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(guan)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(zi)動軋(ya)管(guan)機(ji)由(you)主(zhu)機(ji)、前臺和(he)后臺等部分組成。主(zhu)機(ji)是二輥不可(ke)逆(ni)縱(zong)軋(ya)機(ji)，在工作輥后裝有(you)一(yi)對(dui)高(gao)速(su)反向(xiang)旋轉的回(hui)送(song)輥，為實現對(dui)荒管(guan)進行2~3個(ge)道(dao)次軋(ya)制(zhi)的目的，上工作輥和(he)下回(hui)送(song)輥可(ke)以(yi)快速(su)升降，以(yi)保證荒管(guan)能迅(xun)速(su)返(fan)回(hui)前臺進行2~3道(dao)次的軋(ya)制(zhi)。如圖4-22所示為自(zi)動軋(ya)管(guan)機(ji)工作示意圖。
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、自動軋管機特點(dian)
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(cun)精度低(di)
由于自動軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)組傳統上是(shi)采用(yong)二輥(gun)定（減(jian)）徑機(ji)，成品(pin)管(guan)(guan)的外徑偏(pian)差(cha)只能(neng)達到(dao)(dao)一般標準要(yao)求的±1.25%,壁(bi)厚偏(pian)差(cha)只達到(dao)(dao)±（10%~12.5%）。
2. 表面(mian)質(zhi)量差
自(zi)動軋(ya)管機的(de)頂頭內(nei)(nei)劃傷、均整機的(de)內(nei)(nei)、外螺(luo)旋道(dao)，特別是一輥定（減(jian)）徑(jing)機的(de)“青線(xian)”、“錯位”等都影(ying)響成品管的(de)內(nei)(nei)外表面質(zhi)量；
3. 成品管(guan)供貨長度(du)短(duan)且齊（定(ding)）尺率(lv)很低
由于受軋管、均整(zheng)軋制長度的限制，加上(shang)定徑的延伸系數很小，成品管長度在(zai)ф100mm機組上(shang)很難達到8m以上(shang)，在(zai)ф140mm 機組上(shang)可達13m以上(shang)；
4. 力學(xue)性(xing)能(neng)、工(gong)藝性(xing)能(neng)差
對于S≤4.5mm的薄(bo)壁(bi)管，鋼(gang)管均整后如未進行再加熱，定徑機后的鋼(gang)管終軋(ya)溫度(du)大多(duo)在700℃以下(xia)，即使較厚的管子(zi)，在前(qian)面軋(ya)制過程中也經常(chang)(chang)出現低溫鋼(gang)，因(yin)此成品管的力學(xue)性能(neng)很不(bu)穩定，塑性指標常(chang)(chang)常(chang)(chang)低于標準，特別是擴口、壓(ya)扁(bian)等工藝性能(neng)的不(bu)合格率是非常(chang)(chang)高的；
5. 生產率(lv)和成材率(lv)低
由于荒管的長度(du)較(jiao)短(duan)，故單(dan)重(zhong)(zhong)較(jiao)低(di)，大部分(fen)成品只(zhi)能是單(dan)倍尺管，相對連續軋管機組(zu)而言，造成鋼管的頭(tou)尾(wei)所占比重(zhong)(zhong)較(jiao)大，導致(zhi)生產率(lv)(lv)和成材率(lv)(lv)都較(jiao)低(di)。
目(mu)前新建熱軋(ya)無縫鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)組(zu)(zu)(zu)時，由于自(zi)動軋(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)組(zu)(zu)(zu)的單位（1t鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)）投(tou)資明顯高于三輥(gun)和二輥(gun)斜軋(ya)機(ji)(ji)組(zu)(zu)(zu)，因(yin)此(ci)再選用自(zi)動軋(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)組(zu)(zu)(zu)是很不明智(zhi)的。國(guo)(guo)外在20世(shi)紀70~80年代曾有較(jiao)多投(tou)入來改(gai)造自(zi)動軋(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)組(zu)(zu)(zu)，如采用錐形輥(gun)穿孔機(ji)(ji)、單孔型軋(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)架和串列式雙(shuang)機(ji)(ji)架軋(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)、三輥(gun)式均整機(ji)(ji)及張力(li)減徑機(ji)(ji)等，現看來大多效果(guo)不盡如人意。近幾(ji)年，國(guo)(guo)內一些企業將原有Φ100自(zi)動軋(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)組(zu)(zu)(zu)拆除(chu)，改(gai)造成(cheng)三輥(gun)或(huo)二輥(gun)延伸斜軋(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)組(zu)(zu)(zu)。
對于現有的(de)自動(dong)軋管機組來講，強(qiang)化均整工藝采用微張力減徑機以及其(qi)他提高壁厚精度措施(shi)，即可克服上(shang)述的(de)大部分不足；同時又保留了自動(dong)軋管機組的(de)加工費用低的(de)突出特點。這樣，仍會具有較強(qiang)的(de)市場競爭力。
二(er)、自動(dong)軋管機工具
自動軋(ya)管(guan)機傳統上(shang)采用(yong)錐形(xing)(xing)(xing)頂(ding)頭(tou)(tou)或半(ban)球(qiu)形(xing)(xing)(xing)頂(ding)頭(tou)(tou)，其實質均屬錐形(xing)(xing)(xing)頂(ding)頭(tou)(tou)，都是由(you)圓柱段(duan)（軋(ya)制帶）和“錐形(xing)(xing)(xing)”段(duan)組(zu)(zu)成，只不(bu)過半(ban)球(qiu)形(xing)(xing)(xing)頂(ding)頭(tou)(tou)的“錐形(xing)(xing)(xing)”段(duan)由(you)一(yi)個大(da)圓孤替代。球(qiu)形(xing)(xing)(xing)頂(ding)頭(tou)(tou)就是一(yi)個完整(zheng)圓球(qiu)，于20世紀(ji)60年代末青(qing)島鋼(gang)廠ф76mm無縫軋(ya)管(guan)機組(zu)(zu)上(shang)首先采用(yong)，隨后在ф76mm和ф100mm 自動軋(ya)管(guan)機組(zu)(zu)得到全面(mian)推廣。
采用球(qiu)形(xing)頂(ding)頭(tou)(tou)有(you)許(xu)多好(hao)處(chu)，首先(xian)較簡便地解決了自動軋(ya)管機(ji)組的“自動”更(geng)換頂(ding)頭(tou)(tou)的難題；其次(ci)由于球(qiu)形(xing)頂(ding)頭(tou)(tou)沒(mei)有(you)固(gu)定(ding)的“軋(ya)制帶”（任意一個(ge)“圓”都是軋(ya)制帶），因此(ci)頂(ding)頭(tou)(tou)的壽命較錐形(xing)頂(ding)頭(tou)(tou)提高五倍以上，相應地不銹鋼管的內表面質量顯著改善（內劃道減(jian)輕）；同時軋(ya)制的電機(ji)負(fu)荷也(ye)有(you)明顯降低。
由于球(qiu)形(xing)(xing)頂頭(tou)在不(bu)銹(xiu)鋼管咬入時接(jie)觸點(dian)對應的(de)(de)(de)(de)咬入角不(bu)是(shi)固定的(de)(de)(de)(de)－隨(sui)著(zhu)減(jian)壁(bi)量(liang)(liang)(liang)增(zeng)大(da)、“接(jie)觸點(dian)”前移，相應的(de)(de)(de)(de)咬入角即非線性(xing)增(zeng)大(da)，因(yin)此極大(da)地(di)限制了軋(ya)管的(de)(de)(de)(de)減(jian)壁(bi)變(bian)形(xing)(xing)量(liang)(liang)(liang)。采用球(qiu)形(xing)(xing)頂頭(tou)的(de)(de)(de)(de)減(jian)壁(bi)量(liang)(liang)(liang)比錐形(xing)(xing)頂頭(tou)約(yue)小(xiao)50%,在ф76mm、ф100mm機組的(de)(de)(de)(de)最大(da)道次減(jian)壁(bi)量(liang)(liang)(liang)不(bu)大(da)于2.0mm。另外(wai)，由于球(qiu)形(xing)(xing)頂頭(tou)的(de)(de)(de)(de)軋(ya)制帶理(li)論上(shang)就是(shi)一條線（沒有寬度(du)），因(yin)此要求“頂頭(tou)位置(zhi)”的(de)(de)(de)(de)調整(zheng)精度(du)高，加上(shang)上(shang)述的(de)(de)(de)(de)咬入問題，給(gei)軋(ya)機調整(zheng)增(zeng)加一定困難。
三(san)、均整機(ji)
生(sheng)產熱軋(ya)(ya)成品管的(de)(de)自動軋(ya)(ya)管機需要配備(bei)均整機，現大多用(yong)的(de)(de)桶形輥(gun)均整的(de)(de)變(bian)形區如圖4-24所示，由減(jian)徑段(duan)、減(jian)壁(bi)段(duan)、均壁(bi)段(duan)和(he)轉圓段(duan)四部分組成。鋼(gang)管咬入(ru)(ru)后(hou)，首先進入(ru)(ru)減(jian)徑段(duan)，在(zai)錐(zhui)形軋(ya)(ya)輥(gun)的(de)(de)作用(yong)下，邊前進邊減(jian)少(shao)直(zhi)(zhi)徑；當不銹鋼(gang)管前進到(dao)內壁(bi)與頂頭接觸時(shi)開始(shi)進入(ru)(ru)減(jian)壁(bi)段(duan)，在(zai)軋(ya)(ya)輥(gun)與頂頭的(de)(de)作用(yong)下產生(sheng)減(jian)壁(bi)變(bian)形；再(zai)前進至軋(ya)(ya)機中(zhong)心(xin)線時(shi)，開始(shi)進入(ru)(ru)均壁(bi)段(duan)（雖然(ran)軋(ya)(ya)輥(gun)和(he)頂頭的(de)(de)母線是(shi)平行的(de)(de)，由于軋(ya)(ya)輥(gun)有(you)喂入(ru)(ru)角，鋼(gang)管在(zai)軋(ya)(ya)機中(zhong)心(xin)線前是(shi)減(jian)壁(bi)，在(zai)軋(ya)(ya)機中(zhong)心(xin)線后(hou)是(shi)“均壁(bi)”）；到(dao)鋼(gang)管內壁(bi)脫(tuo)離頂頭時(shi)，進入(ru)(ru)轉圓段(duan)，直(zhi)(zhi)到(dao)脫(tuo)離軋(ya)(ya)輥(gun)。
均(jun)(jun)整時(shi)（包括所有(you)(you)斜(xie)軋(ya)變形過程(cheng)中）減徑(jing)變形也有(you)(you)顯著(zhu)的(de)(de)(de)“糾(jiu)偏(pian)”能(neng)力，減徑(jing)量(liang)愈大(da)(da)、“糾(jiu)偏(pian)”作用(yong)(yong)也愈大(da)(da)。這(zhe)一概念對改進均(jun)(jun)整工藝有(you)(you)很大(da)(da)的(de)(de)(de)實用(yong)(yong)價(jia)值。應用(yong)(yong)了此思(si)想在原有(you)(you)的(de)(de)(de)Φ100mm自動軋(ya)管機(ji)組的(de)(de)(de)均(jun)(jun)整機(ji)上，通過新的(de)(de)(de)輥形設計，加(jia)大(da)(da)均(jun)(jun)整的(de)(de)(de)減徑(jing)量(liang)（甚至可進行等(deng)徑(jing)均(jun)(jun)整），取得顯著(zhu)的(de)(de)(de)效果：咬入條件大(da)(da)大(da)(da)改善，使(shi)均(jun)(jun)整軋(ya)制過程(cheng)更加(jia)可靠；均(jun)(jun)壁效果明顯（因主電機(ji)功率小，減壁量(liang)未能(neng)增加(jia)）；均(jun)(jun)整軋(ya)制出口速(su)度提(ti)高了15%左(zuo)右，均(jun)(jun)整的(de)(de)(de)延伸系數(shu)也接近(jin)1.00，進、出口變形區的(de)(de)(de)軋(ya)制力分布(bu)均(jun)(jun)勻(yun)。
國內小(xiao)型自動軋(ya)管機(ji)組普遍有忽(hu)視(shi)(shi)均(jun)整工(gong)(gong)序(xu)的傾向，這是不合理的，要(yao)改善壁厚精(jing)度(du)，不僅不能(neng)忽(hu)視(shi)(shi)均(jun)整，而且應強(qiang)化(hua)均(jun)整機(ji)和工(gong)(gong)藝。
均(jun)整機組的(de)(de)變形特點與二(er)輥斜(xie)軋延伸(shen)機是相(xiang)似(si)的(de)(de)，在(zai)顯著(zhu)提高成品管的(de)(de)壁厚(hou)精度上具(ju)有(you)非常大的(de)(de)作用(yong)，只是受現有(you)設備(bei)（特別是主電機小）限制(zhi)(zhi)，變形量要小一些。均(jun)整和(he)二(er)輥斜(xie)軋延伸(shen)不僅(jin)可(ke)以消除(chu)(chu)在(zai)帶開口(kou)的(de)(de)圓孔(kong)型(xing)或橢圓孔(kong)型(xing)中軋制(zhi)(zhi)出現的(de)(de)“對稱型(xing)”壁厚(hou)不均(jun)，而且有(you)很強的(de)(de)消除(chu)(chu)由斜(xie)軋穿孔(kong)毛(mao)管帶來的(de)(de)偏(pian)心型(xing)壁厚(hou)不均(jun)的(de)(de)能力(li)（糾(jiu)偏(pian)）。在(zai)減壁段能有(you)很強的(de)(de)“糾(jiu)偏(pian)”作用(yong)，是其(qi)他軋管機所沒有(you)的(de)(de)。
在均整、兩輥(gun)延(yan)伸、三(san)輥(gun)軋(ya)管及七機(ji)架(jia)連(lian)軋(ya)上(shang)都做過(guo)專(zhuan)門試驗，其(qi)結果是唯有(you)二輥(gun)斜(xie)軋(ya)的(de)減壁(bi)變形有(you)顯(xian)著的(de)“糾偏”能力(li)，三(san)輥(gun)（斜(xie)）軋(ya)管機(ji)和七機(ji)架(jia)連(lian)軋(ya)機(ji)（縱軋(ya)）的(de)減壁(bi)變形都沒有(you)觀察到有(you)“糾偏”能力(li)。
幾乎國內外所有(you)資料基本(ben)都介紹錐形輥均(jun)(jun)(jun)整工(gong)藝(yi)是(shi)先進的(de)工(gong)藝(yi)，某廠于(yu)1976年(nian)在ф100mm自動軋(ya)管機組(zu)上也進行應用（時間長(chang)達8年(nian)以上）。生產(chan)實(shi)踐表明采用錐形輥均(jun)(jun)(jun)整工(gong)藝(yi)有(you)較大的(de)減徑量和減壁(bi)量，咬(yao)入(ru)條件明顯改善、擴徑量加大、均(jun)(jun)(jun)壁(bi)效果較好。
但是其中最大的(de)問題是頂頭(tou)的(de)軸(zhou)(zhou)向力大大增加，造(zao)成后臺(tai)設備(bei)振動(dong)大、頂桿小車軸(zhou)(zhou)承損壞較嚴重。同時，當均整減壁量稍(shao)大時，易產生(sheng)由于頂頭(tou)軸(zhou)(zhou)向阻力造(zao)成金(jin)屬“堆集”形成所謂的(de)“內(nei)螺紋”。
