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(bu)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”。
自動軋管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)由主機(ji)(ji)(ji)、前(qian)臺(tai)和后(hou)臺(tai)等(deng)部分組成。主機(ji)(ji)(ji)是二輥不可逆縱軋機(ji)(ji)(ji)，在(zai)工(gong)(gong)作(zuo)輥后(hou)裝有一(yi)對高速反向(xiang)旋(xuan)轉的(de)回送輥，為(wei)實現(xian)對荒管(guan)(guan)進(jin)行2~3個道次軋制(zhi)的(de)目的(de)，上工(gong)(gong)作(zuo)輥和下回送輥可以快速升降，以保證荒管(guan)(guan)能(neng)迅(xun)速返回前(qian)臺(tai)進(jin)行2~3道次的(de)軋制(zhi)。如圖4-22所示為(wei)自動軋管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)工(gong)(gong)作(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(dong)軋管機特(te)點
自動軋管機組曾是生產無縫不銹鋼管的重要機組，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(bu)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
由(you)于(yu)自動軋管機組傳(chuan)統上是采用二輥定（減）徑機，成品管的(de)外徑偏差只能達到(dao)一般標(biao)準要求的(de)±1.25%,壁厚偏差只達到(dao)±（10%~12.5%）。
2. 表面質量(liang)差
自(zi)動軋管(guan)機的(de)頂(ding)頭內(nei)(nei)劃傷、均整機的(de)內(nei)(nei)、外螺旋道，特別是一輥定（減）徑機的(de)“青線”、“錯位”等都影(ying)響成品管(guan)的(de)內(nei)(nei)外表面質量；
3. 成品管(guan)供貨長度短且齊（定(ding)）尺率很低
由于受(shou)軋(ya)管(guan)、均整軋(ya)制長度的限制，加上定徑(jing)的延伸系數很小，成品管(guan)長度在ф100mm機組上很難達(da)到8m以(yi)上，在ф140mm 機組上可(ke)達(da)13m以(yi)上；
4. 力學(xue)性能、工(gong)藝性能差
對于(yu)S≤4.5mm的薄壁管，鋼管均(jun)整(zheng)后如未進(jin)行再加熱，定(ding)徑機后的鋼管終軋溫度大多(duo)在700℃以下，即使(shi)較厚的管子(zi)，在前面軋制(zhi)過程中也經常(chang)出現(xian)低(di)(di)溫鋼，因(yin)此成品(pin)管的力(li)學性(xing)能很(hen)不穩定(ding)，塑性(xing)指標常(chang)常(chang)低(di)(di)于(yu)標準，特別是(shi)擴(kuo)口、壓扁等(deng)工藝性(xing)能的不合(he)格率是(shi)非常(chang)高的；
5. 生產率和成材(cai)率低
由于(yu)荒(huang)管(guan)(guan)的長(chang)度較(jiao)(jiao)短(duan)，故單重(zhong)較(jiao)(jiao)低(di)，大部分成品只能是單倍尺管(guan)(guan)，相(xiang)對連續軋管(guan)(guan)機組而(er)言，造成鋼管(guan)(guan)的頭尾所占比(bi)重(zhong)較(jiao)(jiao)大，導致生產(chan)率(lv)和成材率(lv)都(dou)較(jiao)(jiao)低(di)。
目前新(xin)建(jian)熱軋(ya)(ya)(ya)無縫鋼管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)組(zu)時，由于(yu)自(zi)動軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)組(zu)的單位（1t鋼管(guan)(guan)(guan)）投(tou)資明顯高于(yu)三輥(gun)(gun)和(he)二輥(gun)(gun)斜軋(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)組(zu)，因此再選用自(zi)動軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)組(zu)是很不(bu)明智的。國外(wai)在(zai)20世紀70~80年(nian)代曾有(you)較多(duo)投(tou)入來改(gai)(gai)造(zao)自(zi)動軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)組(zu)，如(ru)采用錐形輥(gun)(gun)穿孔(kong)機(ji)(ji)、單孔(kong)型軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)架和(he)串列式雙機(ji)(ji)架軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)、三輥(gun)(gun)式均整機(ji)(ji)及張力(li)減徑機(ji)(ji)等，現看來大多(duo)效(xiao)果不(bu)盡如(ru)人意。近(jin)幾年(nian)，國內一些企業將(jiang)原(yuan)有(you)Φ100自(zi)動軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)組(zu)拆除，改(gai)(gai)造(zao)成三輥(gun)(gun)或二輥(gun)(gun)延伸斜軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)組(zu)。
對于現有的自動軋管機組(zu)(zu)來講，強化(hua)均整工藝采用微張力減徑機以及其他提高壁(bi)厚精度措施(shi)，即可克服上述的大部分不足(zu)；同時又保留了自動軋管機組(zu)(zu)的加工費用低(di)的突出特點(dian)。這樣，仍(reng)會具有較強的市場(chang)競(jing)爭力。
二、自動(dong)軋(ya)管機(ji)工具
自動軋(ya)管機傳統上采(cai)用錐形(xing)頂頭(tou)或(huo)半(ban)球(qiu)形(xing)頂頭(tou)，其(qi)實質均屬錐形(xing)頂頭(tou)，都(dou)是由圓(yuan)柱段(duan)（軋(ya)制帶）和“錐形(xing)”段(duan)組(zu)成，只不過半(ban)球(qiu)形(xing)頂頭(tou)的(de)“錐形(xing)”段(duan)由一(yi)個大(da)圓(yuan)孤替(ti)代(dai)。球(qiu)形(xing)頂頭(tou)就是一(yi)個完(wan)整圓(yuan)球(qiu)，于20世紀60年代(dai)末青島(dao)鋼(gang)廠ф76mm無縫軋(ya)管機組(zu)上首先采(cai)用，隨后在ф76mm和ф100mm 自動軋(ya)管機組(zu)得到(dao)全(quan)面推廣。
采用球(qiu)(qiu)形(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)有許多好(hao)處，首先較簡便地解決(jue)了自(zi)動(dong)軋管機組的“自(zi)動(dong)”更換頂(ding)(ding)頭(tou)的難題；其次由于球(qiu)(qiu)形(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)沒有固定的“軋制(zhi)(zhi)帶”（任意一個“圓”都是軋制(zhi)(zhi)帶），因此(ci)頂(ding)(ding)頭(tou)的壽(shou)命較錐(zhui)形(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)提高五倍(bei)以上，相應地不(bu)銹鋼管的內表面質(zhi)量顯(xian)著改善(shan)（內劃道(dao)減輕）；同時軋制(zhi)(zhi)的電機負荷也有明顯(xian)降低。
由于球(qiu)形(xing)(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)在不(bu)銹鋼管咬(yao)入時接(jie)(jie)觸點對應的(de)(de)(de)咬(yao)入角不(bu)是(shi)固定的(de)(de)(de)－隨(sui)著減壁(bi)(bi)量增(zeng)大(da)(da)、“接(jie)(jie)觸點”前(qian)移，相應的(de)(de)(de)咬(yao)入角即非線性(xing)增(zeng)大(da)(da)，因(yin)此(ci)極大(da)(da)地限制了軋管的(de)(de)(de)減壁(bi)(bi)變形(xing)(xing)量。采(cai)用(yong)球(qiu)形(xing)(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)的(de)(de)(de)減壁(bi)(bi)量比(bi)錐(zhui)形(xing)(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)約小50%,在ф76mm、ф100mm機(ji)組的(de)(de)(de)最大(da)(da)道(dao)次減壁(bi)(bi)量不(bu)大(da)(da)于2.0mm。另外，由于球(qiu)形(xing)(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)的(de)(de)(de)軋制帶理論上就是(shi)一條(tiao)線（沒有寬度），因(yin)此(ci)要(yao)求“頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)位置”的(de)(de)(de)調(diao)整精度高，加(jia)上上述的(de)(de)(de)咬(yao)入問題，給軋機(ji)調(diao)整增(zeng)加(jia)一定困難。
三、均整(zheng)機
生產熱軋成(cheng)品管(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)自(zi)動軋管(guan)(guan)(guan)(guan)機需(xu)要(yao)配備均(jun)(jun)整(zheng)機，現(xian)大多用的(de)(de)(de)桶形輥(gun)均(jun)(jun)整(zheng)的(de)(de)(de)變形區如圖4-24所(suo)示，由(you)減(jian)徑段(duan)、減(jian)壁段(duan)、均(jun)(jun)壁段(duan)和(he)轉圓段(duan)四部分組(zu)成(cheng)。鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)咬入(ru)后(hou)，首先進(jin)(jin)入(ru)減(jian)徑段(duan)，在錐形軋輥(gun)的(de)(de)(de)作用下，邊前(qian)(qian)進(jin)(jin)邊減(jian)少(shao)直(zhi)徑；當不銹鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)前(qian)(qian)進(jin)(jin)到內壁與(yu)頂頭(tou)接(jie)觸(chu)時開始進(jin)(jin)入(ru)減(jian)壁段(duan)，在軋輥(gun)與(yu)頂頭(tou)的(de)(de)(de)作用下產生減(jian)壁變形；再前(qian)(qian)進(jin)(jin)至軋機中(zhong)心(xin)(xin)線時，開始進(jin)(jin)入(ru)均(jun)(jun)壁段(duan)（雖然軋輥(gun)和(he)頂頭(tou)的(de)(de)(de)母線是(shi)(shi)平行的(de)(de)(de)，由(you)于軋輥(gun)有喂入(ru)角，鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)在軋機中(zhong)心(xin)(xin)線前(qian)(qian)是(shi)(shi)減(jian)壁，在軋機中(zhong)心(xin)(xin)線后(hou)是(shi)(shi)“均(jun)(jun)壁”）；到鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)內壁脫離頂頭(tou)時，進(jin)(jin)入(ru)轉圓段(duan)，直(zhi)到脫離軋輥(gun)。
均(jun)(jun)(jun)(jun)整(zheng)時（包括所有斜軋(ya)變形(xing)過程中）減(jian)徑(jing)(jing)變形(xing)也(ye)有顯著(zhu)的(de)“糾(jiu)偏”能(neng)力，減(jian)徑(jing)(jing)量愈(yu)(yu)大、“糾(jiu)偏”作用也(ye)愈(yu)(yu)大。這一概念對改(gai)進均(jun)(jun)(jun)(jun)整(zheng)工(gong)藝有很大的(de)實(shi)用價值(zhi)。應用了此思想在原(yuan)有的(de)Φ100mm自動軋(ya)管機(ji)組的(de)均(jun)(jun)(jun)(jun)整(zheng)機(ji)上(shang)，通過新的(de)輥形(xing)設(she)計(ji)，加(jia)大均(jun)(jun)(jun)(jun)整(zheng)的(de)減(jian)徑(jing)(jing)量（甚至可進行等徑(jing)(jing)均(jun)(jun)(jun)(jun)整(zheng)），取得顯著(zhu)的(de)效果：咬(yao)入(ru)條件大大改(gai)善(shan)，使均(jun)(jun)(jun)(jun)整(zheng)軋(ya)制(zhi)過程更加(jia)可靠；均(jun)(jun)(jun)(jun)壁(bi)效果明顯（因主電機(ji)功率小，減(jian)壁(bi)量未(wei)能(neng)增加(jia)）；均(jun)(jun)(jun)(jun)整(zheng)軋(ya)制(zhi)出(chu)(chu)口速度提高了15%左右(you)，均(jun)(jun)(jun)(jun)整(zheng)的(de)延伸系數也(ye)接近(jin)1.00，進、出(chu)(chu)口變形(xing)區的(de)軋(ya)制(zhi)力分(fen)布均(jun)(jun)(jun)(jun)勻。
國內小型(xing)自動軋管機組普遍有(you)忽(hu)視均整工(gong)序的(de)傾向，這是不合理(li)的(de)，要(yao)改善(shan)壁厚(hou)精度，不僅不能忽(hu)視均整，而且(qie)應強化(hua)均整機和工(gong)藝。
均(jun)(jun)整機(ji)組的(de)(de)變形(xing)特點與(yu)二輥(gun)(gun)斜軋(ya)(ya)延(yan)伸(shen)(shen)機(ji)是相(xiang)似的(de)(de)，在顯著提高成(cheng)品管的(de)(de)壁(bi)厚(hou)精(jing)度(du)上具有(you)非(fei)常(chang)大的(de)(de)作用，只是受現有(you)設(she)備(bei)（特別是主電(dian)機(ji)小）限(xian)制，變形(xing)量要小一些。均(jun)(jun)整和(he)二輥(gun)(gun)斜軋(ya)(ya)延(yan)伸(shen)(shen)不(bu)僅可以消(xiao)除(chu)在帶開口的(de)(de)圓孔型(xing)或橢(tuo)圓孔型(xing)中軋(ya)(ya)制出(chu)現的(de)(de)“對稱型(xing)”壁(bi)厚(hou)不(bu)均(jun)(jun)，而(er)且有(you)很強(qiang)的(de)(de)消(xiao)除(chu)由斜軋(ya)(ya)穿孔毛(mao)管帶來的(de)(de)偏心型(xing)壁(bi)厚(hou)不(bu)均(jun)(jun)的(de)(de)能力（糾偏）。在減壁(bi)段能有(you)很強(qiang)的(de)(de)“糾偏”作用，是其他(ta)軋(ya)(ya)管機(ji)所沒有(you)的(de)(de)。
在均整、兩輥(gun)延伸、三(san)(san)輥(gun)軋(ya)(ya)(ya)(ya)管及七機(ji)架連軋(ya)(ya)(ya)(ya)上都做過專門試驗(yan)，其結果是(shi)唯(wei)有(you)二輥(gun)斜(xie)軋(ya)(ya)(ya)(ya)的(de)減(jian)壁變形有(you)顯著的(de)“糾偏”能力，三(san)(san)輥(gun)（斜(xie)）軋(ya)(ya)(ya)(ya)管機(ji)和七機(ji)架連軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)（縱軋(ya)(ya)(ya)(ya)）的(de)減(jian)壁變形都沒有(you)觀(guan)察(cha)到有(you)“糾偏”能力。
幾(ji)乎國內(nei)外所(suo)有(you)資料(liao)基本都(dou)介紹錐形輥均(jun)(jun)整工(gong)(gong)藝(yi)是(shi)先進(jin)的(de)工(gong)(gong)藝(yi)，某廠于1976年在(zai)ф100mm自(zi)動軋管機組上(shang)也(ye)進(jin)行應用（時間長達8年以(yi)上(shang)）。生產實踐表(biao)明采(cai)用錐形輥均(jun)(jun)整工(gong)(gong)藝(yi)有(you)較(jiao)(jiao)大(da)的(de)減(jian)徑(jing)量和減(jian)壁(bi)量，咬入(ru)條件明顯改善、擴徑(jing)量加大(da)、均(jun)(jun)壁(bi)效果較(jiao)(jiao)好。
但是(shi)其中最大(da)(da)的問題(ti)是(shi)頂(ding)頭的軸(zhou)(zhou)向(xiang)力大(da)(da)大(da)(da)增(zeng)加，造(zao)成后(hou)臺設備振動大(da)(da)、頂(ding)桿(gan)小車軸(zhou)(zhou)承損壞較嚴(yan)重。同時(shi)，當(dang)均整減壁量稍大(da)(da)時(shi)，易產(chan)生由于頂(ding)頭軸(zhou)(zhou)向(xiang)阻力造(zao)成金(jin)屬“堆(dui)集”形成所謂的“內螺紋”。
