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(zi)動(dong)軋管(guan)機(ji)(ji)由(you)主(zhu)機(ji)(ji)、前臺(tai)和后(hou)臺(tai)等部分組(zu)成。主(zhu)機(ji)(ji)是二輥(gun)(gun)不可逆縱軋機(ji)(ji)，在工(gong)作(zuo)輥(gun)(gun)后(hou)裝有一(yi)對高速(su)反向旋轉(zhuan)的(de)回(hui)送(song)輥(gun)(gun)，為(wei)實現對荒(huang)管(guan)進(jin)行2~3個道(dao)(dao)次(ci)軋制的(de)目的(de)，上(shang)工(gong)作(zuo)輥(gun)(gun)和下回(hui)送(song)輥(gun)(gun)可以快(kuai)速(su)升降，以保證荒(huang)管(guan)能(neng)迅速(su)返回(hui)前臺(tai)進(jin)行2~3道(dao)(dao)次(ci)的(de)軋制。如圖(tu)4-22所示為(wei)自(zi)動(dong)軋管(guan)機(ji)(ji)工(gong)作(zuo)示意(yi)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(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(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(di)
由于自動軋管(guan)機(ji)組傳統上是采用二輥定（減）徑機(ji)，成品管(guan)的外徑偏(pian)差(cha)只能達到(dao)一般標準要求(qiu)的±1.25%,壁厚偏(pian)差(cha)只達到(dao)±（10%~12.5%）。
2. 表面質量差
自動軋管機(ji)的(de)(de)頂頭內劃傷(shang)、均整機(ji)的(de)(de)內、外螺(luo)旋(xuan)道(dao)，特別是一輥定（減）徑機(ji)的(de)(de)“青線”、“錯位”等都影響成品管的(de)(de)內外表面(mian)質(zhi)量；
3. 成品管供貨長度短且齊（定(ding)）尺(chi)率很低
由于受軋(ya)(ya)管、均整軋(ya)(ya)制(zhi)長度的限制(zhi)，加上(shang)定徑的延(yan)伸系(xi)數很小，成品管長度在(zai)ф100mm機(ji)組上(shang)很難達(da)到8m以上(shang)，在(zai)ф140mm 機(ji)組上(shang)可達(da)13m以上(shang)；
4. 力學性能、工藝性能差(cha)
對于(yu)S≤4.5mm的薄壁管(guan)，鋼(gang)(gang)管(guan)均(jun)整后(hou)如未進行再加(jia)熱(re)，定徑機后(hou)的鋼(gang)(gang)管(guan)終軋(ya)(ya)溫(wen)度大多(duo)在700℃以下，即使較厚的管(guan)子(zi)，在前面(mian)軋(ya)(ya)制過程中也(ye)經常出(chu)現(xian)低溫(wen)鋼(gang)(gang)，因此成品(pin)管(guan)的力學性能(neng)很不穩(wen)定，塑性指標常常低于(yu)標準，特別是擴口、壓扁等工藝性能(neng)的不合(he)格率是非常高的；
5. 生產率和成材率低
由于荒管(guan)(guan)的(de)長度較短，故(gu)單(dan)重較低，大(da)部分(fen)成品只能是(shi)單(dan)倍尺管(guan)(guan)，相對連續軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)組而言，造成鋼管(guan)(guan)的(de)頭尾(wei)所占比重較大(da)，導致生產(chan)率和成材率都較低。
目前(qian)新建(jian)熱軋(ya)無縫鋼管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)組時(shi)，由于自動(dong)軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)組的(de)單(dan)位（1t鋼管(guan)(guan)）投資明顯高于三輥(gun)(gun)和二(er)(er)輥(gun)(gun)斜軋(ya)機(ji)(ji)(ji)組，因此再選用自動(dong)軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)組是很不明智的(de)。國外在(zai)20世紀70~80年代曾(ceng)有較(jiao)多投入來改造自動(dong)軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)組，如采用錐(zhui)形輥(gun)(gun)穿孔(kong)(kong)機(ji)(ji)(ji)、單(dan)孔(kong)(kong)型軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)架和串列(lie)式(shi)雙機(ji)(ji)(ji)架軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)、三輥(gun)(gun)式(shi)均整機(ji)(ji)(ji)及張力減徑(jing)機(ji)(ji)(ji)等，現看來大多效(xiao)果不盡如人意。近幾年，國內一(yi)些企(qi)業(ye)將原有Φ100自動(dong)軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)組拆除，改造成三輥(gun)(gun)或二(er)(er)輥(gun)(gun)延伸(shen)斜軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)組。
對于現(xian)有的(de)(de)自動軋管機組來講(jiang)，強化均整工藝(yi)采用(yong)微張力(li)減徑(jing)機以及其他提高壁(bi)厚精度措施(shi)，即(ji)可克服上(shang)述的(de)(de)大部分不足；同時(shi)又(you)保留(liu)了自動軋管機組的(de)(de)加工費用(yong)低的(de)(de)突(tu)出特(te)點(dian)。這(zhe)樣，仍會具(ju)有較(jiao)強的(de)(de)市(shi)場競(jing)爭(zheng)力(li)。
二、自動軋管(guan)機工具
自(zi)(zi)動(dong)軋管(guan)機(ji)(ji)傳統上采用錐(zhui)形(xing)頂(ding)(ding)頭或半球形(xing)頂(ding)(ding)頭，其實質均屬(shu)錐(zhui)形(xing)頂(ding)(ding)頭，都是由(you)圓(yuan)柱段（軋制帶）和“錐(zhui)形(xing)”段組(zu)成，只不過半球形(xing)頂(ding)(ding)頭的“錐(zhui)形(xing)”段由(you)一個(ge)大圓(yuan)孤替代。球形(xing)頂(ding)(ding)頭就(jiu)是一個(ge)完整(zheng)圓(yuan)球，于20世紀60年代末青(qing)島鋼廠ф76mm無(wu)縫軋管(guan)機(ji)(ji)組(zu)上首先(xian)采用，隨(sui)后在ф76mm和ф100mm 自(zi)(zi)動(dong)軋管(guan)機(ji)(ji)組(zu)得到全(quan)面(mian)推廣。
采用球形頂(ding)頭(tou)有(you)許(xu)多好(hao)處，首先較簡便(bian)地解(jie)決(jue)了(le)自(zi)動(dong)軋管(guan)機組的“自(zi)動(dong)”更換頂(ding)頭(tou)的難題；其(qi)次由于球形頂(ding)頭(tou)沒有(you)固定(ding)的“軋制帶”（任(ren)意一個(ge)“圓(yuan)”都是(shi)軋制帶），因此頂(ding)頭(tou)的壽命較錐(zhui)形頂(ding)頭(tou)提高五倍以上，相應地不銹(xiu)鋼管(guan)的內表面質(zhi)量顯著改(gai)善（內劃道減(jian)輕）；同時軋制的電機負荷也有(you)明(ming)顯降(jiang)低。
由于(yu)球(qiu)形(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)在不銹鋼(gang)管(guan)咬入(ru)時接(jie)(jie)觸(chu)點(dian)對應的(de)(de)咬入(ru)角不是固定(ding)的(de)(de)－隨(sui)著減(jian)(jian)壁量增大(da)、“接(jie)(jie)觸(chu)點(dian)”前移，相應的(de)(de)咬入(ru)角即非線(xian)性增大(da)，因此(ci)極大(da)地限制了軋(ya)管(guan)的(de)(de)減(jian)(jian)壁變形(xing)量。采用(yong)球(qiu)形(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)的(de)(de)減(jian)(jian)壁量比(bi)錐(zhui)形(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)約小(xiao)50%,在ф76mm、ф100mm機(ji)組的(de)(de)最(zui)大(da)道次減(jian)(jian)壁量不大(da)于(yu)2.0mm。另外，由于(yu)球(qiu)形(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)的(de)(de)軋(ya)制帶理論上(shang)就是一條線(xian)（沒有寬度(du)），因此(ci)要(yao)求“頂(ding)(ding)頭(tou)位置”的(de)(de)調整精度(du)高，加(jia)上(shang)上(shang)述的(de)(de)咬入(ru)問題，給軋(ya)機(ji)調整增加(jia)一定(ding)困難。
三、均(jun)整機(ji)
生產熱軋(ya)成品管(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)自動軋(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)需要(yao)配備均(jun)整機(ji)(ji)，現(xian)大多用(yong)的(de)桶形(xing)(xing)輥均(jun)整的(de)變形(xing)(xing)區(qu)如圖4-24所示，由減(jian)(jian)(jian)徑段、減(jian)(jian)(jian)壁(bi)(bi)(bi)段、均(jun)壁(bi)(bi)(bi)段和轉(zhuan)圓(yuan)段四部分(fen)組成。鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)咬(yao)入(ru)(ru)(ru)后(hou)，首先(xian)進(jin)入(ru)(ru)(ru)減(jian)(jian)(jian)徑段，在(zai)錐形(xing)(xing)軋(ya)輥的(de)作用(yong)下，邊前(qian)(qian)進(jin)邊減(jian)(jian)(jian)少(shao)直(zhi)徑；當(dang)不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)前(qian)(qian)進(jin)到(dao)內壁(bi)(bi)(bi)與(yu)頂頭(tou)接(jie)觸時開始進(jin)入(ru)(ru)(ru)減(jian)(jian)(jian)壁(bi)(bi)(bi)段，在(zai)軋(ya)輥與(yu)頂頭(tou)的(de)作用(yong)下產生減(jian)(jian)(jian)壁(bi)(bi)(bi)變形(xing)(xing)；再前(qian)(qian)進(jin)至軋(ya)機(ji)(ji)中(zhong)心線(xian)時，開始進(jin)入(ru)(ru)(ru)均(jun)壁(bi)(bi)(bi)段（雖然軋(ya)輥和頂頭(tou)的(de)母線(xian)是(shi)平行的(de)，由于軋(ya)輥有(you)喂入(ru)(ru)(ru)角，鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)在(zai)軋(ya)機(ji)(ji)中(zhong)心線(xian)前(qian)(qian)是(shi)減(jian)(jian)(jian)壁(bi)(bi)(bi)，在(zai)軋(ya)機(ji)(ji)中(zhong)心線(xian)后(hou)是(shi)“均(jun)壁(bi)(bi)(bi)”）；到(dao)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)內壁(bi)(bi)(bi)脫(tuo)離頂頭(tou)時，進(jin)入(ru)(ru)(ru)轉(zhuan)圓(yuan)段，直(zhi)到(dao)脫(tuo)離軋(ya)輥。
均(jun)整時（包括所有(you)斜軋(ya)變(bian)形過程中）減(jian)徑變(bian)形也(ye)有(you)顯著的(de)(de)“糾偏(pian)”能力(li)(li)，減(jian)徑量愈大(da)(da)、“糾偏(pian)”作用(yong)也(ye)愈大(da)(da)。這一概(gai)念對改進均(jun)整工(gong)藝有(you)很大(da)(da)的(de)(de)實用(yong)價值。應用(yong)了(le)此思想在原(yuan)有(you)的(de)(de)Φ100mm自(zi)動軋(ya)管機(ji)組(zu)的(de)(de)均(jun)整機(ji)上，通過新的(de)(de)輥(gun)形設計，加大(da)(da)均(jun)整的(de)(de)減(jian)徑量（甚至可進行等徑均(jun)整），取(qu)得顯著的(de)(de)效果(guo)：咬入(ru)條(tiao)件(jian)大(da)(da)大(da)(da)改善，使均(jun)整軋(ya)制過程更加可靠(kao)；均(jun)壁效果(guo)明顯（因(yin)主電機(ji)功率(lv)小(xiao)，減(jian)壁量未能增加）；均(jun)整軋(ya)制出(chu)口速度提(ti)高了(le)15%左(zuo)右(you)，均(jun)整的(de)(de)延(yan)伸系數也(ye)接近1.00，進、出(chu)口變(bian)形區的(de)(de)軋(ya)制力(li)(li)分布均(jun)勻。
國(guo)內小型自動軋管機組普遍(bian)有忽視均(jun)整工(gong)序的傾(qing)向，這是不合理的，要改善壁厚精度，不僅不能忽視均(jun)整，而且(qie)應強化均(jun)整機和工(gong)藝。
均(jun)(jun)整(zheng)機(ji)(ji)組的(de)變形特(te)點與二輥斜(xie)(xie)軋(ya)延伸(shen)機(ji)(ji)是相似(si)的(de)，在(zai)顯著提高成(cheng)品管的(de)壁厚(hou)(hou)精度上(shang)具有(you)非常大(da)的(de)作(zuo)用，只是受現有(you)設備（特(te)別是主電機(ji)(ji)小）限制，變形量要小一些。均(jun)(jun)整(zheng)和二輥斜(xie)(xie)軋(ya)延伸(shen)不(bu)僅可以消(xiao)除(chu)在(zai)帶(dai)(dai)開口的(de)圓(yuan)孔型(xing)或(huo)橢圓(yuan)孔型(xing)中軋(ya)制出現的(de)“對稱型(xing)”壁厚(hou)(hou)不(bu)均(jun)(jun)，而且(qie)有(you)很強(qiang)的(de)消(xiao)除(chu)由斜(xie)(xie)軋(ya)穿孔毛管帶(dai)(dai)來的(de)偏心型(xing)壁厚(hou)(hou)不(bu)均(jun)(jun)的(de)能力（糾偏）。在(zai)減壁段能有(you)很強(qiang)的(de)“糾偏”作(zuo)用，是其他軋(ya)管機(ji)(ji)所沒有(you)的(de)。
在均整、兩輥延伸(shen)、三輥軋管及七機架連(lian)軋上都做過專(zhuan)門(men)試驗，其結果是唯有(you)(you)二輥斜軋的(de)減壁變形(xing)有(you)(you)顯(xian)著的(de)“糾(jiu)偏”能力，三輥（斜）軋管機和七機架連(lian)軋機（縱軋）的(de)減壁變形(xing)都沒(mei)有(you)(you)觀察(cha)到有(you)(you)“糾(jiu)偏”能力。
幾乎國內外所有資料基(ji)本都(dou)介紹錐形輥均整(zheng)工藝是先進的工藝，某廠(chang)于1976年在ф100mm自動軋(ya)管(guan)機組上也進行應用（時間長(chang)達8年以上）。生(sheng)產實踐表明采用錐形輥均整(zheng)工藝有較(jiao)大(da)的減(jian)徑量(liang)(liang)和減(jian)壁量(liang)(liang)，咬入條件明顯(xian)改善、擴徑量(liang)(liang)加大(da)、均壁效果較(jiao)好。
但是其中(zhong)最大(da)的(de)(de)(de)問題是頂頭的(de)(de)(de)軸(zhou)向力大(da)大(da)增加(jia)，造成后臺設(she)備(bei)振動大(da)、頂桿小車(che)軸(zhou)承損壞較嚴重。同時(shi)，當均整減壁量稍大(da)時(shi)，易(yi)產生由于頂頭軸(zhou)向阻力造成金(jin)屬“堆集”形(xing)成所謂的(de)(de)(de)“內螺紋”。
