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)管機(ji)(ji)(ji)由主(zhu)機(ji)(ji)(ji)、前臺(tai)(tai)和(he)后(hou)臺(tai)(tai)等部分組成。主(zhu)機(ji)(ji)(ji)是二輥(gun)不(bu)可(ke)逆(ni)縱軋(ya)機(ji)(ji)(ji)，在工作輥(gun)后(hou)裝有(you)一(yi)對高速反向旋轉的(de)(de)回(hui)送輥(gun)，為實現對荒管進行(xing)2~3個(ge)道次軋(ya)制的(de)(de)目的(de)(de)，上工作輥(gun)和(he)下(xia)回(hui)送輥(gun)可(ke)以(yi)快速升(sheng)降，以(yi)保(bao)證荒管能(neng)迅速返回(hui)前臺(tai)(tai)進行(xing)2~3道次的(de)(de)軋(ya)制。如(ru)圖(tu)4-22所示為自動(dong)軋(ya)管機(ji)(ji)(ji)工作示意圖(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. 尺寸精度低
由于自(zi)動軋管機組傳統上(shang)是采(cai)用二輥定（減(jian)）徑機，成品(pin)管的外徑偏差只(zhi)能達(da)到(dao)一(yi)般標準要(yao)求的±1.25%,壁厚偏差只(zhi)達(da)到(dao)±（10%~12.5%）。
2. 表面質量差
自動(dong)軋管(guan)機(ji)的(de)頂頭內(nei)劃(hua)傷、均(jun)整機(ji)的(de)內(nei)、外螺旋(xuan)道，特別是一輥定（減(jian)）徑(jing)機(ji)的(de)“青(qing)線”、“錯位”等都影(ying)響成品管(guan)的(de)內(nei)外表面質量(liang)；
3. 成(cheng)品管供貨長(chang)度(du)短且齊（定）尺率很低
由于(yu)受軋(ya)管、均整(zheng)軋(ya)制長度的限制，加上(shang)定徑的延伸系數很小(xiao)，成品管長度在(zai)ф100mm機(ji)組上(shang)很難(nan)達(da)到8m以(yi)上(shang)，在(zai)ф140mm 機(ji)組上(shang)可達(da)13m以(yi)上(shang)；
4. 力學性能(neng)、工藝性能(neng)差
對于S≤4.5mm的薄壁管(guan)，鋼(gang)管(guan)均整(zheng)后如未進行再加熱，定徑(jing)機后的鋼(gang)管(guan)終軋(ya)溫(wen)度(du)大多在700℃以下，即使較厚的管(guan)子，在前面軋(ya)制過程(cheng)中也(ye)經常(chang)出現(xian)低(di)溫(wen)鋼(gang)，因此成品管(guan)的力學性能很不(bu)穩定，塑性指標常(chang)常(chang)低(di)于標準，特別是(shi)擴口、壓扁等工(gong)藝性能的不(bu)合格率是(shi)非常(chang)高的；
5. 生產(chan)率和成材率低
由于荒管(guan)的長度較(jiao)(jiao)短，故(gu)單重(zhong)較(jiao)(jiao)低(di)，大(da)(da)部分成(cheng)品只能(neng)是單倍尺管(guan)，相對連續軋管(guan)機(ji)組而言，造成(cheng)鋼管(guan)的頭尾所占比重(zhong)較(jiao)(jiao)大(da)(da)，導致生產率(lv)和成(cheng)材率(lv)都較(jiao)(jiao)低(di)。
目前新(xin)建熱(re)軋(ya)無縫鋼(gang)管(guan)機組(zu)(zu)(zu)時(shi)，由于自(zi)(zi)動軋(ya)管(guan)機組(zu)(zu)(zu)的單位（1t鋼(gang)管(guan)）投(tou)資(zi)明顯高于三(san)輥(gun)(gun)和二輥(gun)(gun)斜(xie)軋(ya)機組(zu)(zu)(zu)，因此再選用自(zi)(zi)動軋(ya)管(guan)機組(zu)(zu)(zu)是很不(bu)明智的。國外在20世紀(ji)70~80年(nian)代(dai)曾(ceng)有較多(duo)投(tou)入來改造自(zi)(zi)動軋(ya)管(guan)機組(zu)(zu)(zu)，如采用錐形輥(gun)(gun)穿孔機、單孔型(xing)軋(ya)管(guan)機架(jia)和串(chuan)列式(shi)雙機架(jia)軋(ya)管(guan)機、三(san)輥(gun)(gun)式(shi)均整機及(ji)張力減(jian)徑機等(deng)，現看來大多(duo)效果不(bu)盡(jin)如人(ren)意。近幾(ji)年(nian)，國內(nei)一些企業將原有Φ100自(zi)(zi)動軋(ya)管(guan)機組(zu)(zu)(zu)拆除，改造成三(san)輥(gun)(gun)或(huo)二輥(gun)(gun)延伸斜(xie)軋(ya)管(guan)機組(zu)(zu)(zu)。
對(dui)于現有的自(zi)動軋管機組(zu)來講，強(qiang)化均整(zheng)工(gong)藝采用微張力減徑機以及其他提高壁(bi)厚精(jing)度措(cuo)施，即可克(ke)服上述的大(da)部分不足；同時又保留了自(zi)動軋管機組(zu)的加(jia)工(gong)費用低的突出特點。這樣，仍會具(ju)有較強(qiang)的市場競爭(zheng)力。
二、自動(dong)軋管(guan)機工(gong)具
自(zi)動軋管(guan)(guan)(guan)機(ji)傳統(tong)上采用錐(zhui)形(xing)(xing)頂(ding)頭或半球(qiu)形(xing)(xing)頂(ding)頭，其實(shi)質均屬(shu)錐(zhui)形(xing)(xing)頂(ding)頭，都是由圓柱段（軋制帶）和“錐(zhui)形(xing)(xing)”段組(zu)成，只不過半球(qiu)形(xing)(xing)頂(ding)頭的(de)“錐(zhui)形(xing)(xing)”段由一個(ge)大(da)圓孤替(ti)代。球(qiu)形(xing)(xing)頂(ding)頭就是一個(ge)完整圓球(qiu)，于20世(shi)紀60年代末青島(dao)鋼廠ф76mm無縫軋管(guan)(guan)(guan)機(ji)組(zu)上首先采用，隨后在ф76mm和ф100mm 自(zi)動軋管(guan)(guan)(guan)機(ji)組(zu)得(de)到全面推廣。
采用球形頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)有(you)許多好處，首先較(jiao)簡(jian)便(bian)地解決(jue)了自動軋(ya)(ya)管機(ji)組的(de)(de)“自動”更換頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)的(de)(de)難題；其次由于球形頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)沒有(you)固定的(de)(de)“軋(ya)(ya)制帶(dai)”（任意一個“圓”都是軋(ya)(ya)制帶(dai)），因此頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)的(de)(de)壽命較(jiao)錐形頂(ding)(ding)頭(tou)(tou)提高五倍(bei)以(yi)上，相應(ying)地不銹(xiu)鋼管的(de)(de)內(nei)(nei)表面(mian)質量顯(xian)著改(gai)善（內(nei)(nei)劃道減輕(qing)）；同(tong)時軋(ya)(ya)制的(de)(de)電機(ji)負荷也有(you)明顯(xian)降(jiang)低。
由(you)于球形(xing)頂頭在(zai)不銹鋼管咬(yao)入時接觸點(dian)對(dui)應的(de)(de)(de)咬(yao)入角不是(shi)固定(ding)的(de)(de)(de)－隨著(zhu)減(jian)壁量(liang)(liang)增大(da)、“接觸點(dian)”前(qian)移，相應的(de)(de)(de)咬(yao)入角即(ji)非線(xian)性(xing)增大(da)，因此(ci)極大(da)地(di)限制了軋管的(de)(de)(de)減(jian)壁變形(xing)量(liang)(liang)。采(cai)用球形(xing)頂頭的(de)(de)(de)減(jian)壁量(liang)(liang)比錐形(xing)頂頭約小50%,在(zai)ф76mm、ф100mm機組的(de)(de)(de)最大(da)道次減(jian)壁量(liang)(liang)不大(da)于2.0mm。另外，由(you)于球形(xing)頂頭的(de)(de)(de)軋制帶理論(lun)上(shang)就(jiu)是(shi)一條線(xian)（沒有寬(kuan)度），因此(ci)要(yao)求“頂頭位置”的(de)(de)(de)調整精(jing)度高(gao)，加(jia)上(shang)上(shang)述的(de)(de)(de)咬(yao)入問題，給軋機調整增加(jia)一定(ding)困(kun)難。
三、均整機(ji)
生(sheng)產(chan)熱軋(ya)成(cheng)品管(guan)的(de)自動(dong)軋(ya)管(guan)機需要配備均(jun)(jun)(jun)整(zheng)機，現大多(duo)用的(de)桶形(xing)輥(gun)均(jun)(jun)(jun)整(zheng)的(de)變形(xing)區如圖4-24所示，由減(jian)徑(jing)段、減(jian)壁(bi)(bi)段、均(jun)(jun)(jun)壁(bi)(bi)段和轉(zhuan)(zhuan)圓(yuan)段四部(bu)分組成(cheng)。鋼(gang)管(guan)咬入(ru)后(hou)，首先進(jin)入(ru)減(jian)徑(jing)段，在(zai)錐形(xing)軋(ya)輥(gun)的(de)作(zuo)用下，邊(bian)前(qian)進(jin)邊(bian)減(jian)少直(zhi)徑(jing)；當(dang)不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)前(qian)進(jin)到內壁(bi)(bi)與頂(ding)頭接(jie)觸時開始(shi)進(jin)入(ru)減(jian)壁(bi)(bi)段，在(zai)軋(ya)輥(gun)與頂(ding)頭的(de)作(zuo)用下產(chan)生(sheng)減(jian)壁(bi)(bi)變形(xing)；再前(qian)進(jin)至軋(ya)機中(zhong)心線時，開始(shi)進(jin)入(ru)均(jun)(jun)(jun)壁(bi)(bi)段（雖然軋(ya)輥(gun)和頂(ding)頭的(de)母線是平行的(de)，由于軋(ya)輥(gun)有喂(wei)入(ru)角，鋼(gang)管(guan)在(zai)軋(ya)機中(zhong)心線前(qian)是減(jian)壁(bi)(bi)，在(zai)軋(ya)機中(zhong)心線后(hou)是“均(jun)(jun)(jun)壁(bi)(bi)”）；到鋼(gang)管(guan)內壁(bi)(bi)脫離(li)頂(ding)頭時，進(jin)入(ru)轉(zhuan)(zhuan)圓(yuan)段，直(zhi)到脫離(li)軋(ya)輥(gun)。
均(jun)(jun)整(zheng)(zheng)(zheng)時（包(bao)括所有(you)斜(xie)軋(ya)變形過(guo)(guo)程(cheng)中）減(jian)徑(jing)變形也有(you)顯著的(de)“糾偏(pian)”能力，減(jian)徑(jing)量愈(yu)(yu)大(da)(da)、“糾偏(pian)”作用也愈(yu)(yu)大(da)(da)。這一概念對(dui)改進(jin)(jin)均(jun)(jun)整(zheng)(zheng)(zheng)工藝有(you)很大(da)(da)的(de)實(shi)用價值(zhi)。應(ying)用了(le)此思想在原有(you)的(de)Φ100mm自動軋(ya)管機(ji)組的(de)均(jun)(jun)整(zheng)(zheng)(zheng)機(ji)上(shang)，通過(guo)(guo)新的(de)輥形設計，加大(da)(da)均(jun)(jun)整(zheng)(zheng)(zheng)的(de)減(jian)徑(jing)量（甚至可進(jin)(jin)行等徑(jing)均(jun)(jun)整(zheng)(zheng)(zheng)），取得顯著的(de)效果：咬入條(tiao)件(jian)大(da)(da)大(da)(da)改善，使(shi)均(jun)(jun)整(zheng)(zheng)(zheng)軋(ya)制(zhi)(zhi)過(guo)(guo)程(cheng)更(geng)加可靠；均(jun)(jun)壁效果明顯（因主(zhu)電機(ji)功(gong)率小，減(jian)壁量未能增加）；均(jun)(jun)整(zheng)(zheng)(zheng)軋(ya)制(zhi)(zhi)出口(kou)速度提高了(le)15%左(zuo)右，均(jun)(jun)整(zheng)(zheng)(zheng)的(de)延伸系數也接(jie)近1.00，進(jin)(jin)、出口(kou)變形區的(de)軋(ya)制(zhi)(zhi)力分布均(jun)(jun)勻(yun)。
國(guo)內小(xiao)型自動軋(ya)管機組(zu)普遍有忽視均整(zheng)工序的(de)傾向(xiang)，這是不合理(li)的(de)，要改善(shan)壁(bi)厚精度，不僅(jin)不能(neng)忽視均整(zheng)，而(er)且(qie)應強化均整(zheng)機和工藝(yi)。
均整(zheng)機組的(de)(de)(de)變(bian)形特點與二輥斜軋延伸機是(shi)相似(si)的(de)(de)(de)，在顯(xian)著提高(gao)成(cheng)品管(guan)的(de)(de)(de)壁厚精度上具(ju)有(you)(you)非常大的(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用，只是(shi)受現(xian)有(you)(you)設備（特別(bie)是(shi)主(zhu)電機小）限制，變(bian)形量要小一(yi)些。均整(zheng)和二輥斜軋延伸不僅可以消(xiao)除在帶開口的(de)(de)(de)圓孔(kong)型(xing)或橢圓孔(kong)型(xing)中軋制出現(xian)的(de)(de)(de)“對稱型(xing)”壁厚不均，而且(qie)有(you)(you)很強的(de)(de)(de)消(xiao)除由(you)斜軋穿孔(kong)毛管(guan)帶來的(de)(de)(de)偏(pian)(pian)心型(xing)壁厚不均的(de)(de)(de)能(neng)力（糾(jiu)偏(pian)(pian)）。在減壁段能(neng)有(you)(you)很強的(de)(de)(de)“糾(jiu)偏(pian)(pian)”作(zuo)(zuo)用，是(shi)其他軋管(guan)機所沒有(you)(you)的(de)(de)(de)。
在(zai)均(jun)整(zheng)、兩輥延伸、三(san)(san)輥軋(ya)管及七機架連(lian)軋(ya)上都做過(guo)專門(men)試驗(yan)，其(qi)結(jie)果是唯有(you)(you)二(er)輥斜(xie)軋(ya)的減壁變形有(you)(you)顯著的“糾(jiu)偏(pian)”能力(li)，三(san)(san)輥（斜(xie)）軋(ya)管機和七機架連(lian)軋(ya)機（縱軋(ya)）的減壁變形都沒有(you)(you)觀察到(dao)有(you)(you)“糾(jiu)偏(pian)”能力(li)。
幾乎(hu)國(guo)內外所有資料基本都介紹錐形輥均整(zheng)工藝(yi)(yi)是先進的(de)工藝(yi)(yi)，某廠于1976年在ф100mm自(zi)動軋管機組上(shang)也進行應用（時間長達(da)8年以上(shang)）。生產實(shi)踐表(biao)明(ming)采用錐形輥均整(zheng)工藝(yi)(yi)有較大的(de)減徑量(liang)(liang)和減壁(bi)量(liang)(liang)，咬入條件明(ming)顯改(gai)善、擴徑量(liang)(liang)加大、均壁(bi)效果較好。
但是其(qi)中最大的問題是頂頭(tou)的軸(zhou)向(xiang)力大大增加(jia)，造(zao)(zao)成后臺(tai)設備振動大、頂桿小車軸(zhou)承損壞較(jiao)嚴(yan)重。同時，當均整減壁量稍大時，易產生由于(yu)頂頭(tou)軸(zhou)向(xiang)阻力造(zao)(zao)成金屬“堆(dui)集”形成所謂的“內螺紋”。
