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”。
自動軋管機(ji)(ji)由(you)主機(ji)(ji)、前臺(tai)和(he)(he)后臺(tai)等(deng)部(bu)分組成。主機(ji)(ji)是二輥(gun)不可逆縱軋機(ji)(ji)，在工(gong)(gong)作(zuo)輥(gun)后裝有(you)一對(dui)高速反(fan)向(xiang)旋轉的(de)回(hui)送輥(gun)，為(wei)實現(xian)對(dui)荒(huang)管進行2~3個道次軋制的(de)目的(de)，上工(gong)(gong)作(zuo)輥(gun)和(he)(he)下回(hui)送輥(gun)可以快速升降，以保(bao)證荒(huang)管能迅速返回(hui)前臺(tai)進行2~3道次的(de)軋制。如圖4-22所示為(wei)自動軋管機(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(yi)、自動軋管機(ji)特點(dian)
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(cun)精度(du)低(di)
由于(yu)自動軋管機組傳統上(shang)是采(cai)用二輥定（減）徑機，成(cheng)品(pin)管的外徑偏差只能(neng)達(da)到一般標準要(yao)求的±1.25%,壁厚(hou)偏差只達(da)到±（10%~12.5%）。
2. 表面(mian)質量(liang)差
自動軋管(guan)機的(de)頂頭內(nei)劃傷、均整機的(de)內(nei)、外(wai)螺旋道，特別是一輥定（減）徑(jing)機的(de)“青線”、“錯位”等都影(ying)響成(cheng)品(pin)管(guan)的(de)內(nei)外(wai)表面質量；
3. 成品管供貨(huo)長度(du)短且齊(qi)（定）尺(chi)率很低
由于受軋管、均整軋制長(chang)度的限制，加上定(ding)徑的延伸系數很小，成(cheng)品管長(chang)度在(zai)ф100mm機組(zu)上很難達(da)到8m以(yi)上，在(zai)ф140mm 機組(zu)上可達(da)13m以(yi)上；
4. 力學性能、工藝性能差
對(dui)于(yu)S≤4.5mm的(de)(de)薄壁管(guan)，鋼管(guan)均整后如未進行再加熱，定徑機后的(de)(de)鋼管(guan)終軋溫(wen)度大多在(zai)700℃以下，即(ji)使較(jiao)厚的(de)(de)管(guan)子(zi)，在(zai)前面軋制過(guo)程中(zhong)也經(jing)常(chang)出現低溫(wen)鋼，因此成品管(guan)的(de)(de)力(li)學性能很不(bu)穩定，塑(su)性指標常(chang)常(chang)低于(yu)標準，特別是擴口、壓扁(bian)等工藝性能的(de)(de)不(bu)合格率是非常(chang)高的(de)(de)；
5. 生產率和成材(cai)率低
由于(yu)荒管(guan)的長度較短(duan)，故單重較低，大(da)部(bu)分成品(pin)只能是(shi)單倍尺(chi)管(guan)，相對連續軋管(guan)機(ji)組(zu)而(er)言，造成鋼管(guan)的頭尾(wei)所占(zhan)比重較大(da)，導致生產(chan)率和成材(cai)率都較低。
目前新建熱軋(ya)(ya)無縫鋼(gang)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)時，由于(yu)自(zi)動(dong)軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)的單(dan)位(wei)（1t鋼(gang)管(guan)(guan)）投資明顯(xian)高于(yu)三輥(gun)和二輥(gun)斜(xie)(xie)軋(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)，因此(ci)再選(xuan)用自(zi)動(dong)軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)是很不明智的。國(guo)外在20世(shi)紀(ji)70~80年(nian)(nian)代曾(ceng)有(you)(you)較多(duo)投入來改造(zao)自(zi)動(dong)軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)，如采(cai)用錐形(xing)輥(gun)穿孔機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、單(dan)孔型軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)架和串(chuan)列式雙機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)架軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、三輥(gun)式均整(zheng)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)及張力(li)減徑機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)等，現看來大多(duo)效(xiao)果不盡如人(ren)意。近幾年(nian)(nian)，國(guo)內一些企業將(jiang)原(yuan)有(you)(you)Φ100自(zi)動(dong)軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)拆除，改造(zao)成三輥(gun)或二輥(gun)延伸斜(xie)(xie)軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)。
對于現有的(de)(de)自動軋管(guan)機(ji)組來講(jiang)，強化(hua)均整工藝采用(yong)微張力(li)減徑機(ji)以及其(qi)他提高壁厚精度措施(shi)，即可(ke)克(ke)服上述的(de)(de)大部分(fen)不足；同時又保留了(le)自動軋管(guan)機(ji)組的(de)(de)加工費用(yong)低的(de)(de)突出特點。這樣，仍會具有較(jiao)強的(de)(de)市(shi)場競爭力(li)。
二(er)、自動軋管機工具
自(zi)動軋管機(ji)傳統上采用(yong)錐(zhui)形(xing)頂(ding)頭或半(ban)球形(xing)頂(ding)頭，其實質均屬錐(zhui)形(xing)頂(ding)頭，都是(shi)由(you)圓(yuan)柱段（軋制帶）和(he)(he)“錐(zhui)形(xing)”段組成，只不過(guo)半(ban)球形(xing)頂(ding)頭的“錐(zhui)形(xing)”段由(you)一個大圓(yuan)孤替代。球形(xing)頂(ding)頭就是(shi)一個完整圓(yuan)球，于20世紀60年(nian)代末(mo)青(qing)島鋼廠(chang)ф76mm無縫軋管機(ji)組上首先采用(yong)，隨后在ф76mm和(he)(he)ф100mm 自(zi)動軋管機(ji)組得到全面推廣。
采用(yong)球(qiu)形(xing)頂(ding)頭有(you)許多好處(chu)，首先較(jiao)簡便地解決了自動軋(ya)管機組的“自動”更換(huan)頂(ding)頭的難題(ti)；其(qi)次(ci)由于球(qiu)形(xing)頂(ding)頭沒有(you)固定的“軋(ya)制(zhi)帶”（任(ren)意(yi)一個“圓”都是(shi)軋(ya)制(zhi)帶），因此頂(ding)頭的壽(shou)命較(jiao)錐形(xing)頂(ding)頭提高五倍以上，相應地不銹鋼管的內表面質量(liang)顯(xian)著(zhu)改善（內劃道減輕(qing)）；同時軋(ya)制(zhi)的電(dian)機負(fu)荷(he)也有(you)明顯(xian)降(jiang)低。
由于球形頂(ding)(ding)頭在不(bu)銹鋼管咬(yao)入(ru)時接(jie)觸點對(dui)應(ying)的(de)(de)咬(yao)入(ru)角(jiao)(jiao)不(bu)是(shi)固定的(de)(de)－隨著減(jian)(jian)(jian)壁(bi)量(liang)增(zeng)(zeng)大、“接(jie)觸點”前移，相(xiang)應(ying)的(de)(de)咬(yao)入(ru)角(jiao)(jiao)即非線(xian)性(xing)增(zeng)(zeng)大，因此極大地限(xian)制(zhi)了軋(ya)管的(de)(de)減(jian)(jian)(jian)壁(bi)變形量(liang)。采用球形頂(ding)(ding)頭的(de)(de)減(jian)(jian)(jian)壁(bi)量(liang)比錐形頂(ding)(ding)頭約(yue)小50%,在ф76mm、ф100mm機組的(de)(de)最大道次減(jian)(jian)(jian)壁(bi)量(liang)不(bu)大于2.0mm。另外(wai)，由于球形頂(ding)(ding)頭的(de)(de)軋(ya)制(zhi)帶理論上(shang)就是(shi)一條線(xian)（沒(mei)有寬度(du)），因此要求“頂(ding)(ding)頭位置(zhi)”的(de)(de)調(diao)整(zheng)精(jing)度(du)高(gao)，加上(shang)上(shang)述的(de)(de)咬(yao)入(ru)問題，給(gei)軋(ya)機調(diao)整(zheng)增(zeng)(zeng)加一定困難。
三、均整機
生產熱軋(ya)(ya)(ya)(ya)成品管(guan)(guan)的(de)(de)(de)自動(dong)軋(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)需要配備均整(zheng)機(ji)，現大多用的(de)(de)(de)桶形(xing)(xing)輥(gun)均整(zheng)的(de)(de)(de)變形(xing)(xing)區(qu)如圖4-24所(suo)示，由減(jian)(jian)(jian)徑段(duan)(duan)、減(jian)(jian)(jian)壁(bi)段(duan)(duan)、均壁(bi)段(duan)(duan)和轉(zhuan)圓段(duan)(duan)四(si)部分組(zu)成。鋼管(guan)(guan)咬入(ru)(ru)后，首先進(jin)(jin)入(ru)(ru)減(jian)(jian)(jian)徑段(duan)(duan)，在(zai)錐形(xing)(xing)軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)的(de)(de)(de)作(zuo)用下(xia)，邊(bian)前進(jin)(jin)邊(bian)減(jian)(jian)(jian)少直徑；當不(bu)銹鋼管(guan)(guan)前進(jin)(jin)到(dao)(dao)內(nei)壁(bi)與頂(ding)頭(tou)接觸時開始(shi)進(jin)(jin)入(ru)(ru)減(jian)(jian)(jian)壁(bi)段(duan)(duan)，在(zai)軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)與頂(ding)頭(tou)的(de)(de)(de)作(zuo)用下(xia)產生減(jian)(jian)(jian)壁(bi)變形(xing)(xing)；再前進(jin)(jin)至軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)中心線(xian)時，開始(shi)進(jin)(jin)入(ru)(ru)均壁(bi)段(duan)(duan)（雖然(ran)軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)和頂(ding)頭(tou)的(de)(de)(de)母線(xian)是平行的(de)(de)(de)，由于軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)有(you)喂入(ru)(ru)角，鋼管(guan)(guan)在(zai)軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)中心線(xian)前是減(jian)(jian)(jian)壁(bi)，在(zai)軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)中心線(xian)后是“均壁(bi)”）；到(dao)(dao)鋼管(guan)(guan)內(nei)壁(bi)脫離頂(ding)頭(tou)時，進(jin)(jin)入(ru)(ru)轉(zhuan)圓段(duan)(duan)，直到(dao)(dao)脫離軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)。
均(jun)整(zheng)時（包括所有斜軋變(bian)形過程中(zhong)）減徑(jing)(jing)變(bian)形也有顯著的(de)(de)(de)(de)“糾(jiu)偏”能(neng)力(li)，減徑(jing)(jing)量(liang)(liang)愈大(da)(da)(da)、“糾(jiu)偏”作用也愈大(da)(da)(da)。這一概念對改(gai)進均(jun)整(zheng)工藝有很(hen)大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)(de)實用價值。應用了此(ci)思(si)想(xiang)在(zai)原有的(de)(de)(de)(de)Φ100mm自動(dong)軋管機(ji)組的(de)(de)(de)(de)均(jun)整(zheng)機(ji)上(shang)，通(tong)過新的(de)(de)(de)(de)輥形設計，加大(da)(da)(da)均(jun)整(zheng)的(de)(de)(de)(de)減徑(jing)(jing)量(liang)(liang)（甚至可進行等徑(jing)(jing)均(jun)整(zheng)），取得顯著的(de)(de)(de)(de)效果：咬入條(tiao)件大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)改(gai)善，使均(jun)整(zheng)軋制(zhi)(zhi)過程更加可靠(kao)；均(jun)壁(bi)效果明(ming)顯（因主電(dian)機(ji)功(gong)率小，減壁(bi)量(liang)(liang)未能(neng)增(zeng)加）；均(jun)整(zheng)軋制(zhi)(zhi)出(chu)口速度提高(gao)了15%左右，均(jun)整(zheng)的(de)(de)(de)(de)延(yan)伸系數(shu)也接近(jin)1.00，進、出(chu)口變(bian)形區的(de)(de)(de)(de)軋制(zhi)(zhi)力(li)分布(bu)均(jun)勻。
國內(nei)小型自動軋(ya)管機組普(pu)遍(bian)有忽視均(jun)整工序(xu)的(de)傾(qing)向，這(zhe)是不(bu)合理的(de)，要改(gai)善壁(bi)厚(hou)精度，不(bu)僅(jin)不(bu)能忽視均(jun)整，而(er)且(qie)應(ying)強化均(jun)整機和工藝。
均整機(ji)(ji)組的(de)(de)(de)變(bian)形特點與二(er)輥(gun)斜(xie)軋(ya)延(yan)伸機(ji)(ji)是(shi)相似的(de)(de)(de)，在顯著提高成(cheng)品(pin)管的(de)(de)(de)壁厚(hou)精(jing)度上具有非(fei)常大的(de)(de)(de)作用，只是(shi)受(shou)現有設備(bei)（特別是(shi)主電機(ji)(ji)小）限制(zhi)，變(bian)形量要(yao)小一些。均整和二(er)輥(gun)斜(xie)軋(ya)延(yan)伸不僅(jin)可(ke)以(yi)消除(chu)(chu)在帶(dai)開(kai)口的(de)(de)(de)圓(yuan)孔型或橢圓(yuan)孔型中軋(ya)制(zhi)出現的(de)(de)(de)“對稱型”壁厚(hou)不均，而且有很(hen)強(qiang)的(de)(de)(de)消除(chu)(chu)由斜(xie)軋(ya)穿孔毛管帶(dai)來的(de)(de)(de)偏(pian)心型壁厚(hou)不均的(de)(de)(de)能力（糾偏(pian)）。在減壁段能有很(hen)強(qiang)的(de)(de)(de)“糾偏(pian)”作用，是(shi)其他軋(ya)管機(ji)(ji)所沒有的(de)(de)(de)。
在(zai)均整、兩輥(gun)延伸(shen)、三(san)輥(gun)軋管及七(qi)機架連軋上都(dou)做過專(zhuan)門(men)試驗(yan)，其(qi)結果是唯(wei)有二輥(gun)斜軋的(de)(de)減壁(bi)變形(xing)有顯著(zhu)的(de)(de)“糾(jiu)(jiu)偏”能力，三(san)輥(gun)（斜）軋管機和七(qi)機架連軋機（縱軋）的(de)(de)減壁(bi)變形(xing)都(dou)沒有觀察到有“糾(jiu)(jiu)偏”能力。
幾乎國內外所有資料基本都介(jie)紹錐形輥均整工(gong)藝是(shi)先進的工(gong)藝，某廠于(yu)1976年(nian)在(zai)ф100mm自動(dong)軋管機組上也進行應用(yong)（時間長達(da)8年(nian)以上）。生產(chan)實踐表明(ming)采用(yong)錐形輥均整工(gong)藝有較(jiao)大(da)的減徑量和減壁(bi)(bi)量，咬(yao)入條(tiao)件明(ming)顯改善(shan)、擴(kuo)徑量加(jia)大(da)、均壁(bi)(bi)效果(guo)較(jiao)好。
但是其中最大(da)的(de)問題是頂頭的(de)軸(zhou)(zhou)向(xiang)力大(da)大(da)增加，造成(cheng)后臺設備振動大(da)、頂桿小車軸(zhou)(zhou)承(cheng)損(sun)壞(huai)較(jiao)嚴重。同時(shi)，當均整減(jian)壁量稍大(da)時(shi)，易產生(sheng)由于頂頭軸(zhou)(zhou)向(xiang)阻力造成(cheng)金屬(shu)“堆(dui)集(ji)”形成(cheng)所謂的(de)“內螺紋”。
