jun)壁(bi)(bi)段(duan)（雖然軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)(gun)(gun)和頂頭(tou)的(de)母線是平(ping)行的(de)，由于軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)(gun)(gun)有喂入(ru)角，鋼(gang)(gang)管在(zai)軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)中心線前(qian)(qian)是減(jian)(jian)壁(bi)(bi)，在(zai)軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)中心線后是“均(jun)壁(bi)(bi)”）；到(dao)鋼(gang)(gang)管內(nei)壁(bi)(bi)脫離頂頭(tou)時(shi)，進(jin)(jin)(jin)入(ru)轉圓段(duan)，直到(dao)脫離軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)(gun)(gun)。
均(jun)(jun)(jun)整(zheng)時(shi)（包括所(suo)有斜軋變(bian)形過程中）減徑變(bian)形也有顯(xian)著(zhu)(zhu)的(de)“糾偏”能力，減徑量愈大、“糾偏”作用(yong)也愈大。這一概念對改進均(jun)(jun)(jun)整(zheng)工(gong)藝有很(hen)大的(de)實用(yong)價值。應用(yong)了(le)此思想在原(yuan)有的(de)Φ100mm自動軋管(guan)機(ji)(ji)組的(de)均(jun)(jun)(jun)整(zheng)機(ji)(ji)上，通過新的(de)輥形設計，加大均(jun)(jun)(jun)整(zheng)的(de)減徑量（甚至(zhi)可(ke)進行(xing)等(deng)徑均(jun)(jun)(jun)整(zheng)），取得顯(xian)著(zhu)(zhu)的(de)效果：咬(yao)入條件大大改善，使均(jun)(jun)(jun)整(zheng)軋制(zhi)過程更加可(ke)靠；均(jun)(jun)(jun)壁效果明(ming)顯(xian)（因(yin)主電機(ji)(ji)功率小(xiao)，減壁量未能增加）；均(jun)(jun)(jun)整(zheng)軋制(zhi)出(chu)口速度提(ti)高(gao)了(le)15%左右(you)，均(jun)(jun)(jun)整(zheng)的(de)延伸系數也接近1.00，進、出(chu)口變(bian)形區的(de)軋制(zhi)力分(fen)布均(jun)(jun)(jun)勻。
國內小型(xing)自動軋(ya)管(guan)機組普遍有忽視(shi)均(jun)整(zheng)工序的(de)傾(qing)向，這(zhe)是不(bu)合理的(de)，要改善壁厚(hou)精(jing)度，不(bu)僅(jin)不(bu)能忽視(shi)均(jun)整(zheng)，而(er)且應強化均(jun)整(zheng)機和工藝。
均整機(ji)(ji)組(zu)的變(bian)(bian)形(xing)特點與二輥斜軋延伸機(ji)(ji)是相似的，在顯著(zhu)提高成品管的壁(bi)厚(hou)(hou)精(jing)度上具有非常大的作用(yong)，只是受現有設(she)備(bei)（特別(bie)是主電機(ji)(ji)小）限制，變(bian)(bian)形(xing)量要小一些。均整和二輥斜軋延伸不(bu)僅(jin)可以消(xiao)(xiao)除(chu)在帶開口(kou)的圓(yuan)孔型(xing)或橢圓(yuan)孔型(xing)中軋制出現的“對(dui)稱型(xing)”壁(bi)厚(hou)(hou)不(bu)均，而(er)且有很(hen)強(qiang)的消(xiao)(xiao)除(chu)由斜軋穿孔毛管帶來的偏心型(xing)壁(bi)厚(hou)(hou)不(bu)均的能(neng)力(li)（糾偏）。在減壁(bi)段能(neng)有很(hen)強(qiang)的“糾偏”作用(yong)，是其他軋管機(ji)(ji)所沒有的。
在均(jun)整(zheng)、兩輥(gun)(gun)延(yan)伸、三(san)輥(gun)(gun)軋(ya)管(guan)及七機架(jia)連(lian)軋(ya)上(shang)都做(zuo)過專門試驗，其結果是唯(wei)有(you)(you)二輥(gun)(gun)斜軋(ya)的(de)(de)減壁(bi)變形(xing)有(you)(you)顯著的(de)(de)“糾(jiu)偏(pian)”能力，三(san)輥(gun)(gun)（斜）軋(ya)管(guan)機和(he)七機架(jia)連(lian)軋(ya)機（縱(zong)軋(ya)）的(de)(de)減壁(bi)變形(xing)都沒(mei)有(you)(you)觀(guan)察到(dao)有(you)(you)“糾(jiu)偏(pian)”能力。
幾乎國內外所(suo)有資(zi)料(liao)基本都介(jie)紹錐形輥均(jun)整工藝是先(xian)進(jin)的(de)工藝，某廠于1976年在ф100mm自動軋(ya)管(guan)機組(zu)上也進(jin)行應用（時間長(chang)達(da)8年以上）。生產實踐表明采用錐形輥均(jun)整工藝有較大的(de)減徑(jing)量和減壁(bi)(bi)量，咬入條件明顯改(gai)善、擴徑(jing)量加(jia)大、均(jun)壁(bi)(bi)效果較好。
但(dan)是其中最大(da)(da)的(de)問(wen)題是頂(ding)頭的(de)軸(zhou)向力(li)大(da)(da)大(da)(da)增(zeng)加，造成后臺設備振動大(da)(da)、頂(ding)桿小車軸(zhou)承損壞較(jiao)嚴重。同時，當均整減壁量稍大(da)(da)時，易產生由于頂(ding)頭軸(zhou)向阻力(li)造成金屬“堆集(ji)”形成所謂的(de)“內螺紋”。
