自動(dòng)軋管機(jī)由瑞士人斯蒂芬爾（R.C.Stiefel)于1903年發(fā)明，1906年建立第一套機(jī)組。實(shí)質(zhì)上這種命名欠科學(xué)，“自動(dòng)”一詞是相對(duì)于當(dāng)時(shí)周期式的人工喂料而言的，因我國(guó)第一條熱軋無縫不銹鋼管生產(chǎn)線－鞍鋼無縫工程使用了前蘇聯(lián)的這一技術(shù)術(shù)語，致使這一名稱沿用至今，而英美技術(shù)文獻(xiàn)稱其為“Plug mill”。
自動(dòng)軋管機(jī)由主機(jī)、前臺(tái)和后臺(tái)等部分組成。主機(jī)是二輥不可逆縱軋機(jī)，在工作輥后裝有一對(duì)高速反向旋轉(zhuǎn)的回送輥，為實(shí)現(xiàn)對(duì)荒管進(jìn)行2~3個(gè)道次軋制的目的，上工作輥和下回送輥可以快速升降，以保證荒管能迅速返回前臺(tái)進(jìn)行2~3道次的軋制。如圖4-22所示為自動(dòng)軋管機(jī)工作示意圖。
自動(dòng)軋管機(jī)的軋制過程是將前臺(tái)的毛管先推入主軋機(jī)，通過由軋輥孔型和頂頭組成的變形區(qū)進(jìn)行減徑、減壁的延伸軋制，不銹鋼管軋后停留在后臺(tái)，然后由二輥式回送輥將不銹鋼管返送回前臺(tái)，即完成一道軋制。返回的不銹鋼管在前臺(tái)翻轉(zhuǎn)90°,再如上述過程進(jìn)行下一道軋制，一般要進(jìn)行2~3道軋制。軋件在帶開口的圓或橢圓孔型中，往復(fù)縱向軋制?；竟に嚵鞒倘鐖D4-23 所示。
一、自動(dòng)軋管機(jī)特點(diǎn)
自動(dòng)軋管機(jī)組曾是生產(chǎn)無縫不銹鋼管的重要機(jī)組，直到20世紀(jì)70年代末，仍為全世界熱軋無縫管生產(chǎn)的主導(dǎo)機(jī)組，目前仍占無縫不銹鋼管總生產(chǎn)能力的一定比例。其主要特點(diǎn)是，可生產(chǎn)的產(chǎn)品的品種、規(guī)格范圍大，對(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)性強(qiáng)，技術(shù)成熟易掌握，加工費(fèi)低等。傳統(tǒng)的自動(dòng)軋管機(jī)組也存在以下致命的缺陷：
1. 尺寸精度低
由于自動(dòng)軋管機(jī)組傳統(tǒng)上是采用二輥定（減）徑機(jī)，成品管的外徑偏差只能達(dá)到一般標(biāo)準(zhǔn)要求的±1.25%,壁厚偏差只達(dá)到±（10%~12.5%）。
2. 表面質(zhì)量差
自動(dòng)軋管機(jī)的頂頭內(nèi)劃傷、均整機(jī)的內(nèi)、外螺旋道，特別是一輥定（減）徑機(jī)的“青線”、“錯(cuò)位”等都影響成品管的內(nèi)外表面質(zhì)量；
3. 成品管供貨長(zhǎng)度短且齊（定）尺率很低
由于受軋管、均整軋制長(zhǎng)度的限制，加上定徑的延伸系數(shù)很小，成品管長(zhǎng)度在ф100mm機(jī)組上很難達(dá)到8m以上，在ф140mm 機(jī)組上可達(dá)13m以上；
4. 力學(xué)性能、工藝性能差
對(duì)于S≤4.5mm的薄壁管，鋼管均整后如未進(jìn)行再加熱，定徑機(jī)后的鋼管終軋溫度大多在700℃以下，即使較厚的管子，在前面軋制過程中也經(jīng)常出現(xiàn)低溫鋼，因此成品管的力學(xué)性能很不穩(wěn)定，塑性指標(biāo)常常低于標(biāo)準(zhǔn)，特別是擴(kuò)口、壓扁等工藝性能的不合格率是非常高的；
5. 生產(chǎn)率和成材率低
由于荒管的長(zhǎng)度較短，故單重較低，大部分成品只能是單倍尺管，相對(duì)連續(xù)軋管機(jī)組而言，造成鋼管的頭尾所占比重較大，導(dǎo)致生產(chǎn)率和成材率都較低。
目前新建熱軋無縫鋼管機(jī)組時(shí)，由于自動(dòng)軋管機(jī)組的單位（1t鋼管）投資明顯高于三輥和二輥斜軋機(jī)組，因此再選用自動(dòng)軋管機(jī)組是很不明智的。國(guó)外在20世紀(jì)70~80年代曾有較多投入來改造自動(dòng)軋管機(jī)組，如采用錐形輥穿孔機(jī)、單孔型軋管機(jī)架和串列式雙機(jī)架軋管機(jī)、三輥式均整機(jī)及張力減徑機(jī)等，現(xiàn)看來大多效果不盡如人意。近幾年，國(guó)內(nèi)一些企業(yè)將原有Φ100自動(dòng)軋管機(jī)組拆除，改造成三輥或二輥延伸斜軋管機(jī)組。
對(duì)于現(xiàn)有的自動(dòng)軋管機(jī)組來講，強(qiáng)化均整工藝采用微張力減徑機(jī)以及其他提高壁厚精度措施，即可克服上述的大部分不足；同時(shí)又保留了自動(dòng)軋管機(jī)組的加工費(fèi)用低的突出特點(diǎn)。這樣，仍會(huì)具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
二、自動(dòng)軋管機(jī)工具
自動(dòng)軋管機(jī)傳統(tǒng)上采用錐形頂頭或半球形頂頭，其實(shí)質(zhì)均屬錐形頂頭，都是由圓柱段（軋制帶）和“錐形”段組成，只不過半球形頂頭的“錐形”段由一個(gè)大圓孤替代。球形頂頭就是一個(gè)完整圓球，于20世紀(jì)60年代末青島鋼廠ф76mm無縫軋管機(jī)組上首先采用，隨后在ф76mm和ф100mm 自動(dòng)軋管機(jī)組得到全面推廣。
采用球形頂頭有許多好處，首先較簡(jiǎn)便地解決了自動(dòng)軋管機(jī)組的“自動(dòng)”更換頂頭的難題；其次由于球形頂頭沒有固定的“軋制帶”（任意一個(gè)“圓”都是軋制帶），因此頂頭的壽命較錐形頂頭提高五倍以上，相應(yīng)地不銹鋼管的內(nèi)表面質(zhì)量顯著改善（內(nèi)劃道減輕）；同時(shí)軋制的電機(jī)負(fù)荷也有明顯降低。
由于球形頂頭在不銹鋼管咬入時(shí)接觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的咬入角不是固定的－隨著減壁量增大、“接觸點(diǎn)”前移，相應(yīng)的咬入角即非線性增大，因此極大地限制了軋管的減壁變形量。采用球形頂頭的減壁量比錐形頂頭約小50%,在ф76mm、ф100mm機(jī)組的最大道次減壁量不大于2.0mm。另外，由于球形頂頭的軋制帶理論上就是一條線（沒有寬度），因此要求“頂頭位置”的調(diào)整精度高，加上上述的咬入問題，給軋機(jī)調(diào)整增加一定困難。
三、均整機(jī)
生產(chǎn)熱軋成品管的自動(dòng)軋管機(jī)需要配備均整機(jī)，現(xiàn)大多用的桶形輥均整的變形區(qū)如圖4-24所示，由減徑段、減壁段、均壁段和轉(zhuǎn)圓段四部分組成。鋼管咬入后，首先進(jìn)入減徑段，在錐形軋輥的作用下，邊前進(jìn)邊減少直徑；當(dāng)不銹鋼管前進(jìn)到內(nèi)壁與頂頭接觸時(shí)開始進(jìn)入減壁段，在軋輥與頂頭的作用下產(chǎn)生減壁變形；再前進(jìn)至軋機(jī)中心線時(shí)，開始進(jìn)入均壁段（雖然軋輥和頂頭的母線是平行的，由于軋輥有喂入角，鋼管在軋機(jī)中心線前是減壁，在軋機(jī)中心線后是“均壁”）；到鋼管內(nèi)壁脫離頂頭時(shí)，進(jìn)入轉(zhuǎn)圓段，直到脫離軋輥。
均整時(shí)（包括所有斜軋變形過程中）減徑變形也有顯著的“糾偏”能力，減徑量愈大、“糾偏”作用也愈大。這一概念對(duì)改進(jìn)均整工藝有很大的實(shí)用價(jià)值。應(yīng)用了此思想在原有的Φ100mm自動(dòng)軋管機(jī)組的均整機(jī)上，通過新的輥形設(shè)計(jì)，加大均整的減徑量（甚至可進(jìn)行等徑均整），取得顯著的效果：咬入條件大大改善，使均整軋制過程更加可靠；均壁效果明顯（因主電機(jī)功率小，減壁量未能增加）；均整軋制出口速度提高了15%左右，均整的延伸系數(shù)也接近1.00，進(jìn)、出口變形區(qū)的軋制力分布均勻。
國(guó)內(nèi)小型自動(dòng)軋管機(jī)組普遍有忽視均整工序的傾向，這是不合理的，要改善壁厚精度，不僅不能忽視均整，而且應(yīng)強(qiáng)化均整機(jī)和工藝。
均整機(jī)組的變形特點(diǎn)與二輥斜軋延伸機(jī)是相似的，在顯著提高成品管的壁厚精度上具有非常大的作用，只是受現(xiàn)有設(shè)備（特別是主電機(jī)?。┫拗?，變形量要小一些。均整和二輥斜軋延伸不僅可以消除在帶開口的圓孔型或橢圓孔型中軋制出現(xiàn)的“對(duì)稱型”壁厚不均，而且有很強(qiáng)的消除由斜軋穿孔毛管帶來的偏心型壁厚不均的能力（糾偏）。在減壁段能有很強(qiáng)的“糾偏”作用，是其他軋管機(jī)所沒有的。
在均整、兩輥延伸、三輥軋管及七機(jī)架連軋上都做過專門試驗(yàn)，其結(jié)果是唯有二輥斜軋的減壁變形有顯著的“糾偏”能力，三輥（斜）軋管機(jī)和七機(jī)架連軋機(jī)（縱軋）的減壁變形都沒有觀察到有“糾偏”能力。
幾乎國(guó)內(nèi)外所有資料基本都介紹錐形輥均整工藝是先進(jìn)的工藝，某廠于1976年在ф100mm自動(dòng)軋管機(jī)組上也進(jìn)行應(yīng)用（時(shí)間長(zhǎng)達(dá)8年以上）。生產(chǎn)實(shí)踐表明采用錐形輥均整工藝有較大的減徑量和減壁量，咬入條件明顯改善、擴(kuò)徑量加大、均壁效果較好。
但是其中最大的問題是頂頭的軸向力大大增加，造成后臺(tái)設(shè)備振動(dòng)大、頂桿小車軸承損壞較嚴(yán)重。同時(shí)，當(dāng)均整減壁量稍大時(shí)，易產(chǎn)生由于頂頭軸向阻力造成金屬“堆集”形成所謂的“內(nèi)螺紋”。
