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)管機由主機、前(qian)臺和后臺等部分(fen)組成。主機是二輥(gun)不可逆縱(zong)軋(ya)機，在工作輥(gun)后裝有一對高速(su)反向旋轉的(de)回(hui)送輥(gun)，為實現(xian)對荒管進行2~3個道(dao)次(ci)軋(ya)制的(de)目的(de)，上工作輥(gun)和下(xia)回(hui)送輥(gun)可以快速(su)升降，以保證荒管能(neng)迅(xun)速(su)返回(hui)前(qian)臺進行2~3道(dao)次(ci)的(de)軋(ya)制。如圖4-22所示為自動(dong)軋(ya)管機工作示意圖。
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、自(zi)動(dong)軋管機特點(dian)
自動軋管機組曾是生產無縫不(bu)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(xiu)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(di)
由(you)于自動軋(ya)管(guan)機組傳統上(shang)是采用二(er)輥定（減）徑機，成品(pin)管(guan)的外徑偏(pian)差只(zhi)(zhi)能達到(dao)一般(ban)標準要求的±1.25%,壁厚偏(pian)差只(zhi)(zhi)達到(dao)±（10%~12.5%）。
2. 表(biao)面質量差
自動軋管機的(de)(de)(de)頂(ding)頭內劃傷、均整機的(de)(de)(de)內、外螺旋道，特別是一輥(gun)定（減）徑機的(de)(de)(de)“青線”、“錯位”等(deng)都影響成品管的(de)(de)(de)內外表面質量；
3. 成品管供貨長(chang)度短且齊（定）尺率很低
由于受軋(ya)(ya)管、均整軋(ya)(ya)制(zhi)(zhi)長度(du)的(de)限制(zhi)(zhi)，加上定徑的(de)延伸系數很小，成品(pin)管長度(du)在ф100mm機組上很難達(da)到8m以(yi)(yi)上，在ф140mm 機組上可達(da)13m以(yi)(yi)上；
4. 力學性能、工藝性能差(cha)
對于S≤4.5mm的薄壁管(guan)，鋼(gang)管(guan)均整后(hou)如(ru)未進(jin)行再加熱，定(ding)徑機后(hou)的鋼(gang)管(guan)終軋(ya)(ya)溫(wen)度大多在700℃以下，即使較(jiao)厚的管(guan)子，在前面(mian)軋(ya)(ya)制過程中也經常(chang)出現低溫(wen)鋼(gang)，因(yin)此成品管(guan)的力學(xue)性(xing)(xing)能很(hen)不穩定(ding)，塑(su)性(xing)(xing)指標(biao)常(chang)常(chang)低于標(biao)準，特別是擴口(kou)、壓扁等工(gong)藝性(xing)(xing)能的不合(he)格率是非常(chang)高的；
5. 生產率和成材率低
由于荒(huang)管(guan)的長度(du)較(jiao)(jiao)短，故單重(zhong)較(jiao)(jiao)低，大部(bu)分成(cheng)(cheng)品只(zhi)能是單倍尺管(guan)，相對連續軋管(guan)機(ji)組而言，造成(cheng)(cheng)鋼管(guan)的頭(tou)尾所占比(bi)重(zhong)較(jiao)(jiao)大，導(dao)致生產率和成(cheng)(cheng)材率都(dou)較(jiao)(jiao)低。
目前新建熱軋(ya)無(wu)縫鋼管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)組(zu)時，由于自動(dong)(dong)(dong)軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)組(zu)的(de)單(dan)位（1t鋼管(guan)(guan)）投資明(ming)顯高于三輥(gun)(gun)和二輥(gun)(gun)斜軋(ya)機(ji)(ji)(ji)組(zu)，因此再選用自動(dong)(dong)(dong)軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)組(zu)是很不明(ming)智的(de)。國外在20世(shi)紀70~80年(nian)(nian)代曾有(you)較(jiao)多(duo)投入來改(gai)造自動(dong)(dong)(dong)軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)組(zu)，如(ru)采用錐形輥(gun)(gun)穿孔機(ji)(ji)(ji)、單(dan)孔型(xing)軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)架和串列式(shi)雙機(ji)(ji)(ji)架軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)、三輥(gun)(gun)式(shi)均整機(ji)(ji)(ji)及張力減徑機(ji)(ji)(ji)等，現看來大多(duo)效果(guo)不盡如(ru)人(ren)意。近幾(ji)年(nian)(nian)，國內一些企(qi)業(ye)將原有(you)Φ100自動(dong)(dong)(dong)軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)組(zu)拆除，改(gai)造成三輥(gun)(gun)或二輥(gun)(gun)延伸斜軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)組(zu)。
對于現(xian)有(you)的(de)(de)(de)自動軋(ya)管(guan)機組來講，強化均整工藝采(cai)用微張力(li)減徑機以及其他提高壁(bi)厚(hou)精度措施，即可克服上述的(de)(de)(de)大部(bu)分不足；同時又保留了自動軋(ya)管(guan)機組的(de)(de)(de)加(jia)工費用低的(de)(de)(de)突出特點。這樣，仍會(hui)具有(you)較強的(de)(de)(de)市場(chang)競(jing)爭力(li)。
二、自(zi)動軋管機工具
自動軋(ya)(ya)管機傳統上采用錐形(xing)頂(ding)頭(tou)(tou)或(huo)半球(qiu)形(xing)頂(ding)頭(tou)(tou)，其實(shi)質(zhi)均(jun)屬錐形(xing)頂(ding)頭(tou)(tou)，都是由(you)圓柱段(duan)（軋(ya)(ya)制帶）和“錐形(xing)”段(duan)組(zu)成，只不過(guo)半球(qiu)形(xing)頂(ding)頭(tou)(tou)的“錐形(xing)”段(duan)由(you)一個大圓孤替代(dai)。球(qiu)形(xing)頂(ding)頭(tou)(tou)就是一個完整圓球(qiu)，于20世紀60年代(dai)末青島(dao)鋼廠ф76mm無縫軋(ya)(ya)管機組(zu)上首(shou)先采用，隨后在ф76mm和ф100mm 自動軋(ya)(ya)管機組(zu)得(de)到(dao)全面推廣。
采(cai)用球形頂(ding)頭(tou)有(you)許多(duo)好處(chu)，首先較(jiao)簡便(bian)地解決了自動(dong)軋(ya)管(guan)機(ji)組的(de)“自動(dong)”更換頂(ding)頭(tou)的(de)難題；其(qi)次由于球形頂(ding)頭(tou)沒有(you)固定(ding)的(de)“軋(ya)制帶”（任意一個(ge)“圓”都是(shi)軋(ya)制帶），因此頂(ding)頭(tou)的(de)壽命較(jiao)錐(zhui)形頂(ding)頭(tou)提(ti)高五倍以上，相(xiang)應地不銹鋼管(guan)的(de)內(nei)表面質量顯著改善（內(nei)劃(hua)道減(jian)輕(qing)）；同時軋(ya)制的(de)電機(ji)負荷也(ye)有(you)明顯降低。
由于(yu)球(qiu)形(xing)(xing)頂(ding)(ding)頭在(zai)不(bu)(bu)銹鋼(gang)管咬(yao)入時接觸點(dian)對應(ying)的(de)(de)(de)咬(yao)入角不(bu)(bu)是(shi)(shi)固(gu)定(ding)的(de)(de)(de)－隨著減(jian)壁(bi)(bi)(bi)量(liang)(liang)增大、“接觸點(dian)”前移，相應(ying)的(de)(de)(de)咬(yao)入角即非線性增大，因此極(ji)大地限制了(le)軋(ya)管的(de)(de)(de)減(jian)壁(bi)(bi)(bi)變形(xing)(xing)量(liang)(liang)。采用球(qiu)形(xing)(xing)頂(ding)(ding)頭的(de)(de)(de)減(jian)壁(bi)(bi)(bi)量(liang)(liang)比錐形(xing)(xing)頂(ding)(ding)頭約小(xiao)50%,在(zai)ф76mm、ф100mm機(ji)組的(de)(de)(de)最(zui)大道(dao)次減(jian)壁(bi)(bi)(bi)量(liang)(liang)不(bu)(bu)大于(yu)2.0mm。另外，由于(yu)球(qiu)形(xing)(xing)頂(ding)(ding)頭的(de)(de)(de)軋(ya)制帶(dai)理論上就是(shi)(shi)一條線（沒有寬度(du)），因此要求“頂(ding)(ding)頭位(wei)置(zhi)”的(de)(de)(de)調(diao)整(zheng)精度(du)高，加上上述的(de)(de)(de)咬(yao)入問題，給軋(ya)機(ji)調(diao)整(zheng)增加一定(ding)困難。
三、均整(zheng)機(ji)
生產熱軋(ya)(ya)(ya)成品管的自動(dong)軋(ya)(ya)(ya)管機需(xu)要配備(bei)均(jun)整機，現大多用的桶(tong)形(xing)輥(gun)(gun)均(jun)整的變形(xing)區如圖4-24所示(shi)，由(you)減徑(jing)段(duan)(duan)、減壁(bi)(bi)(bi)段(duan)(duan)、均(jun)壁(bi)(bi)(bi)段(duan)(duan)和(he)轉圓段(duan)(duan)四部分組成。鋼管咬入(ru)后(hou)，首先進(jin)入(ru)減徑(jing)段(duan)(duan)，在(zai)(zai)錐(zhui)形(xing)軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)的作用下，邊(bian)前(qian)進(jin)邊(bian)減少直徑(jing)；當不銹鋼管前(qian)進(jin)到(dao)內(nei)壁(bi)(bi)(bi)與頂(ding)頭(tou)接觸時開(kai)始(shi)進(jin)入(ru)減壁(bi)(bi)(bi)段(duan)(duan)，在(zai)(zai)軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)與頂(ding)頭(tou)的作用下產生減壁(bi)(bi)(bi)變形(xing)；再前(qian)進(jin)至軋(ya)(ya)(ya)機中(zhong)心線時，開(kai)始(shi)進(jin)入(ru)均(jun)壁(bi)(bi)(bi)段(duan)(duan)（雖然軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)和(he)頂(ding)頭(tou)的母(mu)線是平(ping)行的，由(you)于軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)有喂入(ru)角，鋼管在(zai)(zai)軋(ya)(ya)(ya)機中(zhong)心線前(qian)是減壁(bi)(bi)(bi)，在(zai)(zai)軋(ya)(ya)(ya)機中(zhong)心線后(hou)是“均(jun)壁(bi)(bi)(bi)”）；到(dao)鋼管內(nei)壁(bi)(bi)(bi)脫(tuo)離(li)頂(ding)頭(tou)時，進(jin)入(ru)轉圓段(duan)(duan)，直到(dao)脫(tuo)離(li)軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)(gun)。
均(jun)(jun)整(zheng)時（包括所有(you)(you)斜軋(ya)變形(xing)過程中(zhong)）減(jian)徑(jing)(jing)變形(xing)也(ye)有(you)(you)顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)“糾(jiu)偏”能(neng)力，減(jian)徑(jing)(jing)量(liang)愈大(da)、“糾(jiu)偏”作(zuo)用也(ye)愈大(da)。這一(yi)概念對改進均(jun)(jun)整(zheng)工(gong)藝(yi)有(you)(you)很(hen)大(da)的(de)(de)(de)(de)實用價值。應(ying)用了(le)此思想在(zai)原有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)Φ100mm自動軋(ya)管機組的(de)(de)(de)(de)均(jun)(jun)整(zheng)機上，通過新的(de)(de)(de)(de)輥形(xing)設計(ji)，加大(da)均(jun)(jun)整(zheng)的(de)(de)(de)(de)減(jian)徑(jing)(jing)量(liang)（甚(shen)至可進行等徑(jing)(jing)均(jun)(jun)整(zheng)），取得(de)顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)效(xiao)果(guo)：咬(yao)入條件大(da)大(da)改善，使均(jun)(jun)整(zheng)軋(ya)制過程更加可靠(kao)；均(jun)(jun)壁(bi)效(xiao)果(guo)明(ming)顯（因主電機功率小，減(jian)壁(bi)量(liang)未(wei)能(neng)增加）；均(jun)(jun)整(zheng)軋(ya)制出(chu)口(kou)速度提(ti)高了(le)15%左右，均(jun)(jun)整(zheng)的(de)(de)(de)(de)延(yan)伸系數也(ye)接(jie)近(jin)1.00，進、出(chu)口(kou)變形(xing)區的(de)(de)(de)(de)軋(ya)制力分布均(jun)(jun)勻。
國內小(xiao)型自動軋(ya)管(guan)機組普遍有忽視均(jun)(jun)整工序的傾向，這(zhe)是不(bu)合理(li)的，要改善(shan)壁厚精度，不(bu)僅不(bu)能忽視均(jun)(jun)整，而且應強化均(jun)(jun)整機和工藝。
均(jun)(jun)整(zheng)機組的(de)(de)變形特(te)點與二輥斜軋(ya)延伸機是相似的(de)(de)，在顯著提高成品管的(de)(de)壁厚(hou)精(jing)度(du)上具有(you)非(fei)常(chang)大(da)的(de)(de)作用，只是受現有(you)設備（特(te)別是主電機小(xiao)）限(xian)制，變形量要小(xiao)一些(xie)。均(jun)(jun)整(zheng)和(he)二輥斜軋(ya)延伸不(bu)僅可以消除在帶開(kai)口的(de)(de)圓(yuan)孔型(xing)或橢圓(yuan)孔型(xing)中(zhong)軋(ya)制出現的(de)(de)“對(dui)稱(cheng)型(xing)”壁厚(hou)不(bu)均(jun)(jun)，而且(qie)有(you)很(hen)強的(de)(de)消除由斜軋(ya)穿孔毛管帶來的(de)(de)偏(pian)心型(xing)壁厚(hou)不(bu)均(jun)(jun)的(de)(de)能力（糾偏(pian)）。在減壁段能有(you)很(hen)強的(de)(de)“糾偏(pian)”作用，是其他軋(ya)管機所沒有(you)的(de)(de)。
在均整、兩(liang)輥(gun)(gun)延(yan)伸(shen)、三輥(gun)(gun)軋管及(ji)七機架(jia)連(lian)軋上都(dou)做過專門試驗，其(qi)結果是唯(wei)有二輥(gun)(gun)斜軋的(de)減壁變形有顯著的(de)“糾偏(pian)”能力，三輥(gun)(gun)（斜）軋管機和七機架(jia)連(lian)軋機（縱軋）的(de)減壁變形都(dou)沒有觀察(cha)到有“糾偏(pian)”能力。
幾乎國內(nei)外所(suo)有資料基本(ben)都介紹錐形(xing)輥均整工(gong)藝是先進(jin)(jin)的(de)工(gong)藝，某廠于1976年在ф100mm自動軋管機(ji)組上(shang)也(ye)進(jin)(jin)行應用（時(shi)間長達8年以上(shang)）。生產(chan)實踐表明采用錐形(xing)輥均整工(gong)藝有較大的(de)減徑量(liang)(liang)和減壁量(liang)(liang)，咬(yao)入條件明顯(xian)改善、擴(kuo)徑量(liang)(liang)加大、均壁效(xiao)果(guo)較好(hao)。
但是其中最(zui)大的(de)問題(ti)是頂頭的(de)軸(zhou)向力大大增(zeng)加，造成(cheng)后臺設備振(zhen)動(dong)大、頂桿(gan)小車軸(zhou)承損壞較(jiao)嚴重。同時，當均整減壁(bi)量稍大時，易產(chan)生(sheng)由于頂頭軸(zhou)向阻力造成(cheng)金屬“堆(dui)集”形成(cheng)所(suo)謂的(de)“內螺紋”。
