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(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(zi)動(dong)軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)由主(zhu)機(ji)(ji)、前臺和后臺等(deng)部分組(zu)成。主(zhu)機(ji)(ji)是二輥(gun)不可(ke)逆縱軋(ya)機(ji)(ji)，在工(gong)(gong)作輥(gun)后裝有一對高(gao)速反向旋(xuan)轉(zhuan)的回送(song)輥(gun)，為實現對荒(huang)(huang)管(guan)進(jin)行2~3個道次軋(ya)制的目的，上工(gong)(gong)作輥(gun)和下(xia)回送(song)輥(gun)可(ke)以快速升降，以保(bao)證荒(huang)(huang)管(guan)能迅速返回前臺進(jin)行2~3道次的軋(ya)制。如圖(tu)4-22所(suo)示為自(zi)動(dong)軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)工(gong)(gong)作示意圖(tu)。
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(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(chi)寸(cun)精度低
由于自(zi)動軋管(guan)(guan)機組傳統上是采用(yong)二(er)輥定（減）徑機，成品管(guan)(guan)的(de)(de)外徑偏差只(zhi)能達到(dao)一般(ban)標(biao)準要求的(de)(de)±1.25%,壁厚(hou)偏差只(zhi)達到(dao)±（10%~12.5%）。
2. 表面(mian)質量差
自動軋(ya)管(guan)機的(de)(de)頂頭(tou)內(nei)劃傷、均整機的(de)(de)內(nei)、外螺(luo)旋道(dao)，特別是一輥定（減）徑機的(de)(de)“青線”、“錯位”等都影響成品(pin)管(guan)的(de)(de)內(nei)外表(biao)面質量；
3. 成品(pin)管供貨長度短且齊（定）尺率很(hen)低
由于受軋管、均整軋制長度的(de)限制，加上(shang)定徑的(de)延(yan)伸(shen)系數很小，成品管長度在ф100mm機組上(shang)很難(nan)達(da)到8m以上(shang)，在ф140mm 機組上(shang)可達(da)13m以上(shang)；
4. 力學(xue)性能(neng)、工藝(yi)性能(neng)差(cha)
對于(yu)(yu)S≤4.5mm的(de)薄壁管(guan)(guan)，鋼(gang)管(guan)(guan)均整(zheng)后如未進行再加(jia)熱，定徑(jing)機(ji)后的(de)鋼(gang)管(guan)(guan)終軋溫度大多在700℃以下(xia)，即(ji)使較厚的(de)管(guan)(guan)子，在前面軋制過程中(zhong)也經常出(chu)現低溫鋼(gang)，因此成品管(guan)(guan)的(de)力學性能(neng)很不穩(wen)定，塑性指標常常低于(yu)(yu)標準(zhun)，特別(bie)是擴(kuo)口(kou)、壓扁等(deng)工藝性能(neng)的(de)不合格率是非常高(gao)的(de)；
5. 生(sheng)產率和成材率低
由于荒管(guan)的長度較(jiao)短，故單(dan)重較(jiao)低，大(da)部分(fen)成品只能(neng)是單(dan)倍尺管(guan)，相(xiang)對(dui)連續軋管(guan)機組而言(yan)，造成鋼管(guan)的頭尾所占比重較(jiao)大(da)，導致生產率(lv)和(he)成材率(lv)都(dou)較(jiao)低。
目前新建熱(re)軋(ya)無縫(feng)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)組(zu)時，由(you)于自(zi)動軋(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)組(zu)的(de)(de)單位（1t鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)）投資明顯高于三輥(gun)和二(er)輥(gun)斜軋(ya)機(ji)組(zu)，因此再(zai)選(xuan)用(yong)自(zi)動軋(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)組(zu)是很不明智的(de)(de)。國外在20世紀70~80年代曾有(you)較多(duo)投入來改(gai)造自(zi)動軋(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)組(zu)，如采用(yong)錐形輥(gun)穿(chuan)孔機(ji)、單孔型軋(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)架和串(chuan)列(lie)式(shi)雙機(ji)架軋(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)、三輥(gun)式(shi)均整機(ji)及張(zhang)力(li)減徑機(ji)等，現看來大多(duo)效果不盡如人意。近(jin)幾(ji)年，國內一些(xie)企業將原有(you)Φ100自(zi)動軋(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)組(zu)拆(chai)除(chu)，改(gai)造成三輥(gun)或二(er)輥(gun)延伸斜軋(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)組(zu)。
對于現有的自動(dong)軋管機組來(lai)講，強(qiang)化(hua)均整工藝采用(yong)微張力(li)減徑機以及其他提(ti)高壁厚精度措施(shi)，即可(ke)克服上述的大部分不(bu)足(zu)；同(tong)時又保留了(le)自動(dong)軋管機組的加工費(fei)用(yong)低的突出特點。這樣，仍會(hui)具(ju)有較強(qiang)的市場競爭力(li)。
二(er)、自動軋管(guan)機工具
自動(dong)軋(ya)(ya)管機傳統(tong)上(shang)采用錐(zhui)形(xing)頂頭或半球(qiu)形(xing)頂頭，其實質均屬(shu)錐(zhui)形(xing)頂頭，都是(shi)由圓(yuan)柱段（軋(ya)(ya)制(zhi)帶）和“錐(zhui)形(xing)”段組成(cheng)，只不過半球(qiu)形(xing)頂頭的“錐(zhui)形(xing)”段由一個大圓(yuan)孤替代。球(qiu)形(xing)頂頭就是(shi)一個完整(zheng)圓(yuan)球(qiu)，于20世紀(ji)60年代末青島鋼廠ф76mm無縫(feng)軋(ya)(ya)管機組上(shang)首(shou)先采用，隨后在ф76mm和ф100mm 自動(dong)軋(ya)(ya)管機組得(de)到全面推廣(guang)。
采用球形(xing)頂(ding)頭有許多好(hao)處(chu)，首先(xian)較簡便地解決了(le)自(zi)動軋(ya)管機(ji)組的(de)“自(zi)動”更換頂(ding)頭的(de)難(nan)題；其次由于球形(xing)頂(ding)頭沒(mei)有固定(ding)的(de)“軋(ya)制(zhi)帶”（任(ren)意一個“圓”都是(shi)軋(ya)制(zhi)帶），因(yin)此頂(ding)頭的(de)壽命較錐形(xing)頂(ding)頭提高五倍以上(shang)，相(xiang)應地不銹鋼管的(de)內(nei)表面質量顯(xian)著改善（內(nei)劃道減輕）；同時軋(ya)制(zhi)的(de)電機(ji)負(fu)荷也(ye)有明(ming)顯(xian)降低。
由于球(qiu)(qiu)形(xing)頂頭(tou)在不(bu)(bu)銹(xiu)鋼管咬(yao)(yao)入(ru)時接(jie)觸點對(dui)應(ying)的(de)咬(yao)(yao)入(ru)角(jiao)不(bu)(bu)是(shi)固定的(de)－隨著減(jian)壁量(liang)(liang)增(zeng)大(da)(da)、“接(jie)觸點”前移，相應(ying)的(de)咬(yao)(yao)入(ru)角(jiao)即非線性增(zeng)大(da)(da)，因此極大(da)(da)地限制了軋管的(de)減(jian)壁變形(xing)量(liang)(liang)。采用球(qiu)(qiu)形(xing)頂頭(tou)的(de)減(jian)壁量(liang)(liang)比錐形(xing)頂頭(tou)約小50%,在ф76mm、ф100mm機組的(de)最(zui)大(da)(da)道次減(jian)壁量(liang)(liang)不(bu)(bu)大(da)(da)于2.0mm。另(ling)外，由于球(qiu)(qiu)形(xing)頂頭(tou)的(de)軋制帶理論上(shang)(shang)就是(shi)一條線（沒有寬(kuan)度(du)），因此要求(qiu)“頂頭(tou)位置”的(de)調(diao)整精度(du)高，加上(shang)(shang)上(shang)(shang)述的(de)咬(yao)(yao)入(ru)問題(ti)，給(gei)軋機調(diao)整增(zeng)加一定困難。
三(san)、均整(zheng)機
生產熱軋(ya)成(cheng)品管的(de)自動軋(ya)管機(ji)需(xu)要配備(bei)均(jun)(jun)整機(ji)，現大多用的(de)桶形輥(gun)均(jun)(jun)整的(de)變形區如圖4-24所示，由減(jian)(jian)(jian)徑段(duan)(duan)、減(jian)(jian)(jian)壁段(duan)(duan)、均(jun)(jun)壁段(duan)(duan)和(he)轉圓段(duan)(duan)四部分組成(cheng)。鋼(gang)管咬入(ru)后(hou)，首(shou)先進(jin)(jin)(jin)入(ru)減(jian)(jian)(jian)徑段(duan)(duan)，在(zai)錐形軋(ya)輥(gun)的(de)作(zuo)用下(xia)，邊前(qian)進(jin)(jin)(jin)邊減(jian)(jian)(jian)少直徑；當不銹鋼(gang)管前(qian)進(jin)(jin)(jin)到內壁與頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)接觸(chu)時(shi)開始(shi)(shi)進(jin)(jin)(jin)入(ru)減(jian)(jian)(jian)壁段(duan)(duan)，在(zai)軋(ya)輥(gun)與頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)的(de)作(zuo)用下(xia)產生減(jian)(jian)(jian)壁變形；再前(qian)進(jin)(jin)(jin)至軋(ya)機(ji)中(zhong)心(xin)線時(shi)，開始(shi)(shi)進(jin)(jin)(jin)入(ru)均(jun)(jun)壁段(duan)(duan)（雖然軋(ya)輥(gun)和(he)頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)的(de)母(mu)線是(shi)平行的(de)，由于軋(ya)輥(gun)有喂(wei)入(ru)角，鋼(gang)管在(zai)軋(ya)機(ji)中(zhong)心(xin)線前(qian)是(shi)減(jian)(jian)(jian)壁，在(zai)軋(ya)機(ji)中(zhong)心(xin)線后(hou)是(shi)“均(jun)(jun)壁”）；到鋼(gang)管內壁脫(tuo)離頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)時(shi)，進(jin)(jin)(jin)入(ru)轉圓段(duan)(duan)，直到脫(tuo)離軋(ya)輥(gun)。
均(jun)(jun)整(zheng)(zheng)時（包括所有(you)斜軋變(bian)形過(guo)程中(zhong)）減(jian)徑(jing)變(bian)形也(ye)有(you)顯(xian)著的(de)(de)“糾偏(pian)”能力(li)，減(jian)徑(jing)量(liang)(liang)愈大(da)、“糾偏(pian)”作用也(ye)愈大(da)。這(zhe)一概念對改進均(jun)(jun)整(zheng)(zheng)工藝(yi)有(you)很大(da)的(de)(de)實用價值。應(ying)用了(le)此思想在原(yuan)有(you)的(de)(de)Φ100mm自動軋管機(ji)(ji)組的(de)(de)均(jun)(jun)整(zheng)(zheng)機(ji)(ji)上，通過(guo)新的(de)(de)輥形設計(ji)，加(jia)大(da)均(jun)(jun)整(zheng)(zheng)的(de)(de)減(jian)徑(jing)量(liang)(liang)（甚至可進行等徑(jing)均(jun)(jun)整(zheng)(zheng)），取得顯(xian)著的(de)(de)效(xiao)果(guo)：咬入條(tiao)件大(da)大(da)改善，使均(jun)(jun)整(zheng)(zheng)軋制(zhi)過(guo)程更加(jia)可靠(kao)；均(jun)(jun)壁(bi)效(xiao)果(guo)明顯(xian)（因主電(dian)機(ji)(ji)功(gong)率小，減(jian)壁(bi)量(liang)(liang)未能增加(jia)）；均(jun)(jun)整(zheng)(zheng)軋制(zhi)出(chu)口速度提高了(le)15%左右，均(jun)(jun)整(zheng)(zheng)的(de)(de)延伸系數也(ye)接近1.00，進、出(chu)口變(bian)形區的(de)(de)軋制(zhi)力(li)分(fen)布均(jun)(jun)勻。
國內小型自動(dong)軋管機組普遍有忽視(shi)均整(zheng)工序(xu)的傾向，這是(shi)不合理的，要改(gai)善壁厚精度，不僅(jin)不能忽視(shi)均整(zheng)，而且應強化(hua)均整(zheng)機和工藝(yi)。
均整機組的(de)(de)變(bian)(bian)形特點與二(er)輥(gun)斜(xie)軋延伸機是(shi)相似的(de)(de)，在顯著提高成品管(guan)的(de)(de)壁(bi)厚(hou)精度上具有非常大的(de)(de)作(zuo)用，只是(shi)受現有設(she)備（特別(bie)是(shi)主電(dian)機小(xiao)(xiao)）限(xian)制(zhi)，變(bian)(bian)形量要(yao)小(xiao)(xiao)一些。均整和二(er)輥(gun)斜(xie)軋延伸不(bu)僅可(ke)以消(xiao)(xiao)除(chu)在帶(dai)開口的(de)(de)圓孔(kong)型(xing)或橢(tuo)圓孔(kong)型(xing)中軋制(zhi)出現的(de)(de)“對稱型(xing)”壁(bi)厚(hou)不(bu)均，而且有很強(qiang)的(de)(de)消(xiao)(xiao)除(chu)由斜(xie)軋穿孔(kong)毛管(guan)帶(dai)來的(de)(de)偏心型(xing)壁(bi)厚(hou)不(bu)均的(de)(de)能力(li)（糾偏）。在減壁(bi)段能有很強(qiang)的(de)(de)“糾偏”作(zuo)用，是(shi)其他軋管(guan)機所沒(mei)有的(de)(de)。
在均整(zheng)、兩(liang)輥(gun)(gun)延伸(shen)、三輥(gun)(gun)軋(ya)管及七機架連軋(ya)上都(dou)做過專門(men)試驗，其結果是(shi)唯(wei)有(you)(you)(you)二輥(gun)(gun)斜軋(ya)的減(jian)壁變(bian)形有(you)(you)(you)顯著的“糾(jiu)(jiu)偏”能力，三輥(gun)(gun)（斜）軋(ya)管機和七機架連軋(ya)機（縱軋(ya)）的減(jian)壁變(bian)形都(dou)沒有(you)(you)(you)觀察到有(you)(you)(you)“糾(jiu)(jiu)偏”能力。
幾乎(hu)國內(nei)外所有(you)資料(liao)基本都介紹(shao)錐形輥均整工(gong)藝是先(xian)進(jin)的(de)工(gong)藝，某廠于1976年在ф100mm自動軋管機組上也進(jin)行應用(yong)（時間長達(da)8年以上）。生產實踐表明采用(yong)錐形輥均整工(gong)藝有(you)較(jiao)(jiao)大(da)的(de)減(jian)(jian)徑(jing)量(liang)和減(jian)(jian)壁量(liang)，咬(yao)入條件明顯改善、擴徑(jing)量(liang)加(jia)大(da)、均壁效果較(jiao)(jiao)好(hao)。
但是其中最大(da)的問(wen)題是頂頭的軸(zhou)向力大(da)大(da)增加，造(zao)(zao)成(cheng)(cheng)后臺設備(bei)振動(dong)大(da)、頂桿小車軸(zhou)承損壞(huai)較嚴重。同時，當(dang)均整(zheng)減(jian)壁量稍大(da)時，易產生由(you)于頂頭軸(zhou)向阻力造(zao)(zao)成(cheng)(cheng)金屬(shu)“堆集”形成(cheng)(cheng)所謂(wei)的“內螺紋”。
