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(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”。
自動(dong)軋(ya)(ya)管機由主(zhu)機、前臺和后(hou)臺等部分組成(cheng)。主(zhu)機是二輥(gun)(gun)不可逆縱軋(ya)(ya)機，在(zai)工(gong)作(zuo)輥(gun)(gun)后(hou)裝(zhuang)有一對高速反(fan)向旋轉的(de)(de)回(hui)送輥(gun)(gun)，為(wei)實現對荒(huang)管進(jin)行2~3個道次(ci)(ci)軋(ya)(ya)制的(de)(de)目的(de)(de)，上(shang)工(gong)作(zuo)輥(gun)(gun)和下回(hui)送輥(gun)(gun)可以(yi)快速升(sheng)降(jiang)，以(yi)保(bao)證荒(huang)管能迅(xun)速返回(hui)前臺進(jin)行2~3道次(ci)(ci)的(de)(de)軋(ya)(ya)制。如圖4-22所(suo)示為(wei)自動(dong)軋(ya)(ya)管機工(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(bu)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(guan)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
由于自(zi)動軋管(guan)機組傳(chuan)統上是采用二輥定（減(jian)）徑機，成品管(guan)的外(wai)徑偏(pian)差只(zhi)能達到(dao)一般標(biao)準要求的±1.25%,壁厚偏(pian)差只(zhi)達到(dao)±（10%~12.5%）。
2. 表面(mian)質量(liang)差
自(zi)動軋管機(ji)的(de)(de)頂頭內(nei)劃(hua)傷、均整機(ji)的(de)(de)內(nei)、外螺旋道，特別是一輥定（減）徑機(ji)的(de)(de)“青線”、“錯(cuo)位”等都影響成(cheng)品(pin)管的(de)(de)內(nei)外表面質量；
3. 成(cheng)品管供貨(huo)長度(du)短且齊（定）尺率很低(di)
由于受(shou)軋管(guan)、均整軋制長(chang)度(du)的限制，加上(shang)(shang)定徑的延(yan)伸系數(shu)很小，成(cheng)品(pin)管(guan)長(chang)度(du)在ф100mm機組上(shang)(shang)很難達(da)到8m以上(shang)(shang)，在ф140mm 機組上(shang)(shang)可達(da)13m以上(shang)(shang)；
4. 力學性能、工藝性能差
對于S≤4.5mm的(de)薄(bo)壁管(guan)，鋼(gang)管(guan)均整后如(ru)未(wei)進行再加熱，定徑(jing)機后的(de)鋼(gang)管(guan)終(zhong)軋溫(wen)度大(da)多在(zai)700℃以下，即(ji)使較厚(hou)的(de)管(guan)子，在(zai)前面軋制過程中也(ye)經常(chang)出現(xian)低溫(wen)鋼(gang)，因此成品管(guan)的(de)力學性能很不穩(wen)定，塑性指標常(chang)常(chang)低于標準，特(te)別是擴口、壓扁等工藝性能的(de)不合(he)格率是非(fei)常(chang)高的(de)；
5. 生產率和成材率低
由于荒(huang)管(guan)(guan)(guan)的長度較(jiao)(jiao)短，故單重(zhong)較(jiao)(jiao)低，大部分成(cheng)(cheng)(cheng)品只(zhi)能是(shi)單倍尺管(guan)(guan)(guan)，相對連續(xu)軋管(guan)(guan)(guan)機組而言，造成(cheng)(cheng)(cheng)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)的頭尾所占比重(zhong)較(jiao)(jiao)大，導(dao)致(zhi)生產率和(he)成(cheng)(cheng)(cheng)材率都(dou)較(jiao)(jiao)低。
目前新建熱軋(ya)(ya)(ya)(ya)無縫鋼管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)組(zu)(zu)時，由于(yu)自(zi)動(dong)軋(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)組(zu)(zu)的單位(wei)（1t鋼管(guan)(guan)(guan)）投資明顯高于(yu)三(san)輥和二(er)輥斜軋(ya)(ya)(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)組(zu)(zu)，因此再(zai)選用(yong)自(zi)動(dong)軋(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)組(zu)(zu)是很(hen)不明智的。國(guo)外在20世紀70~80年代(dai)曾(ceng)有(you)較多投入來(lai)改(gai)造自(zi)動(dong)軋(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)組(zu)(zu)，如采(cai)用(yong)錐形(xing)輥穿孔機(ji)(ji)(ji)、單孔型軋(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)架和串(chuan)列式(shi)雙機(ji)(ji)(ji)架軋(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)、三(san)輥式(shi)均(jun)整機(ji)(ji)(ji)及(ji)張(zhang)力減徑機(ji)(ji)(ji)等，現看來(lai)大多效(xiao)果不盡如人意。近(jin)幾年，國(guo)內一些企業將原有(you)Φ100自(zi)動(dong)軋(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)組(zu)(zu)拆(chai)除(chu)，改(gai)造成三(san)輥或二(er)輥延伸(shen)斜軋(ya)(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)組(zu)(zu)。
對于現有(you)的(de)(de)(de)自動(dong)軋(ya)管(guan)機組(zu)來(lai)講，強化均整工藝采(cai)用(yong)微(wei)張力減徑(jing)機以及(ji)其他提高壁厚精度措施(shi)，即可(ke)克(ke)服(fu)上(shang)述(shu)的(de)(de)(de)大部分不足；同時又保留了(le)自動(dong)軋(ya)管(guan)機組(zu)的(de)(de)(de)加工費用(yong)低的(de)(de)(de)突(tu)出特點。這(zhe)樣，仍會具有(you)較強的(de)(de)(de)市場競爭力。
二、自動軋管(guan)機工(gong)具
自(zi)動(dong)軋管機傳統上采(cai)用錐形(xing)頂(ding)(ding)頭或半球形(xing)頂(ding)(ding)頭，其實質均(jun)屬錐形(xing)頂(ding)(ding)頭，都是(shi)由圓(yuan)柱(zhu)段（軋制帶）和“錐形(xing)”段組成，只不過(guo)半球形(xing)頂(ding)(ding)頭的(de)“錐形(xing)”段由一(yi)個(ge)大(da)圓(yuan)孤替代。球形(xing)頂(ding)(ding)頭就是(shi)一(yi)個(ge)完整圓(yuan)球，于20世紀60年代末(mo)青島鋼廠(chang)ф76mm無縫軋管機組上首先采(cai)用，隨(sui)后在ф76mm和ф100mm 自(zi)動(dong)軋管機組得到(dao)全面推廣。
采用(yong)球形(xing)頂頭有(you)許多好處，首先較簡(jian)便地(di)解決了自動軋(ya)(ya)管機組(zu)的“自動”更換(huan)頂頭的難(nan)題；其次由于(yu)球形(xing)頂頭沒有(you)固(gu)定的“軋(ya)(ya)制(zhi)帶”（任意(yi)一個(ge)“圓”都是軋(ya)(ya)制(zhi)帶），因此(ci)頂頭的壽(shou)命較錐形(xing)頂頭提高五倍以(yi)上，相應(ying)地(di)不銹鋼(gang)管的內表(biao)面質量(liang)顯著改善（內劃(hua)道減輕(qing)）；同時軋(ya)(ya)制(zhi)的電機負荷也有(you)明顯降低(di)。
由于球(qiu)形(xing)(xing)頂頭(tou)在不銹鋼管(guan)咬(yao)入時接觸點對(dui)應的(de)(de)咬(yao)入角不是固定(ding)的(de)(de)－隨著減(jian)壁量(liang)增大、“接觸點”前移，相(xiang)應的(de)(de)咬(yao)入角即(ji)非線(xian)性增大，因(yin)此(ci)極大地限制了軋管(guan)的(de)(de)減(jian)壁變形(xing)(xing)量(liang)。采用(yong)球(qiu)形(xing)(xing)頂頭(tou)的(de)(de)減(jian)壁量(liang)比錐形(xing)(xing)頂頭(tou)約小50%,在ф76mm、ф100mm機(ji)組的(de)(de)最大道次減(jian)壁量(liang)不大于2.0mm。另(ling)外，由于球(qiu)形(xing)(xing)頂頭(tou)的(de)(de)軋制帶理(li)論上就是一條線(xian)（沒(mei)有(you)寬(kuan)度(du)），因(yin)此(ci)要求“頂頭(tou)位置(zhi)”的(de)(de)調整精度(du)高(gao)，加上上述的(de)(de)咬(yao)入問題，給軋機(ji)調整增加一定(ding)困難。
三(san)、均整機(ji)
生產(chan)熱軋成品管(guan)(guan)的(de)自動軋管(guan)(guan)機需(xu)要配備均整機，現大多用(yong)的(de)桶形(xing)輥(gun)均整的(de)變(bian)形(xing)區如圖4-24所示(shi)，由減(jian)(jian)徑段(duan)(duan)(duan)、減(jian)(jian)壁段(duan)(duan)(duan)、均壁段(duan)(duan)(duan)和轉圓段(duan)(duan)(duan)四部分組成。鋼管(guan)(guan)咬入(ru)(ru)(ru)后(hou)(hou)，首(shou)先進(jin)(jin)(jin)入(ru)(ru)(ru)減(jian)(jian)徑段(duan)(duan)(duan)，在錐(zhui)形(xing)軋輥(gun)的(de)作(zuo)(zuo)用(yong)下，邊前(qian)進(jin)(jin)(jin)邊減(jian)(jian)少(shao)直徑；當(dang)不銹鋼管(guan)(guan)前(qian)進(jin)(jin)(jin)到(dao)內壁與(yu)頂頭接觸時開始進(jin)(jin)(jin)入(ru)(ru)(ru)減(jian)(jian)壁段(duan)(duan)(duan)，在軋輥(gun)與(yu)頂頭的(de)作(zuo)(zuo)用(yong)下產(chan)生減(jian)(jian)壁變(bian)形(xing)；再前(qian)進(jin)(jin)(jin)至軋機中(zhong)心線時，開始進(jin)(jin)(jin)入(ru)(ru)(ru)均壁段(duan)(duan)(duan)（雖然軋輥(gun)和頂頭的(de)母線是平行的(de)，由于軋輥(gun)有喂入(ru)(ru)(ru)角，鋼管(guan)(guan)在軋機中(zhong)心線前(qian)是減(jian)(jian)壁，在軋機中(zhong)心線后(hou)(hou)是“均壁”）；到(dao)鋼管(guan)(guan)內壁脫離頂頭時，進(jin)(jin)(jin)入(ru)(ru)(ru)轉圓段(duan)(duan)(duan)，直到(dao)脫離軋輥(gun)。
均(jun)(jun)整時(shi)（包括所(suo)有(you)(you)斜軋(ya)(ya)變形過程中）減徑(jing)變形也(ye)有(you)(you)顯(xian)著的(de)“糾(jiu)偏(pian)”能(neng)力，減徑(jing)量(liang)(liang)愈大、“糾(jiu)偏(pian)”作(zuo)用也(ye)愈大。這(zhe)一概念(nian)對改進(jin)均(jun)(jun)整工藝有(you)(you)很大的(de)實用價(jia)值(zhi)。應用了(le)此思想在原有(you)(you)的(de)Φ100mm自動軋(ya)(ya)管機(ji)組的(de)均(jun)(jun)整機(ji)上，通過新的(de)輥(gun)形設計，加(jia)大均(jun)(jun)整的(de)減徑(jing)量(liang)(liang)（甚至(zhi)可進(jin)行等徑(jing)均(jun)(jun)整），取得顯(xian)著的(de)效(xiao)果：咬入條件大大改善，使均(jun)(jun)整軋(ya)(ya)制過程更加(jia)可靠(kao)；均(jun)(jun)壁(bi)效(xiao)果明顯(xian)（因主電機(ji)功率小(xiao)，減壁(bi)量(liang)(liang)未能(neng)增(zeng)加(jia)）；均(jun)(jun)整軋(ya)(ya)制出口速度提(ti)高了(le)15%左右(you)，均(jun)(jun)整的(de)延伸(shen)系數也(ye)接近(jin)1.00，進(jin)、出口變形區的(de)軋(ya)(ya)制力分布均(jun)(jun)勻。
國(guo)內小型自動軋管機(ji)組普(pu)遍(bian)有忽視均整工序的(de)傾向，這(zhe)是不(bu)合理的(de)，要改善壁厚精度(du)，不(bu)僅不(bu)能忽視均整，而且(qie)應強化均整機(ji)和工藝(yi)。
均(jun)整機(ji)組(zu)的(de)(de)(de)變形(xing)特(te)(te)點與二(er)輥(gun)斜軋延(yan)伸(shen)機(ji)是相似(si)的(de)(de)(de)，在顯(xian)著(zhu)提高成品管的(de)(de)(de)壁(bi)(bi)(bi)厚(hou)精(jing)度(du)上(shang)具有(you)(you)(you)(you)非常(chang)大的(de)(de)(de)作用，只是受(shou)現有(you)(you)(you)(you)設(she)備（特(te)(te)別(bie)是主電機(ji)小）限(xian)制，變形(xing)量要小一些(xie)。均(jun)整和二(er)輥(gun)斜軋延(yan)伸(shen)不僅可以(yi)消(xiao)除(chu)在帶開(kai)口的(de)(de)(de)圓(yuan)孔(kong)型或橢圓(yuan)孔(kong)型中(zhong)軋制出現的(de)(de)(de)“對(dui)稱型”壁(bi)(bi)(bi)厚(hou)不均(jun)，而且有(you)(you)(you)(you)很(hen)強的(de)(de)(de)消(xiao)除(chu)由斜軋穿孔(kong)毛管帶來的(de)(de)(de)偏(pian)心型壁(bi)(bi)(bi)厚(hou)不均(jun)的(de)(de)(de)能力（糾偏(pian)）。在減壁(bi)(bi)(bi)段能有(you)(you)(you)(you)很(hen)強的(de)(de)(de)“糾偏(pian)”作用，是其他軋管機(ji)所沒有(you)(you)(you)(you)的(de)(de)(de)。
在均(jun)整、兩輥延伸(shen)、三輥軋管及(ji)七機(ji)(ji)架連軋上都(dou)(dou)做(zuo)過專門試驗，其結果(guo)是唯有(you)(you)二輥斜(xie)軋的(de)減壁變形(xing)(xing)有(you)(you)顯著的(de)“糾偏”能(neng)力(li)，三輥（斜(xie)）軋管機(ji)(ji)和七機(ji)(ji)架連軋機(ji)(ji)（縱(zong)軋）的(de)減壁變形(xing)(xing)都(dou)(dou)沒有(you)(you)觀察到(dao)有(you)(you)“糾偏”能(neng)力(li)。
幾乎國內外(wai)所有(you)資料(liao)基本(ben)都介紹錐形(xing)(xing)輥(gun)均整(zheng)工(gong)藝是先進(jin)的(de)工(gong)藝，某(mou)廠于(yu)1976年(nian)(nian)在ф100mm自動軋(ya)管機組上(shang)也進(jin)行應用（時間長達8年(nian)(nian)以上(shang)）。生(sheng)產實踐(jian)表明采用錐形(xing)(xing)輥(gun)均整(zheng)工(gong)藝有(you)較(jiao)大的(de)減徑(jing)量(liang)和減壁(bi)量(liang)，咬入(ru)條件(jian)明顯(xian)改善、擴(kuo)徑(jing)量(liang)加大、均壁(bi)效(xiao)果較(jiao)好(hao)。
但是其中最大的問題是頂頭(tou)的軸(zhou)向力大大增加，造成(cheng)后(hou)臺設備振動大、頂桿小車軸(zhou)承損壞(huai)較嚴重。同時，當均整減壁量稍大時，易(yi)產(chan)生由(you)于頂頭(tou)軸(zhou)向阻力造成(cheng)金屬“堆集”形成(cheng)所謂的“內螺紋”。
