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(bu)銹(xiu)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(bu)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(nian)發(fa)明方(fang)(fang)坯(pi)(pi)沖孔(kong)工藝，以繞(rao)過斜軋穿孔(kong)工藝，沖孔(kong)坯(pi)(pi)通(tong)過拔管加以延(yan)伸(shen)，制成無(wu)縫鋼(gang)管，圖(tu)6-1示出在(zai)水(shui)壓沖孔(kong)機上的(de)變形過程(cheng)，將加熱至軋制溫度的(de)方(fang)(fang)坯(pi)(pi)放在(zai)水(shui)壓沖孔(kong)機的(de)圓(yuan)形沖孔(kong)模中，沖孔(kong)模的(de)內(nei)徑(jing)比方(fang)(fang)坯(pi)(pi)的(de)對(dui)角線(xian)大幾毫米(mi)，沖頭在(zai)沖模中對(dui)方(fang)(fang)坯(pi)(pi)沖壓出一個孔(kong)，并且(qie)使金屬將圓(yuan)形沖模和方(fang)(fang)坯(pi)(pi)截面之間(jian)的(de)空隙充滿(man)，這一空隙的(de)面積均等于沖孔(kong)頭的(de)截面積（參見圖(tu)6-1)。


圖 6-1.jpg


 在(zai)沖(chong)孔(kong)(kong)過程終(zhong)結時(shi)，在(zai)沖(chong)孔(kong)(kong)模(mo)內留有具(ju)有一定厚度(du)的(de)(de)(de)沖(chong)孔(kong)(kong)坯杯底(di)，形成一個厚壁的(de)(de)(de)底(di)部封閉的(de)(de)(de)筒狀沖(chong)孔(kong)(kong)坯，在(zai)水壓機上可生產φ50~350mm 鋼(gang)管所需(xu)的(de)(de)(de)空心坯或杯狀體(ti)，這種(zhong)穿孔(kong)(kong)工(gong)藝(yi)的(de)(de)(de)一個極限值是L/D≤7(D為空心坯的(de)(de)(de)內徑；L為空心坯的(de)(de)(de)長(chang)度(du)）。


 最原始的(de)(de) Ehrhardt 工藝是：沖(chong)孔(kong)(kong)坯在式壓(ya)力機(ji)(ji)(ji)中延(yan)伸拔(ba)制，推(tui)桿(gan)插(cha)入(ru)沖(chong)孔(kong)(kong)坯后將后者推(tui)向(xiang)并(bing)通過(guo)拔(ba)管(guan)環，拔(ba)管(guan)模的(de)(de)內徑(jing)(jing)和(he)沖(chong)孔(kong)(kong)坯延(yan)伸后的(de)(de)外(wai)徑(jing)(jing)相等。采用現代化的(de)(de)沖(chong)孔(kong)(kong)壓(ya)力機(ji)(ji)(ji)和(he)拔(ba)管(guan)壓(ya)力機(ji)(ji)(ji)，艾哈德工藝可(ke)用于壓(ya)力容器和(he)大直徑(jing)(jing)厚壁管(guan)的(de)(de)生產，其尺寸為(wei)內徑(jing)(jing)1m,長度8m。


 頂(ding)管(guan)(guan)工藝的(de)特征是(shi)：“惰(duo)輥連軋(ya)”，軋(ya)制功率(lv)來自與工字梁(liang)（一般稱為(wei)大齒(chi)條，即(ji)在工字梁(liang)上、下兩面(mian)所(suo)嵌的(de)近百塊齒(chi)板(ban)）端部(bu)相連的(de)推(tui)桿(gan)，推(tui)桿(gan)的(de)頭部(bu)和(he)芯棒(bang)后(hou)端的(de)孔穴相配(pei)合(he)，以便施以向(xiang)前的(de)頂(ding)推(tui)力，推(tui)桿(gan)前進到一定位置(zhi)時，芯棒(bang)和(he)管(guan)(guan)件繼(ji)續向(xiang)前，推(tui)桿(gan)則后(hou)退，與芯棒(bang)脫開。因此沖孔坯的(de)一端必須封閉，成為(wei)杯(bei)狀體，其底部(bu)（即(ji)杯(bei)底）承受來自芯棒(bang)的(de)頂(ding)推(tui)力，以使空心坯通過各孔型(xing)延(yan)伸成管(guan)(guan)，這(zhe)個杯(bei)底，最后(hou)被鋸掉(diao)，杯(bei)底約重3.5~4.5kg,這(zhe)是(shi)這(zhe)種工藝的(de)一大缺(que)點(dian)，對收(shou)得率(lv)有不良(liang)影響。