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(gang)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)動軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)由主機(ji)(ji)(ji)、前臺和(he)后臺等部分組(zu)成。主機(ji)(ji)(ji)是二輥不可逆縱軋(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)，在工(gong)作(zuo)輥后裝(zhuang)有一對(dui)高速(su)反向旋(xuan)轉的回(hui)送(song)輥，為實現對(dui)荒(huang)管(guan)(guan)進(jin)行2~3個道次軋(ya)(ya)制(zhi)的目(mu)的，上工(gong)作(zuo)輥和(he)下(xia)回(hui)送(song)輥可以快(kuai)速(su)升降，以保證荒(huang)管(guan)(guan)能迅速(su)返回(hui)前臺進(jin)行2~3道次的軋(ya)(ya)制(zhi)。如圖4-22所(suo)示為自(zi)動軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)(ji)(ji)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(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(dong)軋(ya)管(guan)機特點(dian)
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(jing)度低(di)
由于自(zi)動(dong)軋(ya)管機組傳統上(shang)是(shi)采用二輥定（減(jian)）徑(jing)機，成品(pin)管的外(wai)徑(jing)偏(pian)差(cha)只(zhi)(zhi)能達(da)到(dao)一(yi)般標準(zhun)要求的±1.25%,壁厚偏(pian)差(cha)只(zhi)(zhi)達(da)到(dao)±（10%~12.5%）。
2. 表(biao)面質(zhi)量差(cha)
自(zi)動(dong)軋(ya)管機(ji)(ji)的(de)頂頭內劃傷、均整機(ji)(ji)的(de)內、外螺旋道，特別是(shi)一輥(gun)定(ding)（減）徑機(ji)(ji)的(de)“青線”、“錯位”等都影(ying)響成品管的(de)內外表面質量；
3. 成品(pin)管供貨長(chang)度短且齊（定）尺(chi)率(lv)很(hen)低
由于受軋管、均整(zheng)軋制(zhi)長度(du)的限制(zhi)，加上(shang)(shang)(shang)定徑的延伸(shen)系數很(hen)小，成品管長度(du)在ф100mm機(ji)組上(shang)(shang)(shang)很(hen)難(nan)達到8m以上(shang)(shang)(shang)，在ф140mm 機(ji)組上(shang)(shang)(shang)可達13m以上(shang)(shang)(shang)；
4. 力學性能、工藝性能差(cha)
對于(yu)S≤4.5mm的(de)薄壁管，鋼管均整(zheng)后(hou)如未進(jin)行再加(jia)熱(re)，定徑機后(hou)的(de)鋼管終(zhong)軋(ya)溫(wen)度(du)大多在700℃以下(xia)，即使較厚(hou)的(de)管子，在前面軋(ya)制過(guo)程(cheng)中也經常(chang)(chang)出現低溫(wen)鋼，因此成品管的(de)力學性(xing)能(neng)很(hen)不穩(wen)定，塑性(xing)指標(biao)常(chang)(chang)常(chang)(chang)低于(yu)標(biao)準，特別是擴口、壓扁等工(gong)藝性(xing)能(neng)的(de)不合格率是非常(chang)(chang)高的(de)；
5. 生產率和成材率低(di)
由于荒管的長(chang)度(du)較(jiao)(jiao)短，故單重較(jiao)(jiao)低，大(da)部分(fen)成品只能是單倍尺管，相(xiang)對(dui)連續軋管機組(zu)而言，造成鋼管的頭尾所占比重較(jiao)(jiao)大(da)，導(dao)致生產率和成材率都較(jiao)(jiao)低。
目(mu)前(qian)新(xin)建熱軋(ya)(ya)無縫鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)機組(zu)(zu)時(shi)，由于自(zi)動軋(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)機組(zu)(zu)的(de)單(dan)位（1t鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)）投資明(ming)顯高于三(san)(san)輥(gun)和二輥(gun)斜軋(ya)(ya)機組(zu)(zu)，因此再選用(yong)自(zi)動軋(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)機組(zu)(zu)是很(hen)不(bu)(bu)明(ming)智(zhi)的(de)。國外在(zai)20世(shi)紀70~80年(nian)代(dai)曾有(you)較多(duo)投入來(lai)改造自(zi)動軋(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)機組(zu)(zu)，如采用(yong)錐形輥(gun)穿孔機、單(dan)孔型(xing)軋(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)機架和串(chuan)列式雙(shuang)機架軋(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)機、三(san)(san)輥(gun)式均整機及張力減徑機等，現看來(lai)大多(duo)效(xiao)果(guo)不(bu)(bu)盡如人(ren)意。近幾年(nian)，國內一些企業將(jiang)原有(you)Φ100自(zi)動軋(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)機組(zu)(zu)拆除，改造成三(san)(san)輥(gun)或二輥(gun)延伸斜軋(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)機組(zu)(zu)。
對(dui)于現(xian)有的自動軋(ya)管(guan)機(ji)組來講，強(qiang)化均(jun)整工藝采用微張力減徑機(ji)以及其他提高壁厚精度措(cuo)施(shi)，即可克服上述的大部分不足；同時又保留了自動軋(ya)管(guan)機(ji)組的加(jia)工費用低(di)的突出特點。這樣，仍會具有較強(qiang)的市場競爭(zheng)力。
二、自動軋管機工具
自動軋(ya)管機傳統上(shang)采(cai)用錐(zhui)(zhui)形(xing)(xing)(xing)頂(ding)頭(tou)或半(ban)球形(xing)(xing)(xing)頂(ding)頭(tou)，其實質均屬錐(zhui)(zhui)形(xing)(xing)(xing)頂(ding)頭(tou)，都(dou)是由(you)圓(yuan)(yuan)柱(zhu)段（軋(ya)制帶(dai)）和“錐(zhui)(zhui)形(xing)(xing)(xing)”段組成，只不過半(ban)球形(xing)(xing)(xing)頂(ding)頭(tou)的“錐(zhui)(zhui)形(xing)(xing)(xing)”段由(you)一個大(da)圓(yuan)(yuan)孤替代(dai)。球形(xing)(xing)(xing)頂(ding)頭(tou)就是一個完整(zheng)圓(yuan)(yuan)球，于20世紀60年代(dai)末(mo)青島鋼廠(chang)ф76mm無縫軋(ya)管機組上(shang)首先(xian)采(cai)用，隨后在ф76mm和ф100mm 自動軋(ya)管機組得到全面(mian)推廣(guang)。
采用球形(xing)頂頭(tou)有許多(duo)好處(chu)，首先較(jiao)簡便(bian)地解(jie)決了自動軋(ya)(ya)管機組的“自動”更換(huan)頂頭(tou)的難題；其次(ci)由于球形(xing)頂頭(tou)沒有固定的“軋(ya)(ya)制(zhi)帶(dai)”（任意一個“圓”都是軋(ya)(ya)制(zhi)帶(dai)），因(yin)此頂頭(tou)的壽命較(jiao)錐形(xing)頂頭(tou)提高(gao)五倍(bei)以上(shang)，相應地不銹鋼管的內表面質量顯著改善（內劃道減(jian)輕）；同(tong)時軋(ya)(ya)制(zhi)的電機負荷也有明顯降低(di)。
由于(yu)球(qiu)(qiu)形頂頭(tou)(tou)在不(bu)銹鋼管咬(yao)入(ru)(ru)時接(jie)觸點對(dui)應的(de)(de)(de)(de)(de)咬(yao)入(ru)(ru)角(jiao)不(bu)是固定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)－隨(sui)著減(jian)壁(bi)量增大、“接(jie)觸點”前移，相應的(de)(de)(de)(de)(de)咬(yao)入(ru)(ru)角(jiao)即(ji)非線性增大，因(yin)此極大地限制了軋(ya)管的(de)(de)(de)(de)(de)減(jian)壁(bi)變形量。采用球(qiu)(qiu)形頂頭(tou)(tou)的(de)(de)(de)(de)(de)減(jian)壁(bi)量比錐形頂頭(tou)(tou)約小50%,在ф76mm、ф100mm機(ji)組的(de)(de)(de)(de)(de)最大道(dao)次減(jian)壁(bi)量不(bu)大于(yu)2.0mm。另(ling)外，由于(yu)球(qiu)(qiu)形頂頭(tou)(tou)的(de)(de)(de)(de)(de)軋(ya)制帶理論上就是一條線（沒有(you)寬度），因(yin)此要求“頂頭(tou)(tou)位置”的(de)(de)(de)(de)(de)調(diao)整精度高，加(jia)(jia)上上述(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)咬(yao)入(ru)(ru)問題，給(gei)軋(ya)機(ji)調(diao)整增加(jia)(jia)一定(ding)困(kun)難。
三、均整機
生產熱軋(ya)成品管(guan)的(de)(de)(de)自動軋(ya)管(guan)機需要(yao)配備均(jun)整機，現大(da)多用的(de)(de)(de)桶形(xing)輥(gun)均(jun)整的(de)(de)(de)變形(xing)區如圖4-24所示，由(you)減徑段(duan)(duan)(duan)、減壁(bi)(bi)(bi)段(duan)(duan)(duan)、均(jun)壁(bi)(bi)(bi)段(duan)(duan)(duan)和轉圓(yuan)(yuan)段(duan)(duan)(duan)四部分組成。鋼管(guan)咬入(ru)(ru)后(hou)，首先(xian)進(jin)入(ru)(ru)減徑段(duan)(duan)(duan)，在(zai)錐(zhui)形(xing)軋(ya)輥(gun)的(de)(de)(de)作用下，邊前(qian)進(jin)邊減少直(zhi)徑；當不(bu)銹鋼管(guan)前(qian)進(jin)到內壁(bi)(bi)(bi)與(yu)頂頭接觸時開(kai)始進(jin)入(ru)(ru)減壁(bi)(bi)(bi)段(duan)(duan)(duan)，在(zai)軋(ya)輥(gun)與(yu)頂頭的(de)(de)(de)作用下產生減壁(bi)(bi)(bi)變形(xing)；再前(qian)進(jin)至軋(ya)機中心線(xian)時，開(kai)始進(jin)入(ru)(ru)均(jun)壁(bi)(bi)(bi)段(duan)(duan)(duan)（雖然軋(ya)輥(gun)和頂頭的(de)(de)(de)母線(xian)是平行的(de)(de)(de)，由(you)于軋(ya)輥(gun)有喂入(ru)(ru)角，鋼管(guan)在(zai)軋(ya)機中心線(xian)前(qian)是減壁(bi)(bi)(bi)，在(zai)軋(ya)機中心線(xian)后(hou)是“均(jun)壁(bi)(bi)(bi)”）；到鋼管(guan)內壁(bi)(bi)(bi)脫離(li)頂頭時，進(jin)入(ru)(ru)轉圓(yuan)(yuan)段(duan)(duan)(duan)，直(zhi)到脫離(li)軋(ya)輥(gun)。
均(jun)(jun)整時（包(bao)括所有(you)斜軋(ya)(ya)變形(xing)過(guo)程(cheng)中）減徑變形(xing)也有(you)顯著(zhu)的(de)“糾偏”能(neng)力，減徑量(liang)愈(yu)大(da)(da)、“糾偏”作用也愈(yu)大(da)(da)。這(zhe)一概(gai)念對改進均(jun)(jun)整工(gong)藝有(you)很大(da)(da)的(de)實用價(jia)值。應用了此思想在原有(you)的(de)Φ100mm自動軋(ya)(ya)管機組的(de)均(jun)(jun)整機上(shang)，通過(guo)新的(de)輥(gun)形(xing)設計，加大(da)(da)均(jun)(jun)整的(de)減徑量(liang)（甚至可(ke)進行等徑均(jun)(jun)整），取(qu)得顯著(zhu)的(de)效(xiao)(xiao)果：咬(yao)入條件大(da)(da)大(da)(da)改善，使均(jun)(jun)整軋(ya)(ya)制過(guo)程(cheng)更加可(ke)靠；均(jun)(jun)壁效(xiao)(xiao)果明顯（因主(zhu)電機功(gong)率(lv)小(xiao)，減壁量(liang)未能(neng)增加）；均(jun)(jun)整軋(ya)(ya)制出口速度提(ti)高了15%左右，均(jun)(jun)整的(de)延(yan)伸(shen)系數(shu)也接近1.00，進、出口變形(xing)區(qu)的(de)軋(ya)(ya)制力分布均(jun)(jun)勻(yun)。
國內(nei)小型自(zi)動(dong)軋管(guan)機組普遍有忽視均整工序的傾(qing)向，這是不(bu)(bu)合理的，要改(gai)善(shan)壁厚精度，不(bu)(bu)僅不(bu)(bu)能忽視均整，而且應強化均整機和工藝。
均(jun)整機(ji)(ji)組的(de)(de)(de)(de)(de)變形特點與二輥(gun)斜軋(ya)延伸(shen)機(ji)(ji)是(shi)相(xiang)似的(de)(de)(de)(de)(de)，在顯著提高成品管(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)壁(bi)厚精(jing)度上具有(you)非常大的(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)，只是(shi)受現有(you)設(she)備（特別是(shi)主電(dian)機(ji)(ji)小）限制，變形量要小一些。均(jun)整和二輥(gun)斜軋(ya)延伸(shen)不僅可以消(xiao)除在帶開口的(de)(de)(de)(de)(de)圓孔型(xing)或橢圓孔型(xing)中軋(ya)制出現的(de)(de)(de)(de)(de)“對稱型(xing)”壁(bi)厚不均(jun)，而且有(you)很強的(de)(de)(de)(de)(de)消(xiao)除由斜軋(ya)穿孔毛管(guan)帶來的(de)(de)(de)(de)(de)偏(pian)心型(xing)壁(bi)厚不均(jun)的(de)(de)(de)(de)(de)能力(li)（糾(jiu)偏(pian)）。在減壁(bi)段能有(you)很強的(de)(de)(de)(de)(de)“糾(jiu)偏(pian)”作用(yong)，是(shi)其他軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)所沒有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)。
在(zai)均整、兩輥(gun)延(yan)伸(shen)、三輥(gun)軋(ya)管及七機(ji)架連軋(ya)上(shang)都(dou)做過專門試驗，其結(jie)果是唯有(you)二輥(gun)斜(xie)軋(ya)的(de)減(jian)壁(bi)變形有(you)顯(xian)著(zhu)的(de)“糾偏”能(neng)力，三輥(gun)（斜(xie)）軋(ya)管機(ji)和七機(ji)架連軋(ya)機(ji)（縱軋(ya)）的(de)減(jian)壁(bi)變形都(dou)沒有(you)觀察(cha)到有(you)“糾偏”能(neng)力。
幾(ji)乎國內外所有資料基本都介(jie)紹錐形輥均(jun)整(zheng)工藝是先進(jin)的工藝，某廠(chang)于1976年(nian)在ф100mm自(zi)動軋管機組上也進(jin)行應用（時間長達(da)8年(nian)以上）。生(sheng)產(chan)實踐(jian)表明(ming)采用錐形輥均(jun)整(zheng)工藝有較大的減徑量和減壁量，咬入條件明(ming)顯改(gai)善、擴徑量加大、均(jun)壁效果(guo)較好。
但是其中(zhong)最(zui)大(da)的(de)問(wen)題是頂(ding)(ding)頭的(de)軸(zhou)(zhou)向力大(da)大(da)增加(jia)，造成(cheng)后臺設備(bei)振動大(da)、頂(ding)(ding)桿小車軸(zhou)(zhou)承損壞較嚴重。同時，當均整(zheng)減壁(bi)量稍(shao)大(da)時，易產生由于(yu)頂(ding)(ding)頭軸(zhou)(zhou)向阻力造成(cheng)金屬“堆集”形成(cheng)所謂的(de)“內螺紋”。
