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建立不銹鋼管廠,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(de)于1891年發明方(fang)坯(pi)沖(chong)孔(kong)(kong)(kong)工藝(yi),以繞過斜軋穿孔(kong)(kong)(kong)工藝(yi),沖(chong)孔(kong)(kong)(kong)坯(pi)通(tong)過拔管(guan)加(jia)(jia)以延伸,制(zhi)成無(wu)縫鋼管(guan),圖6-1示(shi)出在水壓(ya)沖(chong)孔(kong)(kong)(kong)機上的變(bian)形過程,將加(jia)(jia)熱(re)至軋制(zhi)溫度的方(fang)坯(pi)放在水壓(ya)沖(chong)孔(kong)(kong)(kong)機的圓形沖(chong)孔(kong)(kong)(kong)模(mo)(mo)中,沖(chong)孔(kong)(kong)(kong)模(mo)(mo)的內徑(jing)比方(fang)坯(pi)的對(dui)角(jiao)線(xian)大幾毫(hao)米,沖(chong)頭(tou)在沖(chong)模(mo)(mo)中對(dui)方(fang)坯(pi)沖(chong)壓(ya)出一(yi)(yi)個(ge)孔(kong)(kong)(kong),并且使金屬(shu)將圓形沖(chong)模(mo)(mo)和(he)方(fang)坯(pi)截面之(zhi)間的空隙充滿(man),這(zhe)一(yi)(yi)空隙的面積均等(deng)于沖(chong)孔(kong)(kong)(kong)頭(tou)的截面積(參見圖6-1)。


圖 6-1.jpg


 在沖孔(kong)過程終結時,在沖孔(kong)模內留(liu)有具有一(yi)(yi)定(ding)厚度的(de)(de)(de)沖孔(kong)坯杯底,形(xing)成一(yi)(yi)個厚壁(bi)的(de)(de)(de)底部封閉的(de)(de)(de)筒狀沖孔(kong)坯,在水壓機上可(ke)生產(chan)φ50~350mm 鋼管所(suo)需(xu)的(de)(de)(de)空心坯或(huo)杯狀體,這種(zhong)穿孔(kong)工藝的(de)(de)(de)一(yi)(yi)個極限值是(shi)L/D≤7(D為空心坯的(de)(de)(de)內徑;L為空心坯的(de)(de)(de)長度)。


 最(zui)原始的(de) Ehrhardt 工藝是:沖孔坯在式壓(ya)(ya)力機中延伸拔(ba)制(zhi),推桿插入沖孔坯后將后者推向并通過拔(ba)管(guan)環,拔(ba)管(guan)模的(de)內徑(jing)和(he)沖孔坯延伸后的(de)外徑(jing)相等。采(cai)用(yong)現代化(hua)的(de)沖孔壓(ya)(ya)力機和(he)拔(ba)管(guan)壓(ya)(ya)力機,艾哈德工藝可用(yong)于(yu)壓(ya)(ya)力容器和(he)大直徑(jing)厚壁管(guan)的(de)生產,其尺(chi)寸(cun)為內徑(jing)1m,長度8m。


 頂(ding)管(guan)工(gong)(gong)藝的(de)(de)(de)特(te)征是:“惰輥連軋”,軋制功(gong)率來自(zi)與工(gong)(gong)字梁(一(yi)(yi)般稱為大齒條,即在(zai)工(gong)(gong)字梁上、下兩面所嵌的(de)(de)(de)近百塊齒板)端(duan)部(bu)相(xiang)連的(de)(de)(de)推桿(gan)(gan)(gan),推桿(gan)(gan)(gan)的(de)(de)(de)頭部(bu)和芯(xin)棒(bang)(bang)后端(duan)的(de)(de)(de)孔(kong)穴相(xiang)配合(he),以(yi)便施(shi)以(yi)向(xiang)(xiang)前(qian)的(de)(de)(de)頂(ding)推力,推桿(gan)(gan)(gan)前(qian)進到一(yi)(yi)定位(wei)置時,芯(xin)棒(bang)(bang)和管(guan)件(jian)繼續向(xiang)(xiang)前(qian),推桿(gan)(gan)(gan)則后退(tui),與芯(xin)棒(bang)(bang)脫開(kai)。因此沖(chong)孔(kong)坯的(de)(de)(de)一(yi)(yi)端(duan)必須封閉,成為杯(bei)狀體(ti),其底(di)部(bu)(即杯(bei)底(di))承受來自(zi)芯(xin)棒(bang)(bang)的(de)(de)(de)頂(ding)推力,以(yi)使空心坯通過各(ge)孔(kong)型(xing)延伸成管(guan),這個杯(bei)底(di),最后被鋸掉(diao),杯(bei)底(di)約重(zhong)3.5~4.5kg,這是這種工(gong)(gong)藝的(de)(de)(de)一(yi)(yi)大缺點,對收得(de)率有不良影響。