當圓鋼斜軋時,不少人發現由于工件中心撕裂而產生孔腔的現象,但是大多數人對此現象不假思索地把它擱置一旁,不作進一步的探究。《曼內斯曼(公司)100年》一書列舉了具有代表性的兩位不銹鋼管界知名人士,,一位是在Dusseldorf Benrath 開有工廠的巴爾克,他在1888年《工程師》上著文稱:“看到了圓鋼斜軋時出現孔腔的現象,但沒有想到生產無縫不銹鋼(gang)管的事情”;另一位是當時 Dussel Dorf的工廠主,后來發明頂管工藝的艾哈德先生,由于他對這一現象不夠敏感,另辟蹊徑,發展水壓沖孔工藝,因此他在 Dusseldorf 的 Reisholz 建立 Rheinmetall 工廠,采用頂管環以延伸沖孔坯,由此正式誕生了艾哈德工藝,即“頂管工藝”。
德文資料稱 Heinrich Ehrhardt為發明家,與曼內斯曼兄弟、斯蒂弗爾并列為三,他早在1893年就發表論文,論述用水壓沖孔機生產空心坯的工藝,1899年在Reisholz建立不(bu)銹鋼管(guan)廠,所建Rheinmetall 廠生產的無縫鋼管可與曼內斯曼建立不銹鋼管公司的產品抗衡。他所發明的頂管工藝是生產無縫不銹鋼管比較簡單的方法,他在英、美兩國申請獲準的關于無縫鋼管生產的專利共有11項之多。
艾哈德于(yu)1891年發明方(fang)(fang)坯沖(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)工藝(yi),以繞(rao)過(guo)斜軋(ya)穿孔(kong)(kong)(kong)(kong)工藝(yi),沖(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)坯通過(guo)拔管加以延伸,制成無縫鋼管,圖6-1示(shi)出在(zai)(zai)水壓(ya)沖(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)機上的(de)(de)變形(xing)過(guo)程,將(jiang)加熱至軋(ya)制溫度(du)的(de)(de)方(fang)(fang)坯放在(zai)(zai)水壓(ya)沖(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)機的(de)(de)圓(yuan)形(xing)沖(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)模(mo)中,沖(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)模(mo)的(de)(de)內徑比方(fang)(fang)坯的(de)(de)對(dui)角線大幾毫米(mi),沖(chong)頭(tou)在(zai)(zai)沖(chong)模(mo)中對(dui)方(fang)(fang)坯沖(chong)壓(ya)出一個孔(kong)(kong)(kong)(kong),并且使金屬將(jiang)圓(yuan)形(xing)沖(chong)模(mo)和方(fang)(fang)坯截面之間的(de)(de)空隙充滿,這一空隙的(de)(de)面積均等于(yu)沖(chong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)頭(tou)的(de)(de)截面積(參見(jian)圖6-1)。

在沖孔(kong)(kong)過程終結時(shi),在沖孔(kong)(kong)模內留有具有一(yi)定厚度(du)(du)的(de)沖孔(kong)(kong)坯杯底(di),形成一(yi)個厚壁的(de)底(di)部(bu)封閉的(de)筒狀沖孔(kong)(kong)坯,在水壓機上可生產φ50~350mm 鋼管所需的(de)空心坯或杯狀體,這種(zhong)穿(chuan)孔(kong)(kong)工(gong)藝的(de)一(yi)個極(ji)限值是L/D≤7(D為空心坯的(de)內徑;L為空心坯的(de)長度(du)(du))。
最原(yuan)始的 Ehrhardt 工藝(yi)是:沖孔坯在式壓(ya)力機中延伸拔(ba)制,推(tui)桿插(cha)入(ru)沖孔坯后將后者推(tui)向并通過(guo)拔(ba)管(guan)(guan)環,拔(ba)管(guan)(guan)模的內徑和沖孔坯延伸后的外徑相等。采用現代化的沖孔壓(ya)力機和拔(ba)管(guan)(guan)壓(ya)力機,艾哈(ha)德(de)工藝(yi)可(ke)用于壓(ya)力容器和大直徑厚(hou)壁管(guan)(guan)的生產,其尺寸(cun)為(wei)內徑1m,長度8m。
頂管工(gong)(gong)藝的(de)(de)(de)(de)特征是:“惰輥連軋”,軋制功(gong)率來自與(yu)工(gong)(gong)字梁(liang)(一(yi)(yi)般稱為(wei)大齒條,即在工(gong)(gong)字梁(liang)上、下兩面所嵌的(de)(de)(de)(de)近百塊齒板)端部相連的(de)(de)(de)(de)推(tui)(tui)桿(gan)(gan),推(tui)(tui)桿(gan)(gan)的(de)(de)(de)(de)頭部和(he)(he)芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)后端的(de)(de)(de)(de)孔穴相配合,以(yi)便施(shi)以(yi)向前的(de)(de)(de)(de)頂推(tui)(tui)力,推(tui)(tui)桿(gan)(gan)前進到(dao)一(yi)(yi)定位置(zhi)時,芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)和(he)(he)管件繼續向前,推(tui)(tui)桿(gan)(gan)則后退,與(yu)芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)脫開。因此沖孔坯(pi)的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)端必須封閉,成為(wei)杯狀體,其(qi)底部(即杯底)承(cheng)受來自芯(xin)(xin)棒(bang)(bang)(bang)的(de)(de)(de)(de)頂推(tui)(tui)力,以(yi)使(shi)空心坯(pi)通過各孔型延(yan)伸成管,這(zhe)個杯底,最后被鋸(ju)掉(diao),杯底約重3.5~4.5kg,這(zhe)是這(zhe)種工(gong)(gong)藝的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)大缺(que)點,對收得率有不良影(ying)響。

