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)(zi)動軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)由主(zhu)機(ji)、前臺(tai)和后臺(tai)等部分組成。主(zhu)機(ji)是二輥(gun)(gun)不可(ke)(ke)逆(ni)縱軋(ya)(ya)機(ji)，在工(gong)作(zuo)(zuo)輥(gun)(gun)后裝有一對(dui)高(gao)速(su)反向(xiang)旋轉的(de)回送輥(gun)(gun)，為(wei)(wei)實現對(dui)荒(huang)管(guan)(guan)進行(xing)2~3個(ge)道次(ci)軋(ya)(ya)制(zhi)的(de)目(mu)的(de)，上工(gong)作(zuo)(zuo)輥(gun)(gun)和下回送輥(gun)(gun)可(ke)(ke)以快速(su)升(sheng)降，以保證荒(huang)管(guan)(guan)能(neng)迅速(su)返回前臺(tai)進行(xing)2~3道次(ci)的(de)軋(ya)(ya)制(zhi)。如(ru)圖4-22所示(shi)為(wei)(wei)自(zi)(zi)動軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)工(gong)作(zuo)(zuo)示(shi)意(yi)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、自動軋(ya)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(you)于自動軋管機(ji)組傳統上是采用(yong)二(er)輥定(ding)（減）徑機(ji)，成(cheng)品(pin)管的(de)外徑偏差只(zhi)(zhi)能達(da)到(dao)一般標準要求(qiu)的(de)±1.25%,壁厚偏差只(zhi)(zhi)達(da)到(dao)±（10%~12.5%）。
2. 表面質(zhi)量差
自動軋管(guan)機的(de)(de)頂頭(tou)內(nei)劃傷、均(jun)整機的(de)(de)內(nei)、外(wai)螺(luo)旋道，特(te)別是一輥(gun)定（減）徑機的(de)(de)“青線”、“錯位(wei)”等都影(ying)響成(cheng)品管(guan)的(de)(de)內(nei)外(wai)表(biao)面質(zhi)量；
3. 成品(pin)管(guan)供貨長度短且齊(qi)（定(ding)）尺率很低(di)
由于(yu)受軋(ya)管、均整軋(ya)制(zhi)(zhi)長(chang)度(du)的(de)限(xian)制(zhi)(zhi)，加上(shang)(shang)定徑的(de)延伸系(xi)數很小，成品管長(chang)度(du)在ф100mm機組上(shang)(shang)很難達到8m以上(shang)(shang)，在ф140mm 機組上(shang)(shang)可達13m以上(shang)(shang)；
4. 力學性(xing)能(neng)、工藝性(xing)能(neng)差
對于S≤4.5mm的(de)薄壁管(guan)，鋼管(guan)均整后(hou)如未(wei)進行再加(jia)熱，定徑機后(hou)的(de)鋼管(guan)終軋溫(wen)度大多在700℃以下(xia)，即使較(jiao)厚的(de)管(guan)子，在前面軋制(zhi)過程(cheng)中也經常(chang)出現低(di)溫(wen)鋼，因(yin)此(ci)成品管(guan)的(de)力學性(xing)能很(hen)不(bu)穩(wen)定，塑性(xing)指(zhi)標常(chang)常(chang)低(di)于標準，特別是擴(kuo)口、壓扁等(deng)工(gong)藝性(xing)能的(de)不(bu)合格率是非(fei)常(chang)高的(de)；
5. 生產(chan)率和成(cheng)材率低(di)
由于荒管的長度較(jiao)短，故單(dan)(dan)重較(jiao)低，大部(bu)分成(cheng)品只能是單(dan)(dan)倍(bei)尺管，相對連續(xu)軋管機組(zu)而言(yan)，造成(cheng)鋼管的頭尾所占比重較(jiao)大，導致生(sheng)產率(lv)和成(cheng)材率(lv)都(dou)較(jiao)低。
目前(qian)新建(jian)熱軋(ya)無縫鋼管(guan)機(ji)(ji)(ji)組(zu)(zu)時，由(you)于(yu)自(zi)(zi)動(dong)(dong)軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)(ji)組(zu)(zu)的(de)單位（1t鋼管(guan)）投資明顯高于(yu)三(san)輥(gun)和二輥(gun)斜軋(ya)機(ji)(ji)(ji)組(zu)(zu)，因此再選用(yong)自(zi)(zi)動(dong)(dong)軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)(ji)組(zu)(zu)是很不(bu)明智的(de)。國外在(zai)20世紀(ji)70~80年代曾有較多(duo)投入來改(gai)(gai)造自(zi)(zi)動(dong)(dong)軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)(ji)組(zu)(zu)，如采用(yong)錐形輥(gun)穿孔(kong)機(ji)(ji)(ji)、單孔(kong)型軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)(ji)架和串列(lie)式(shi)雙機(ji)(ji)(ji)架軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)(ji)、三(san)輥(gun)式(shi)均(jun)整機(ji)(ji)(ji)及張力減徑機(ji)(ji)(ji)等，現(xian)看(kan)來大多(duo)效果不(bu)盡如人意。近幾年，國內一些(xie)企業將原有Φ100自(zi)(zi)動(dong)(dong)軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)(ji)組(zu)(zu)拆(chai)除(chu)，改(gai)(gai)造成三(san)輥(gun)或二輥(gun)延伸斜軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)(ji)組(zu)(zu)。
對于現有的(de)(de)自(zi)動軋管機組來講(jiang)，強(qiang)化均整(zheng)工藝采(cai)用微張力減(jian)徑機以及其他提高(gao)壁(bi)厚精(jing)度措施(shi)，即(ji)可克服上述的(de)(de)大部分(fen)不足；同時又保留了(le)自(zi)動軋管機組的(de)(de)加工費用低的(de)(de)突(tu)出特點。這樣(yang)，仍會具有較強(qiang)的(de)(de)市場競爭力。
二、自(zi)動(dong)軋管機工具
自(zi)動(dong)軋(ya)管機傳統上采用(yong)錐(zhui)形(xing)頂(ding)頭(tou)或(huo)半(ban)球(qiu)(qiu)形(xing)頂(ding)頭(tou)，其(qi)實質均屬錐(zhui)形(xing)頂(ding)頭(tou)，都是(shi)由(you)圓(yuan)柱段(duan)（軋(ya)制帶）和“錐(zhui)形(xing)”段(duan)組(zu)成，只不過半(ban)球(qiu)(qiu)形(xing)頂(ding)頭(tou)的“錐(zhui)形(xing)”段(duan)由(you)一個大圓(yuan)孤替代(dai)。球(qiu)(qiu)形(xing)頂(ding)頭(tou)就(jiu)是(shi)一個完整圓(yuan)球(qiu)(qiu)，于(yu)20世紀60年代(dai)末(mo)青島鋼廠ф76mm無縫軋(ya)管機組(zu)上首先采用(yong)，隨后在(zai)ф76mm和ф100mm 自(zi)動(dong)軋(ya)管機組(zu)得(de)到全面(mian)推廣(guang)。
采用球形(xing)頂頭(tou)(tou)(tou)有許多(duo)好(hao)處，首先較簡便地解決了自動(dong)軋(ya)(ya)(ya)管(guan)機組(zu)的(de)(de)“自動(dong)”更(geng)換頂頭(tou)(tou)(tou)的(de)(de)難(nan)題(ti)；其次由于球形(xing)頂頭(tou)(tou)(tou)沒有固(gu)定的(de)(de)“軋(ya)(ya)(ya)制帶”（任意(yi)一個“圓”都是軋(ya)(ya)(ya)制帶），因此(ci)頂頭(tou)(tou)(tou)的(de)(de)壽命較錐(zhui)形(xing)頂頭(tou)(tou)(tou)提高五倍(bei)以上，相應(ying)地不銹鋼管(guan)的(de)(de)內表面質(zhi)量顯著改善（內劃道減輕(qing)）；同時軋(ya)(ya)(ya)制的(de)(de)電機負荷也有明顯降低。
由于(yu)球(qiu)形頂(ding)頭(tou)在(zai)不銹(xiu)鋼管(guan)(guan)咬(yao)(yao)入(ru)(ru)時接觸(chu)點對應的(de)(de)咬(yao)(yao)入(ru)(ru)角不是(shi)固定(ding)的(de)(de)－隨(sui)著減(jian)壁量(liang)增(zeng)大(da)(da)、“接觸(chu)點”前(qian)移，相應的(de)(de)咬(yao)(yao)入(ru)(ru)角即非線性增(zeng)大(da)(da)，因此極大(da)(da)地限制了軋(ya)(ya)管(guan)(guan)的(de)(de)減(jian)壁變形量(liang)。采用球(qiu)形頂(ding)頭(tou)的(de)(de)減(jian)壁量(liang)比錐(zhui)形頂(ding)頭(tou)約小50%,在(zai)ф76mm、ф100mm機組的(de)(de)最(zui)大(da)(da)道次減(jian)壁量(liang)不大(da)(da)于(yu)2.0mm。另外，由于(yu)球(qiu)形頂(ding)頭(tou)的(de)(de)軋(ya)(ya)制帶理論(lun)上就是(shi)一(yi)條(tiao)線（沒有寬度），因此要求“頂(ding)頭(tou)位置”的(de)(de)調(diao)整精度高，加上上述的(de)(de)咬(yao)(yao)入(ru)(ru)問題，給軋(ya)(ya)機調(diao)整增(zeng)加一(yi)定(ding)困難。
三、均整機
生產(chan)熱軋(ya)(ya)成(cheng)品管的(de)(de)自動軋(ya)(ya)管機(ji)需要配備均(jun)整機(ji)，現大(da)多用(yong)的(de)(de)桶形輥均(jun)整的(de)(de)變形區如圖4-24所(suo)示(shi)，由減(jian)徑(jing)(jing)(jing)段(duan)(duan)、減(jian)壁(bi)(bi)段(duan)(duan)、均(jun)壁(bi)(bi)段(duan)(duan)和轉圓段(duan)(duan)四部分(fen)組成(cheng)。鋼(gang)管咬入后，首(shou)先進(jin)(jin)入減(jian)徑(jing)(jing)(jing)段(duan)(duan)，在(zai)錐形軋(ya)(ya)輥的(de)(de)作用(yong)下，邊(bian)前進(jin)(jin)邊(bian)減(jian)少(shao)直徑(jing)(jing)(jing)；當不銹鋼(gang)管前進(jin)(jin)到(dao)(dao)內壁(bi)(bi)與(yu)頂頭(tou)接觸時(shi)開始進(jin)(jin)入減(jian)壁(bi)(bi)段(duan)(duan)，在(zai)軋(ya)(ya)輥與(yu)頂頭(tou)的(de)(de)作用(yong)下產(chan)生減(jian)壁(bi)(bi)變形；再前進(jin)(jin)至軋(ya)(ya)機(ji)中心線時(shi)，開始進(jin)(jin)入均(jun)壁(bi)(bi)段(duan)(duan)（雖然軋(ya)(ya)輥和頂頭(tou)的(de)(de)母線是(shi)平行的(de)(de)，由于(yu)軋(ya)(ya)輥有喂入角，鋼(gang)管在(zai)軋(ya)(ya)機(ji)中心線前是(shi)減(jian)壁(bi)(bi)，在(zai)軋(ya)(ya)機(ji)中心線后是(shi)“均(jun)壁(bi)(bi)”）；到(dao)(dao)鋼(gang)管內壁(bi)(bi)脫離頂頭(tou)時(shi)，進(jin)(jin)入轉圓段(duan)(duan)，直到(dao)(dao)脫離軋(ya)(ya)輥。
均(jun)(jun)(jun)整(zheng)(zheng)時（包括所(suo)有斜軋(ya)(ya)變(bian)形過程中(zhong)）減(jian)徑(jing)變(bian)形也(ye)有顯著的(de)(de)“糾(jiu)偏”能(neng)力(li)，減(jian)徑(jing)量(liang)(liang)愈(yu)大、“糾(jiu)偏”作(zuo)用也(ye)愈(yu)大。這一概念(nian)對改進(jin)均(jun)(jun)(jun)整(zheng)(zheng)工藝有很大的(de)(de)實用價值。應(ying)用了此思想(xiang)在(zai)原有的(de)(de)Φ100mm自(zi)動軋(ya)(ya)管機(ji)組的(de)(de)均(jun)(jun)(jun)整(zheng)(zheng)機(ji)上，通過新的(de)(de)輥形設計，加大均(jun)(jun)(jun)整(zheng)(zheng)的(de)(de)減(jian)徑(jing)量(liang)(liang)（甚至(zhi)可(ke)進(jin)行等徑(jing)均(jun)(jun)(jun)整(zheng)(zheng)），取(qu)得顯著的(de)(de)效果：咬入條件大大改善，使均(jun)(jun)(jun)整(zheng)(zheng)軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)過程更加可(ke)靠；均(jun)(jun)(jun)壁效果明(ming)顯（因主電機(ji)功率小，減(jian)壁量(liang)(liang)未能(neng)增加）；均(jun)(jun)(jun)整(zheng)(zheng)軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)出(chu)口(kou)速度(du)提高了15%左右，均(jun)(jun)(jun)整(zheng)(zheng)的(de)(de)延伸系數也(ye)接近1.00，進(jin)、出(chu)口(kou)變(bian)形區的(de)(de)軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)力(li)分布均(jun)(jun)(jun)勻(yun)。
國內小型(xing)自動軋管(guan)機(ji)組普遍有忽視均(jun)整(zheng)工序的傾(qing)向，這(zhe)是(shi)不合理(li)的，要改善壁(bi)厚精度(du)，不僅不能忽視均(jun)整(zheng)，而且應強化(hua)均(jun)整(zheng)機(ji)和工藝。
均整(zheng)(zheng)機(ji)(ji)組的(de)變形特點與二輥(gun)斜軋(ya)延伸機(ji)(ji)是相似(si)的(de)，在顯著(zhu)提高(gao)成品管(guan)的(de)壁厚(hou)精(jing)度上具有非(fei)常大的(de)作用，只是受現有設備（特別是主電機(ji)(ji)小）限制，變形量要小一(yi)些。均整(zheng)(zheng)和二輥(gun)斜軋(ya)延伸不僅可(ke)以消(xiao)(xiao)除(chu)(chu)在帶開口(kou)的(de)圓(yuan)孔型(xing)(xing)或橢圓(yuan)孔型(xing)(xing)中軋(ya)制出現的(de)“對稱型(xing)(xing)”壁厚(hou)不均，而且有很強的(de)消(xiao)(xiao)除(chu)(chu)由斜軋(ya)穿孔毛管(guan)帶來的(de)偏(pian)(pian)心型(xing)(xing)壁厚(hou)不均的(de)能(neng)力（糾偏(pian)(pian)）。在減壁段(duan)能(neng)有很強的(de)“糾偏(pian)(pian)”作用，是其他軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)所(suo)沒有的(de)。
在(zai)均整(zheng)、兩輥(gun)(gun)延伸、三輥(gun)(gun)軋(ya)管及七(qi)機(ji)架(jia)連軋(ya)上都做過專門試驗，其結果是唯有二輥(gun)(gun)斜軋(ya)的減(jian)壁變(bian)形有顯著的“糾(jiu)(jiu)偏”能(neng)力，三輥(gun)(gun)（斜）軋(ya)管機(ji)和七(qi)機(ji)架(jia)連軋(ya)機(ji)（縱軋(ya)）的減(jian)壁變(bian)形都沒有觀察到有“糾(jiu)(jiu)偏”能(neng)力。
幾乎(hu)國內外所有資(zi)料基本都介紹(shao)錐(zhui)形輥均整工(gong)藝(yi)是(shi)先(xian)進的(de)工(gong)藝(yi)，某廠于(yu)1976年在ф100mm自動軋(ya)管機(ji)組上(shang)也進行應用（時間長達8年以上(shang)）。生產實(shi)踐(jian)表明(ming)采(cai)用錐(zhui)形輥均整工(gong)藝(yi)有較(jiao)大(da)的(de)減徑(jing)量和減壁(bi)量，咬入條件明(ming)顯改善、擴徑(jing)量加大(da)、均壁(bi)效(xiao)果較(jiao)好。
但是(shi)其中最大的問題是(shi)頂頭的軸向(xiang)力大大增加，造(zao)成(cheng)后臺(tai)設備振動大、頂桿(gan)小(xiao)車軸承損壞(huai)較嚴重。同時(shi)，當均整減壁量(liang)稍大時(shi)，易產(chan)生由于頂頭軸向(xiang)阻(zu)力造(zao)成(cheng)金屬(shu)“堆集(ji)”形成(cheng)所謂的“內螺紋”。
