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(ya)管機由主機、前(qian)(qian)臺和(he)后臺等部分組成。主機是(shi)二輥(gun)(gun)不可逆縱軋(ya)機，在工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)輥(gun)(gun)后裝有一對(dui)高速(su)反向旋轉(zhuan)的回送輥(gun)(gun)，為實現對(dui)荒管進行2~3個道(dao)次軋(ya)制的目的，上工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)輥(gun)(gun)和(he)下(xia)回送輥(gun)(gun)可以快速(su)升降，以保(bao)證荒管能(neng)迅速(su)返回前(qian)(qian)臺進行2~3道(dao)次的軋(ya)制。如圖(tu)4-22所示(shi)為自動軋(ya)管機工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)示(shi)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(yi)、自動軋管機特點
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(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. 尺寸精(jing)度(du)低
由(you)于自(zi)動軋管機組傳(chuan)統上是采用二輥定（減(jian)）徑機，成(cheng)品管的(de)外徑偏差(cha)只能達到(dao)一般標準要求(qiu)的(de)±1.25%,壁厚偏差(cha)只達到(dao)±（10%~12.5%）。
2. 表(biao)面質量差
自(zi)動軋管機的(de)頂頭(tou)內劃傷、均整機的(de)內、外螺旋道，特別是一輥定（減(jian)）徑機的(de)“青(qing)線”、“錯位”等都影響成品管的(de)內外表面(mian)質量(liang)；
3. 成品管供貨長(chang)度(du)短且齊(qi)（定）尺率很(hen)低
由(you)于受軋管、均整軋制長度(du)的限制，加上定徑的延伸(shen)系數很小，成品(pin)管長度(du)在ф100mm機組上很難達到8m以上，在ф140mm 機組上可達13m以上；
4. 力學性(xing)能、工藝性(xing)能差
對于S≤4.5mm的(de)(de)(de)薄壁管，鋼(gang)管均(jun)整(zheng)后如未(wei)進行(xing)再加熱，定徑機后的(de)(de)(de)鋼(gang)管終(zhong)軋溫(wen)(wen)度(du)大多在(zai)700℃以(yi)下，即(ji)使較厚的(de)(de)(de)管子，在(zai)前面軋制過程中也經常(chang)(chang)出現(xian)低溫(wen)(wen)鋼(gang)，因此成(cheng)品(pin)管的(de)(de)(de)力學性(xing)能很不穩(wen)定，塑性(xing)指標常(chang)(chang)常(chang)(chang)低于標準，特別是(shi)擴口、壓(ya)扁(bian)等工(gong)藝性(xing)能的(de)(de)(de)不合(he)格(ge)率是(shi)非常(chang)(chang)高的(de)(de)(de)；
5. 生產(chan)率和成(cheng)材(cai)率低(di)
由于荒管的(de)長度較短，故(gu)單(dan)重較低，大部分成(cheng)品只能(neng)是單(dan)倍(bei)尺管，相對連續軋(ya)管機(ji)組而言，造成(cheng)鋼管的(de)頭尾所占比重較大，導(dao)致(zhi)生產率(lv)和(he)成(cheng)材率(lv)都較低。
目前新建(jian)熱軋無縫(feng)鋼管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)時(shi)，由于自(zi)動(dong)軋管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)的(de)單位（1t鋼管(guan)(guan)）投資明顯高于三輥(gun)和二(er)輥(gun)斜(xie)軋機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)，因此再選用自(zi)動(dong)軋管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)是很不(bu)明智(zhi)的(de)。國(guo)外(wai)在20世紀70~80年代曾(ceng)有較(jiao)多投入來(lai)改造自(zi)動(dong)軋管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)，如(ru)采用錐形(xing)輥(gun)穿孔(kong)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、單孔(kong)型軋管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)架和串列式(shi)雙機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)架軋管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)、三輥(gun)式(shi)均整(zheng)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)及(ji)張力減徑機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)等，現(xian)看來(lai)大多效果(guo)不(bu)盡如(ru)人(ren)意。近幾年，國(guo)內一些(xie)企業將原有Φ100自(zi)動(dong)軋管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)拆除，改造成三輥(gun)或二(er)輥(gun)延(yan)伸斜(xie)軋管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)。
對于現有的自動軋管機組(zu)來講，強化(hua)均整(zheng)工(gong)藝采用(yong)(yong)微張力(li)減徑機以及其他提(ti)高壁厚精度(du)措施，即可(ke)克服上述的大部(bu)分(fen)不(bu)足(zu)；同時(shi)又保留(liu)了自動軋管機組(zu)的加工(gong)費用(yong)(yong)低(di)的突出特點。這樣，仍會具有較強的市場競爭(zheng)力(li)。
二、自(zi)動(dong)軋管機(ji)工(gong)具(ju)
自(zi)動(dong)軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)傳(chuan)統上采用錐形(xing)(xing)(xing)(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)(tou)或半(ban)球形(xing)(xing)(xing)(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)(tou)，其實質(zhi)均(jun)屬(shu)錐形(xing)(xing)(xing)(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)(tou)，都是(shi)由圓(yuan)柱段(duan)(duan)（軋(ya)制(zhi)帶）和“錐形(xing)(xing)(xing)(xing)”段(duan)(duan)組(zu)成，只不過(guo)半(ban)球形(xing)(xing)(xing)(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)(tou)的(de)“錐形(xing)(xing)(xing)(xing)”段(duan)(duan)由一(yi)個大圓(yuan)孤(gu)替代。球形(xing)(xing)(xing)(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)(tou)就是(shi)一(yi)個完整圓(yuan)球，于20世紀60年(nian)代末(mo)青島鋼廠(chang)ф76mm無縫軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)組(zu)上首先采用，隨后(hou)在ф76mm和ф100mm 自(zi)動(dong)軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)組(zu)得到全面推廣。
采用球(qiu)形頂(ding)(ding)頭(tou)有許多好(hao)處，首(shou)先較簡(jian)便地解決(jue)了自動(dong)軋(ya)管機(ji)組的(de)“自動(dong)”更換頂(ding)(ding)頭(tou)的(de)難題；其次由(you)于球(qiu)形頂(ding)(ding)頭(tou)沒(mei)有固定的(de)“軋(ya)制帶(dai)”（任意一個“圓”都是(shi)軋(ya)制帶(dai)），因此頂(ding)(ding)頭(tou)的(de)壽命較錐形頂(ding)(ding)頭(tou)提高五倍以上(shang)，相(xiang)應地不(bu)銹鋼管的(de)內表面(mian)質量顯著(zhu)改(gai)善（內劃(hua)道減(jian)輕）；同時軋(ya)制的(de)電機(ji)負(fu)荷也(ye)有明顯降低。
由于(yu)球形頂(ding)頭(tou)在(zai)不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)咬入時接觸點對應的(de)(de)(de)咬入角不(bu)是固(gu)定(ding)的(de)(de)(de)－隨(sui)著減(jian)壁量(liang)增(zeng)大(da)、“接觸點”前(qian)移，相(xiang)應的(de)(de)(de)咬入角即非線(xian)性(xing)增(zeng)大(da)，因此(ci)極大(da)地限制了軋(ya)管(guan)的(de)(de)(de)減(jian)壁變(bian)形量(liang)。采用球形頂(ding)頭(tou)的(de)(de)(de)減(jian)壁量(liang)比(bi)錐形頂(ding)頭(tou)約小(xiao)50%,在(zai)ф76mm、ф100mm機(ji)組的(de)(de)(de)最大(da)道次減(jian)壁量(liang)不(bu)大(da)于(yu)2.0mm。另外(wai)，由于(yu)球形頂(ding)頭(tou)的(de)(de)(de)軋(ya)制帶理論上就是一條線(xian)（沒有寬度(du)），因此(ci)要求(qiu)“頂(ding)頭(tou)位置”的(de)(de)(de)調整精(jing)度(du)高，加上上述的(de)(de)(de)咬入問題，給軋(ya)機(ji)調整增(zeng)加一定(ding)困(kun)難。
三(san)、均整機
生(sheng)產(chan)熱軋(ya)成(cheng)品管(guan)的(de)(de)自動軋(ya)管(guan)機(ji)需要配備(bei)均(jun)(jun)整(zheng)機(ji)，現大(da)多(duo)用(yong)的(de)(de)桶(tong)形(xing)輥(gun)(gun)均(jun)(jun)整(zheng)的(de)(de)變形(xing)區如圖4-24所(suo)示，由(you)(you)減徑(jing)段(duan)(duan)、減壁(bi)段(duan)(duan)、均(jun)(jun)壁(bi)段(duan)(duan)和轉(zhuan)圓(yuan)段(duan)(duan)四部分組成(cheng)。鋼(gang)管(guan)咬入(ru)后(hou)，首先進(jin)(jin)(jin)入(ru)減徑(jing)段(duan)(duan)，在錐形(xing)軋(ya)輥(gun)(gun)的(de)(de)作用(yong)下(xia)，邊(bian)前(qian)(qian)進(jin)(jin)(jin)邊(bian)減少直(zhi)徑(jing)；當不(bu)銹鋼(gang)管(guan)前(qian)(qian)進(jin)(jin)(jin)到(dao)內壁(bi)與(yu)頂頭(tou)接觸時開(kai)始(shi)進(jin)(jin)(jin)入(ru)減壁(bi)段(duan)(duan)，在軋(ya)輥(gun)(gun)與(yu)頂頭(tou)的(de)(de)作用(yong)下(xia)產(chan)生(sheng)減壁(bi)變形(xing)；再前(qian)(qian)進(jin)(jin)(jin)至軋(ya)機(ji)中(zhong)心線(xian)時，開(kai)始(shi)進(jin)(jin)(jin)入(ru)均(jun)(jun)壁(bi)段(duan)(duan)（雖然軋(ya)輥(gun)(gun)和頂頭(tou)的(de)(de)母(mu)線(xian)是(shi)平(ping)行的(de)(de)，由(you)(you)于軋(ya)輥(gun)(gun)有喂入(ru)角，鋼(gang)管(guan)在軋(ya)機(ji)中(zhong)心線(xian)前(qian)(qian)是(shi)減壁(bi)，在軋(ya)機(ji)中(zhong)心線(xian)后(hou)是(shi)“均(jun)(jun)壁(bi)”）；到(dao)鋼(gang)管(guan)內壁(bi)脫(tuo)離(li)頂頭(tou)時，進(jin)(jin)(jin)入(ru)轉(zhuan)圓(yuan)段(duan)(duan)，直(zhi)到(dao)脫(tuo)離(li)軋(ya)輥(gun)(gun)。
均(jun)整時（包括所有斜軋(ya)(ya)變(bian)形過(guo)(guo)程(cheng)中）減徑(jing)變(bian)形也有顯(xian)著的(de)(de)“糾偏”能(neng)力(li)，減徑(jing)量愈大(da)(da)(da)、“糾偏”作用也愈大(da)(da)(da)。這一概念對改進(jin)均(jun)整工藝有很大(da)(da)(da)的(de)(de)實用價值。應用了此(ci)思想在原有的(de)(de)Φ100mm自動(dong)軋(ya)(ya)管機組的(de)(de)均(jun)整機上，通過(guo)(guo)新的(de)(de)輥形設計，加大(da)(da)(da)均(jun)整的(de)(de)減徑(jing)量（甚(shen)至(zhi)可(ke)(ke)進(jin)行等徑(jing)均(jun)整），取得顯(xian)著的(de)(de)效果(guo)：咬(yao)入(ru)條件(jian)大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)改善，使(shi)均(jun)整軋(ya)(ya)制(zhi)過(guo)(guo)程(cheng)更加可(ke)(ke)靠；均(jun)壁(bi)效果(guo)明(ming)顯(xian)（因主電(dian)機功率(lv)小，減壁(bi)量未能(neng)增加）；均(jun)整軋(ya)(ya)制(zhi)出口速度(du)提高了15%左右，均(jun)整的(de)(de)延伸系數也接近(jin)1.00，進(jin)、出口變(bian)形區的(de)(de)軋(ya)(ya)制(zhi)力(li)分布均(jun)勻。
國內小型自動軋管(guan)機組普遍有忽視均整工序(xu)的傾向，這是不(bu)合(he)理的，要改(gai)善壁(bi)厚精度，不(bu)僅不(bu)能忽視均整，而且應強(qiang)化均整機和(he)工藝(yi)。
均整機組(zu)的(de)(de)(de)變(bian)形(xing)特(te)(te)點(dian)與二輥斜(xie)(xie)軋延(yan)伸機是(shi)(shi)相似(si)的(de)(de)(de)，在(zai)顯著提高成品管(guan)的(de)(de)(de)壁(bi)厚(hou)精度上(shang)具(ju)有(you)非常大的(de)(de)(de)作(zuo)用，只(zhi)是(shi)(shi)受現有(you)設(she)備(bei)（特(te)(te)別是(shi)(shi)主(zhu)電機小）限制(zhi)，變(bian)形(xing)量要小一些。均整和二輥斜(xie)(xie)軋延(yan)伸不(bu)僅可(ke)以(yi)消除在(zai)帶開口的(de)(de)(de)圓孔型(xing)或橢圓孔型(xing)中(zhong)軋制(zhi)出現的(de)(de)(de)“對稱型(xing)”壁(bi)厚(hou)不(bu)均，而且有(you)很強(qiang)的(de)(de)(de)消除由(you)斜(xie)(xie)軋穿孔毛管(guan)帶來的(de)(de)(de)偏(pian)(pian)心型(xing)壁(bi)厚(hou)不(bu)均的(de)(de)(de)能(neng)力（糾(jiu)偏(pian)(pian)）。在(zai)減壁(bi)段能(neng)有(you)很強(qiang)的(de)(de)(de)“糾(jiu)偏(pian)(pian)”作(zuo)用，是(shi)(shi)其他軋管(guan)機所(suo)沒有(you)的(de)(de)(de)。
在均整、兩輥延(yan)伸、三(san)輥軋(ya)管及七(qi)機(ji)架(jia)連軋(ya)上都做過專(zhuan)門試(shi)驗，其(qi)結果是唯有(you)(you)(you)二輥斜(xie)軋(ya)的(de)減壁(bi)變(bian)(bian)形(xing)有(you)(you)(you)顯著的(de)“糾(jiu)偏(pian)”能(neng)(neng)力(li)(li)，三(san)輥（斜(xie)）軋(ya)管機(ji)和七(qi)機(ji)架(jia)連軋(ya)機(ji)（縱軋(ya)）的(de)減壁(bi)變(bian)(bian)形(xing)都沒(mei)有(you)(you)(you)觀察(cha)到有(you)(you)(you)“糾(jiu)偏(pian)”能(neng)(neng)力(li)(li)。
幾乎(hu)國內外所(suo)有資料(liao)基本都(dou)介紹錐形輥均(jun)整(zheng)工(gong)藝(yi)是先進(jin)的(de)工(gong)藝(yi)，某廠于1976年(nian)在ф100mm自動軋(ya)管機組上也進(jin)行應用（時(shi)間長達8年(nian)以上）。生產實(shi)踐(jian)表明(ming)采用錐形輥均(jun)整(zheng)工(gong)藝(yi)有較大的(de)減(jian)(jian)徑(jing)量(liang)和減(jian)(jian)壁(bi)量(liang)，咬入條(tiao)件明(ming)顯改善、擴徑(jing)量(liang)加(jia)大、均(jun)壁(bi)效果較好。
但是其中最大的(de)問(wen)題是頂頭的(de)軸(zhou)向(xiang)力大大增加，造成(cheng)后臺(tai)設備振動大、頂桿小車(che)軸(zhou)承損壞較嚴重(zhong)。同時(shi)，當均整減壁量稍大時(shi)，易(yi)產生由于(yu)頂頭軸(zhou)向(xiang)阻力造成(cheng)金(jin)屬“堆集”形成(cheng)所(suo)謂的(de)“內螺紋”。
