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”。
自動軋管(guan)機(ji)由主機(ji)、前(qian)臺和(he)后(hou)臺等部分組(zu)成。主機(ji)是二輥(gun)(gun)不可逆縱軋機(ji)，在工作(zuo)(zuo)輥(gun)(gun)后(hou)裝有一對(dui)高速(su)反向旋轉的(de)回送(song)(song)輥(gun)(gun)，為實現對(dui)荒管(guan)進行2~3個道次軋制(zhi)的(de)目的(de)，上工作(zuo)(zuo)輥(gun)(gun)和(he)下(xia)回送(song)(song)輥(gun)(gun)可以(yi)(yi)快速(su)升降，以(yi)(yi)保證荒管(guan)能迅速(su)返回前(qian)臺進行2~3道次的(de)軋制(zhi)。如(ru)圖4-22所示為自動軋管(guan)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(jing)度低
由于自動軋管(guan)機組(zu)傳統上是采用(yong)二輥定（減(jian)）徑(jing)機，成品管(guan)的外徑(jing)偏差(cha)只能達(da)到一般標準要求的±1.25%,壁厚偏差(cha)只達(da)到±（10%~12.5%）。
2. 表面質量差
自動軋(ya)管(guan)(guan)機的(de)頂頭內(nei)劃傷、均整機的(de)內(nei)、外(wai)螺旋道，特別是一(yi)輥定（減）徑機的(de)“青(qing)線”、“錯位”等都影響成品管(guan)(guan)的(de)內(nei)外(wai)表面質(zhi)量；
3. 成品(pin)管供貨長(chang)度短且齊（定）尺(chi)率很低
由于受軋(ya)管(guan)、均整軋(ya)制長度的限(xian)制，加上(shang)定徑的延伸系(xi)數很(hen)小，成品管(guan)長度在ф100mm機組(zu)上(shang)很(hen)難達(da)到8m以上(shang)，在ф140mm 機組(zu)上(shang)可達(da)13m以上(shang)；
4. 力(li)學性(xing)能、工藝(yi)性(xing)能差
對于S≤4.5mm的(de)薄壁管(guan)(guan)，鋼管(guan)(guan)均(jun)整后(hou)如未進行再(zai)加熱，定(ding)徑機后(hou)的(de)鋼管(guan)(guan)終軋(ya)溫度大多(duo)在(zai)700℃以下，即使(shi)較(jiao)厚的(de)管(guan)(guan)子(zi)，在(zai)前面軋(ya)制過(guo)程(cheng)中也經常出(chu)現低溫鋼，因此成品(pin)管(guan)(guan)的(de)力學性(xing)能(neng)很不(bu)(bu)穩定(ding)，塑性(xing)指標常常低于標準，特別是擴口、壓扁等工藝性(xing)能(neng)的(de)不(bu)(bu)合格率是非常高的(de)；
5. 生(sheng)產率和成(cheng)材率低
由于荒管(guan)的(de)長度較(jiao)短(duan)，故單(dan)重(zhong)較(jiao)低，大部分成品只能(neng)是單(dan)倍(bei)尺(chi)管(guan)，相對連(lian)續軋管(guan)機組(zu)而言，造成鋼管(guan)的(de)頭尾所占比重(zhong)較(jiao)大，導致(zhi)生產率(lv)和(he)成材率(lv)都較(jiao)低。
目前新(xin)建熱軋(ya)(ya)(ya)無縫(feng)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)時(shi)，由于自動軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)的(de)單位（1t鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)）投(tou)資(zi)明顯高于三輥(gun)和二(er)輥(gun)斜軋(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)，因此(ci)再選(xuan)用自動軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)是很(hen)不明智(zhi)的(de)。國外在20世紀70~80年(nian)(nian)代曾(ceng)有較多投(tou)入來(lai)改(gai)(gai)造自動軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)，如采用錐形輥(gun)穿孔機(ji)(ji)(ji)(ji)、單孔型軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)架和串列式雙機(ji)(ji)(ji)(ji)架軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)、三輥(gun)式均整機(ji)(ji)(ji)(ji)及(ji)張力減徑機(ji)(ji)(ji)(ji)等，現看(kan)來(lai)大多效果不盡(jin)如人(ren)意。近(jin)幾年(nian)(nian)，國內一些企業將原有Φ100自動軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)拆(chai)除，改(gai)(gai)造成三輥(gun)或二(er)輥(gun)延(yan)伸斜軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)。
對于(yu)現有(you)的(de)(de)自(zi)動(dong)軋(ya)管機組來講，強化均整工(gong)藝采用微張力減(jian)徑機以(yi)及其他(ta)提高(gao)壁厚(hou)精度措施(shi)，即可(ke)克服上述的(de)(de)大部(bu)分不足；同時又保(bao)留了自(zi)動(dong)軋(ya)管機組的(de)(de)加工(gong)費用低的(de)(de)突出(chu)特(te)點(dian)。這(zhe)樣(yang)，仍會具有(you)較(jiao)強的(de)(de)市場競爭力。
二(er)、自動軋管機工(gong)具(ju)
自(zi)動(dong)軋(ya)管機傳統上(shang)采(cai)用錐形(xing)頂(ding)頭(tou)(tou)或半(ban)球(qiu)形(xing)頂(ding)頭(tou)(tou)，其實質均屬錐形(xing)頂(ding)頭(tou)(tou)，都是(shi)由圓(yuan)柱(zhu)段（軋(ya)制帶）和(he)“錐形(xing)”段組成，只不過半(ban)球(qiu)形(xing)頂(ding)頭(tou)(tou)的“錐形(xing)”段由一個大(da)圓(yuan)孤替代。球(qiu)形(xing)頂(ding)頭(tou)(tou)就(jiu)是(shi)一個完(wan)整圓(yuan)球(qiu)，于20世紀(ji)60年代末青(qing)島鋼廠ф76mm無縫軋(ya)管機組上(shang)首(shou)先(xian)采(cai)用，隨后(hou)在(zai)ф76mm和(he)ф100mm 自(zi)動(dong)軋(ya)管機組得(de)到全面推廣(guang)。
采用球形頂頭(tou)有(you)許多好處，首先較簡(jian)便地(di)解(jie)決了自(zi)動(dong)軋(ya)管(guan)機(ji)組的“自(zi)動(dong)”更換頂頭(tou)的難題；其次由于球形頂頭(tou)沒有(you)固定的“軋(ya)制(zhi)帶”（任(ren)意一(yi)個“圓”都是軋(ya)制(zhi)帶），因此頂頭(tou)的壽命較錐形頂頭(tou)提(ti)高五倍以上，相應地(di)不銹鋼(gang)管(guan)的內表面質量(liang)顯著改善（內劃道減輕）；同(tong)時軋(ya)制(zhi)的電(dian)機(ji)負荷也有(you)明顯降低(di)。
由(you)于(yu)球(qiu)形(xing)頂(ding)頭(tou)在(zai)不銹鋼管(guan)咬(yao)(yao)入時(shi)接觸點對應(ying)(ying)的咬(yao)(yao)入角(jiao)不是固定的－隨著(zhu)減(jian)(jian)壁(bi)(bi)量(liang)增大(da)(da)、“接觸點”前移，相應(ying)(ying)的咬(yao)(yao)入角(jiao)即(ji)非線(xian)性增大(da)(da)，因(yin)此(ci)極大(da)(da)地限制了(le)軋(ya)管(guan)的減(jian)(jian)壁(bi)(bi)變形(xing)量(liang)。采(cai)用球(qiu)形(xing)頂(ding)頭(tou)的減(jian)(jian)壁(bi)(bi)量(liang)比(bi)錐形(xing)頂(ding)頭(tou)約小50%,在(zai)ф76mm、ф100mm機(ji)組的最大(da)(da)道次(ci)減(jian)(jian)壁(bi)(bi)量(liang)不大(da)(da)于(yu)2.0mm。另(ling)外，由(you)于(yu)球(qiu)形(xing)頂(ding)頭(tou)的軋(ya)制帶(dai)理論上(shang)就是一(yi)條線(xian)（沒有寬(kuan)度），因(yin)此(ci)要求“頂(ding)頭(tou)位(wei)置”的調整精度高，加(jia)上(shang)上(shang)述的咬(yao)(yao)入問題，給軋(ya)機(ji)調整增加(jia)一(yi)定困難。
三、均整機
生產(chan)熱軋(ya)(ya)(ya)(ya)成品管的(de)(de)自動軋(ya)(ya)(ya)(ya)管機需要配備(bei)均整機，現大多用的(de)(de)桶形(xing)輥(gun)均整的(de)(de)變形(xing)區如圖4-24所示，由(you)減(jian)徑(jing)段(duan)、減(jian)壁(bi)段(duan)、均壁(bi)段(duan)和轉圓(yuan)段(duan)四部分(fen)組成。鋼管咬入后(hou)，首先進(jin)入減(jian)徑(jing)段(duan)，在(zai)錐(zhui)形(xing)軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)的(de)(de)作(zuo)用下，邊(bian)前(qian)(qian)進(jin)邊(bian)減(jian)少直徑(jing)；當不銹鋼管前(qian)(qian)進(jin)到內(nei)壁(bi)與(yu)頂(ding)頭接(jie)觸時(shi)開始進(jin)入減(jian)壁(bi)段(duan)，在(zai)軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)與(yu)頂(ding)頭的(de)(de)作(zuo)用下產(chan)生減(jian)壁(bi)變形(xing)；再前(qian)(qian)進(jin)至軋(ya)(ya)(ya)(ya)機中(zhong)心(xin)線時(shi)，開始進(jin)入均壁(bi)段(duan)（雖然軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)和頂(ding)頭的(de)(de)母線是平行的(de)(de)，由(you)于軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)有喂(wei)入角，鋼管在(zai)軋(ya)(ya)(ya)(ya)機中(zhong)心(xin)線前(qian)(qian)是減(jian)壁(bi)，在(zai)軋(ya)(ya)(ya)(ya)機中(zhong)心(xin)線后(hou)是“均壁(bi)”）；到鋼管內(nei)壁(bi)脫離頂(ding)頭時(shi)，進(jin)入轉圓(yuan)段(duan)，直到脫離軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)。
均(jun)整(zheng)(zheng)時(shi)（包括所有(you)斜軋(ya)變形(xing)(xing)過程(cheng)中）減徑變形(xing)(xing)也(ye)有(you)顯著的(de)“糾偏(pian)”能(neng)力，減徑量愈(yu)(yu)大(da)(da)、“糾偏(pian)”作用也(ye)愈(yu)(yu)大(da)(da)。這一概念(nian)對改進(jin)(jin)均(jun)整(zheng)(zheng)工(gong)藝有(you)很大(da)(da)的(de)實用價(jia)值。應用了此思想在原有(you)的(de)Φ100mm自動軋(ya)管機組的(de)均(jun)整(zheng)(zheng)機上，通(tong)過新(xin)的(de)輥形(xing)(xing)設計，加大(da)(da)均(jun)整(zheng)(zheng)的(de)減徑量（甚(shen)至可進(jin)(jin)行(xing)等徑均(jun)整(zheng)(zheng)），取得顯著的(de)效果(guo)：咬入條件大(da)(da)大(da)(da)改善(shan)，使均(jun)整(zheng)(zheng)軋(ya)制(zhi)過程(cheng)更加可靠；均(jun)壁效果(guo)明顯（因主(zhu)電機功率小，減壁量未能(neng)增加）；均(jun)整(zheng)(zheng)軋(ya)制(zhi)出(chu)口速度提高(gao)了15%左(zuo)右(you)，均(jun)整(zheng)(zheng)的(de)延伸系數也(ye)接(jie)近(jin)1.00，進(jin)(jin)、出(chu)口變形(xing)(xing)區的(de)軋(ya)制(zhi)力分布(bu)均(jun)勻。
國(guo)內小型(xing)自(zi)動軋管機組普遍有忽(hu)視均(jun)整工(gong)序的(de)傾向(xiang)，這(zhe)是不(bu)合(he)理的(de)，要(yao)改善壁厚精度，不(bu)僅不(bu)能忽(hu)視均(jun)整，而(er)且(qie)應強化(hua)均(jun)整機和工(gong)藝。
均整(zheng)機(ji)組的(de)(de)變形特點與(yu)二輥(gun)斜軋(ya)(ya)延伸(shen)機(ji)是相似的(de)(de)，在(zai)顯著(zhu)提高成品管(guan)(guan)的(de)(de)壁厚精度上具(ju)有非(fei)常大的(de)(de)作(zuo)用(yong)，只是受現有設備（特別是主電機(ji)小）限制(zhi)，變形量要小一些。均整(zheng)和二輥(gun)斜軋(ya)(ya)延伸(shen)不(bu)僅可以消除在(zai)帶(dai)開口的(de)(de)圓孔(kong)型(xing)(xing)或橢圓孔(kong)型(xing)(xing)中(zhong)軋(ya)(ya)制(zhi)出現的(de)(de)“對稱(cheng)型(xing)(xing)”壁厚不(bu)均，而且有很強(qiang)的(de)(de)消除由斜軋(ya)(ya)穿孔(kong)毛(mao)管(guan)(guan)帶(dai)來的(de)(de)偏心(xin)型(xing)(xing)壁厚不(bu)均的(de)(de)能(neng)力（糾偏）。在(zai)減壁段能(neng)有很強(qiang)的(de)(de)“糾偏”作(zuo)用(yong)，是其(qi)他(ta)軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)所沒有的(de)(de)。
在均整(zheng)、兩輥(gun)延伸、三(san)輥(gun)軋(ya)管及七(qi)機(ji)架(jia)連軋(ya)上都做過(guo)專(zhuan)門試(shi)驗，其結果是唯有二輥(gun)斜軋(ya)的(de)減(jian)壁變形(xing)有顯(xian)著的(de)“糾偏”能力，三(san)輥(gun)（斜）軋(ya)管機(ji)和七(qi)機(ji)架(jia)連軋(ya)機(ji)（縱軋(ya)）的(de)減(jian)壁變形(xing)都沒(mei)有觀察(cha)到有“糾偏”能力。
幾乎國內外(wai)所有資料基本都(dou)介紹錐形(xing)輥均整工藝(yi)是(shi)先(xian)進的工藝(yi)，某(mou)廠于1976年在(zai)ф100mm自動軋管(guan)機組上也(ye)進行應用（時間長達8年以上）。生產實(shi)踐表明采(cai)用錐形(xing)輥均整工藝(yi)有較(jiao)大的減徑量和減壁(bi)量，咬入條件(jian)明顯改善(shan)、擴徑量加(jia)大、均壁(bi)效(xiao)果較(jiao)好。
但是(shi)其中最大(da)的(de)問(wen)題(ti)是(shi)頂(ding)(ding)頭(tou)的(de)軸(zhou)向力(li)大(da)大(da)增加，造(zao)成后臺設備振(zhen)動大(da)、頂(ding)(ding)桿小(xiao)車軸(zhou)承損(sun)壞(huai)較嚴重。同時，當均(jun)整(zheng)減壁(bi)量稍(shao)大(da)時，易產生(sheng)由于頂(ding)(ding)頭(tou)軸(zhou)向阻(zu)力(li)造(zao)成金屬“堆集(ji)”形(xing)成所謂的(de)“內螺紋”。
