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(dong)軋(ya)管(guan)機(ji)由主(zhu)機(ji)、前臺(tai)和(he)后(hou)臺(tai)等(deng)部分組成。主(zhu)機(ji)是二輥(gun)(gun)(gun)不可(ke)逆縱軋(ya)機(ji)，在(zai)工(gong)作輥(gun)(gun)(gun)后(hou)裝有一對高速(su)反(fan)向旋轉的回(hui)送輥(gun)(gun)(gun)，為實現對荒(huang)管(guan)進行2~3個道次軋(ya)制的目的，上工(gong)作輥(gun)(gun)(gun)和(he)下回(hui)送輥(gun)(gun)(gun)可(ke)以快速(su)升降，以保證荒(huang)管(guan)能迅速(su)返回(hui)前臺(tai)進行2~3道次的軋(ya)制。如圖(tu)4-22所(suo)示(shi)為自動(dong)軋(ya)管(guan)機(ji)工(gong)作示(shi)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(bu)銹(xiu)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. 尺寸精度低
由于自動軋管機組傳(chuan)統上(shang)是采用(yong)二輥定（減）徑機，成品(pin)管的(de)外徑偏差只能達(da)到一般(ban)標準要求的(de)±1.25%,壁(bi)厚(hou)偏差只達(da)到±（10%~12.5%）。
2. 表面質量差
自動(dong)軋管機(ji)(ji)的(de)頂頭(tou)內(nei)劃(hua)傷、均整機(ji)(ji)的(de)內(nei)、外(wai)螺旋道，特(te)別是一輥定（減）徑機(ji)(ji)的(de)“青線”、“錯位”等都影響(xiang)成品管的(de)內(nei)外(wai)表面質量；
3. 成品(pin)管供貨長度短且齊(qi)（定）尺(chi)率(lv)很低(di)
由于受軋管、均(jun)整軋制長度的限制，加上定徑的延伸系數很小，成品(pin)管長度在(zai)ф100mm機組上很難達到8m以(yi)上，在(zai)ф140mm 機組上可達13m以(yi)上；
4. 力學性(xing)能(neng)、工藝性(xing)能(neng)差
對(dui)于S≤4.5mm的(de)薄(bo)壁管(guan)，鋼(gang)管(guan)均整(zheng)后如未進行(xing)再加熱(re)，定徑機(ji)后的(de)鋼(gang)管(guan)終(zhong)軋溫度大多在700℃以下(xia)，即使(shi)較厚的(de)管(guan)子，在前(qian)面軋制過程(cheng)中也經常出現低溫鋼(gang)，因此成品管(guan)的(de)力學性能很不(bu)穩(wen)定，塑性指標常常低于標準(zhun)，特別是(shi)(shi)擴口、壓扁等工藝性能的(de)不(bu)合格率是(shi)(shi)非(fei)常高(gao)的(de)；
5. 生產率和(he)成材率低
由于荒管的(de)長度較短，故單重(zhong)較低，大部(bu)分成品只能是單倍(bei)尺(chi)管，相對連續軋管機組而言，造成鋼管的(de)頭尾所占比重(zhong)較大，導致生產(chan)率和成材(cai)率都(dou)較低。
目(mu)前新建熱軋無(wu)縫(feng)鋼管(guan)(guan)機(ji)(ji)組時，由于(yu)自(zi)動(dong)軋管(guan)(guan)機(ji)(ji)組的單位(wei)（1t鋼管(guan)(guan)）投(tou)資(zi)明顯高(gao)于(yu)三輥和二輥斜軋機(ji)(ji)組，因此再選用自(zi)動(dong)軋管(guan)(guan)機(ji)(ji)組是很不(bu)明智的。國(guo)外在20世(shi)紀70~80年代曾有較多投(tou)入來改(gai)造自(zi)動(dong)軋管(guan)(guan)機(ji)(ji)組，如采用錐形輥穿孔(kong)機(ji)(ji)、單孔(kong)型軋管(guan)(guan)機(ji)(ji)架(jia)和串列式雙機(ji)(ji)架(jia)軋管(guan)(guan)機(ji)(ji)、三輥式均整機(ji)(ji)及張(zhang)力減徑機(ji)(ji)等(deng)，現看來大多效果不(bu)盡如人意(yi)。近幾年，國(guo)內一些企業將原有Φ100自(zi)動(dong)軋管(guan)(guan)機(ji)(ji)組拆除，改(gai)造成三輥或二輥延(yan)伸斜軋管(guan)(guan)機(ji)(ji)組。
對(dui)于(yu)現(xian)有的自(zi)動軋管機組來講，強(qiang)化均整工(gong)藝(yi)采(cai)用(yong)微(wei)張力減徑機以及其他(ta)提(ti)高壁厚精度措施，即可克服(fu)上述的大(da)部分不(bu)足(zu)；同時又保留了自(zi)動軋管機組的加(jia)工(gong)費用(yong)低(di)的突(tu)出特點。這樣，仍(reng)會具有較強(qiang)的市場競爭力。
二、自動(dong)軋管機(ji)工具
自動(dong)軋(ya)管機(ji)傳統上(shang)采用(yong)錐(zhui)形(xing)(xing)頂(ding)頭或半(ban)(ban)球(qiu)形(xing)(xing)頂(ding)頭，其(qi)實質均屬錐(zhui)形(xing)(xing)頂(ding)頭，都是由圓(yuan)柱段(duan)（軋(ya)制帶）和(he)“錐(zhui)形(xing)(xing)”段(duan)組成，只不過半(ban)(ban)球(qiu)形(xing)(xing)頂(ding)頭的(de)“錐(zhui)形(xing)(xing)”段(duan)由一(yi)個(ge)大圓(yuan)孤替代。球(qiu)形(xing)(xing)頂(ding)頭就是一(yi)個(ge)完(wan)整圓(yuan)球(qiu)，于20世紀60年代末(mo)青島鋼廠ф76mm無縫軋(ya)管機(ji)組上(shang)首先采用(yong)，隨(sui)后在ф76mm和(he)ф100mm 自動(dong)軋(ya)管機(ji)組得到全(quan)面(mian)推(tui)廣。
采用球形頂頭有(you)許多好處，首先較(jiao)簡便(bian)地解決(jue)了自動(dong)軋管機(ji)(ji)組的(de)“自動(dong)”更換(huan)頂頭的(de)難題；其次(ci)由(you)于球形頂頭沒有(you)固定的(de)“軋制帶(dai)”（任意一(yi)個“圓”都是(shi)軋制帶(dai)），因此頂頭的(de)壽命較(jiao)錐形頂頭提高(gao)五倍以上(shang)，相(xiang)應地不銹鋼管的(de)內表面質量顯著改(gai)善（內劃道(dao)減輕）；同時軋制的(de)電機(ji)(ji)負荷(he)也(ye)有(you)明(ming)顯降低。
由(you)于(yu)球形(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)在不銹鋼管(guan)咬入(ru)時接(jie)觸點(dian)對應的(de)(de)咬入(ru)角(jiao)不是(shi)(shi)固定的(de)(de)－隨著減(jian)壁量增大(da)、“接(jie)觸點(dian)”前移，相應的(de)(de)咬入(ru)角(jiao)即非線(xian)性增大(da)，因(yin)此(ci)極大(da)地限(xian)制(zhi)了軋管(guan)的(de)(de)減(jian)壁變(bian)形(xing)量。采用球形(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)的(de)(de)減(jian)壁量比錐(zhui)形(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)約小50%,在ф76mm、ф100mm機組的(de)(de)最大(da)道次(ci)減(jian)壁量不大(da)于(yu)2.0mm。另(ling)外，由(you)于(yu)球形(xing)頂(ding)(ding)頭(tou)的(de)(de)軋制(zhi)帶理(li)論上(shang)就是(shi)(shi)一條(tiao)線(xian)（沒(mei)有寬度），因(yin)此(ci)要求(qiu)“頂(ding)(ding)頭(tou)位置”的(de)(de)調整(zheng)(zheng)精度高，加上(shang)上(shang)述的(de)(de)咬入(ru)問題，給軋機調整(zheng)(zheng)增加一定困(kun)難。
三、均整機
生產熱軋(ya)成(cheng)品(pin)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)自(zi)動軋(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)需要配備均整機(ji)(ji)，現大多用的(de)(de)桶形輥(gun)均整的(de)(de)變(bian)形區(qu)如圖4-24所示，由減徑(jing)(jing)段(duan)(duan)、減壁(bi)段(duan)(duan)、均壁(bi)段(duan)(duan)和轉圓段(duan)(duan)四部(bu)分組成(cheng)。鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)咬入(ru)后(hou)，首先進(jin)(jin)(jin)入(ru)減徑(jing)(jing)段(duan)(duan)，在(zai)錐形軋(ya)輥(gun)的(de)(de)作用下，邊前(qian)進(jin)(jin)(jin)邊減少(shao)直(zhi)徑(jing)(jing)；當不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)前(qian)進(jin)(jin)(jin)到(dao)內(nei)壁(bi)與頂頭接(jie)觸時(shi)開(kai)始進(jin)(jin)(jin)入(ru)減壁(bi)段(duan)(duan)，在(zai)軋(ya)輥(gun)與頂頭的(de)(de)作用下產生減壁(bi)變(bian)形；再前(qian)進(jin)(jin)(jin)至(zhi)軋(ya)機(ji)(ji)中心(xin)線(xian)時(shi)，開(kai)始進(jin)(jin)(jin)入(ru)均壁(bi)段(duan)(duan)（雖然軋(ya)輥(gun)和頂頭的(de)(de)母線(xian)是(shi)(shi)平行的(de)(de)，由于軋(ya)輥(gun)有喂入(ru)角，鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)在(zai)軋(ya)機(ji)(ji)中心(xin)線(xian)前(qian)是(shi)(shi)減壁(bi)，在(zai)軋(ya)機(ji)(ji)中心(xin)線(xian)后(hou)是(shi)(shi)“均壁(bi)”）；到(dao)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)內(nei)壁(bi)脫(tuo)離(li)頂頭時(shi)，進(jin)(jin)(jin)入(ru)轉圓段(duan)(duan)，直(zhi)到(dao)脫(tuo)離(li)軋(ya)輥(gun)。
均(jun)(jun)(jun)(jun)整(zheng)(zheng)時（包(bao)括所有斜(xie)軋(ya)變(bian)形(xing)(xing)(xing)過程中）減徑變(bian)形(xing)(xing)(xing)也(ye)有顯(xian)著的(de)“糾(jiu)偏”能力(li)，減徑量(liang)愈大(da)、“糾(jiu)偏”作用也(ye)愈大(da)。這一概念對改進(jin)(jin)均(jun)(jun)(jun)(jun)整(zheng)(zheng)工(gong)藝有很大(da)的(de)實用價(jia)值。應用了此(ci)思想在原有的(de)Φ100mm自(zi)動(dong)軋(ya)管機(ji)(ji)(ji)組的(de)均(jun)(jun)(jun)(jun)整(zheng)(zheng)機(ji)(ji)(ji)上，通過新的(de)輥(gun)形(xing)(xing)(xing)設計，加(jia)大(da)均(jun)(jun)(jun)(jun)整(zheng)(zheng)的(de)減徑量(liang)（甚至可(ke)進(jin)(jin)行等徑均(jun)(jun)(jun)(jun)整(zheng)(zheng)），取得顯(xian)著的(de)效(xiao)果(guo)：咬(yao)入(ru)條件大(da)大(da)改善，使均(jun)(jun)(jun)(jun)整(zheng)(zheng)軋(ya)制(zhi)過程更加(jia)可(ke)靠；均(jun)(jun)(jun)(jun)壁效(xiao)果(guo)明顯(xian)（因主電機(ji)(ji)(ji)功率(lv)小，減壁量(liang)未能增加(jia)）；均(jun)(jun)(jun)(jun)整(zheng)(zheng)軋(ya)制(zhi)出(chu)口(kou)速度提(ti)高了15%左右，均(jun)(jun)(jun)(jun)整(zheng)(zheng)的(de)延(yan)伸(shen)系數也(ye)接近1.00，進(jin)(jin)、出(chu)口(kou)變(bian)形(xing)(xing)(xing)區(qu)的(de)軋(ya)制(zhi)力(li)分布均(jun)(jun)(jun)(jun)勻。
國內小型自動軋管機組普遍有忽(hu)視(shi)均(jun)整工序的(de)傾向，這(zhe)是不合理的(de)，要改善壁厚精度，不僅不能忽(hu)視(shi)均(jun)整，而且應強化均(jun)整機和工藝。
均(jun)(jun)整機組的(de)(de)變形(xing)特點(dian)與二(er)(er)輥斜(xie)軋(ya)延伸(shen)機是(shi)相似的(de)(de)，在顯著提高成品管(guan)的(de)(de)壁厚精度上具有(you)非常大的(de)(de)作用(yong)，只是(shi)受現有(you)設備（特別是(shi)主電(dian)機小）限(xian)制(zhi)，變形(xing)量要(yao)小一(yi)些。均(jun)(jun)整和二(er)(er)輥斜(xie)軋(ya)延伸(shen)不(bu)僅可以消(xiao)除(chu)在帶(dai)開口的(de)(de)圓(yuan)孔(kong)型或橢圓(yuan)孔(kong)型中軋(ya)制(zhi)出現的(de)(de)“對稱型”壁厚不(bu)均(jun)(jun)，而且有(you)很強的(de)(de)消(xiao)除(chu)由斜(xie)軋(ya)穿孔(kong)毛(mao)管(guan)帶(dai)來的(de)(de)偏心型壁厚不(bu)均(jun)(jun)的(de)(de)能力（糾偏）。在減壁段能有(you)很強的(de)(de)“糾偏”作用(yong)，是(shi)其他軋(ya)管(guan)機所沒有(you)的(de)(de)。
在均整、兩輥(gun)延伸、三(san)輥(gun)軋(ya)管(guan)及七(qi)機(ji)架(jia)連軋(ya)上都(dou)做過專門(men)試驗，其(qi)結果是唯(wei)有二輥(gun)斜軋(ya)的減(jian)(jian)壁變(bian)形(xing)有顯著的“糾偏(pian)”能(neng)(neng)力(li)，三(san)輥(gun)（斜）軋(ya)管(guan)機(ji)和七(qi)機(ji)架(jia)連軋(ya)機(ji)（縱軋(ya)）的減(jian)(jian)壁變(bian)形(xing)都(dou)沒有觀察到有“糾偏(pian)”能(neng)(neng)力(li)。
幾乎(hu)國內(nei)外所有資料基本(ben)都(dou)介(jie)紹錐形輥均(jun)整工(gong)(gong)藝是先(xian)進的工(gong)(gong)藝，某廠于1976年(nian)在ф100mm自動軋管機組上也進行應用(yong)（時間長(chang)達8年(nian)以上）。生(sheng)產實(shi)踐表明采(cai)用(yong)錐形輥均(jun)整工(gong)(gong)藝有較(jiao)大的減徑(jing)量(liang)和減壁(bi)量(liang)，咬入條件(jian)明顯改善、擴徑(jing)量(liang)加(jia)大、均(jun)壁(bi)效果較(jiao)好。
但是(shi)(shi)其中最(zui)大(da)(da)的問題是(shi)(shi)頂頭(tou)的軸向力大(da)(da)大(da)(da)增加，造成后臺設備振動大(da)(da)、頂桿小(xiao)車軸承損壞(huai)較嚴重。同時(shi)，當(dang)均整減壁量稍大(da)(da)時(shi)，易產生由于頂頭(tou)軸向阻(zu)力造成金(jin)屬“堆集(ji)”形成所謂的“內螺紋”。
