斯蒂弗爾對斜軋穿孔的各種可能性進行了認真研究，除了著名的23702 號專利以外。還有公布于1897年的30449號專利，其中包括可能是第一臺真正的不銹鋼管錐輥式穿孔機，這由圖26-1示出，就此，申請人提出：如箭頭所示，錐形輥A和B以相同方向旋轉，軋輥軸及其工作例的邊線向同一點收斂，并相交于軋制中心線上的共同C。
“如軋(ya)(ya)輥是(shi)圓柱體或具(ju)(ju)(ju)有(you)不變(bian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)直(zhi)徑(jing)(jing)，在被(bei)(bei)咬住(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)具(ju)(ju)(ju)有(you)較(jiao)(jiao)小直(zhi)徑(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)坯(pi)部(bu)(bu)分(fen)(fen)和(he)具(ju)(ju)(ju)有(you)較(jiao)(jiao)大(da)直(zhi)徑(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)(bu)分(fen)(fen)相(xiang)比，有(you)必要施(shi)以較(jiao)(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)回(hui)轉速度(du)，這(zhe)(zhe)就會產生管(guan)(guan)坯(pi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)扭(niu)變(bian)，采(cai)用(yong)如圖(tu)所示的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)錐形(xing)輥，軋(ya)(ya)制絕不會使不銹(xiu)鋼管(guan)(guan)坯(pi)產生扭(niu)變(bian)，而且在軋(ya)(ya)輥和(he)管(guan)(guan)坯(pi)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)收(shou)縮表面不產生滑移，在孔型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)收(shou)斂(lian)側會產生管(guan)(guan)坯(pi)直(zhi)徑(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)逐(zhu)漸減(jian)縮，可以看(kan)到軋(ya)(ya)輥直(zhi)徑(jing)(jing)也以和(he)管(guan)(guan)坯(pi)直(zhi)徑(jing)(jing)減(jian)縮相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)比例逐(zhu)漸減(jian)小，管(guan)(guan)坯(pi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)較(jiao)(jiao)大(da)直(zhi)徑(jing)(jing)部(bu)(bu)分(fen)(fen)被(bei)(bei)軋(ya)(ya)輥的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)較(jiao)(jiao)大(da)直(zhi)徑(jing)(jing)部(bu)(bu)分(fen)(fen)咬住(zhu)(zhu)，而管(guan)(guan)坯(pi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)較(jiao)(jiao)小直(zhi)徑(jing)(jing)部(bu)(bu)分(fen)(fen)被(bei)(bei)軋(ya)(ya)輥比例地縮減(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)直(zhi)徑(jing)(jing)部(bu)(bu)分(fen)(fen)咬住(zhu)(zhu)，因此被(bei)(bei)軋(ya)(ya)輥咬住(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)坯(pi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)每部(bu)(bu)分(fen)(fen)都具(ju)(ju)(ju)有(you)絕對相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一致(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)旋轉速度(du)。這(zhe)(zhe)是(shi)我認為我發明中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)最重要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征，這(zhe)(zhe)是(shi)由于兩個(ge)軋(ya)(ya)輥和(he)工件表面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)軸線向孔型軸線上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一個(ge)共同點收(shou)斂(lian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)緣(yuan)故(gu)。
Stiefel 在專利說明書中這樣寫道：“如圖26-1所(suo)示的軋(ya)輥對工件(jian)D施加回(hui)轉運動(dong)，至于將管坯(pi)推向、推過穿(chuan)孔頂頭則是由液壓柱(zhu)塞E或(huo)其他方法完成的”。
實際上，完全按上述(shu)(shu)方式設計(ji)的穿孔機從未建(jian)造(zao)過(guo)，此外，發明者提(ti)出用同(tong)樣的錐形輥，但其布置(zhi)方式如下所(suo)述(shu)(shu)：
“在(zai)下一(yi)個示意圖(tu)中(zhong)（即本書的圖(tu)26-2)相(xiang)對(dui)于軋制中(zhong)心線，軋輥以相(xiang)反方(fang)向傾斜以致(zhi)軋輥本身能使管(guan)坯產生前進運(yun)動而不(bu)用(yong)借助于液壓(ya)柱塞或其他(ta)機械設備(bei)使管(guan)坯通過(guo)軋輥孔型，并越(yue)過(guo)頂頭”。
這(zhe)是斜(xie)軋，這(zhe)種裝置能使工件向前喂(wei)入。
關于他何時(shi)對錐輥式穿(chuan)孔機(ji)進行(xing)構思(si)，曾(ceng)經做(zuo)過什么試驗以證(zheng)實其(qi)理論的正確，均(jun)缺乏證(zheng)據。但是他獲得了專(zhuan)利(li)，建造了軋機(ji)而且軋機(ji)工(gong)作得很好。
一、關于不銹鋼(gang)管錐輥式穿孔(kong)機(ji)的試驗
20世紀20年代初賓州 Beaver Falls 的(de) Babcock & Wilco Tube公司（廠）在5年的(de)時間內進行(xing)了一系(xi)列(lie)的(de)試(shi)驗(yan)以(yi)決定(ding)該廠應建立(li)怎么樣的(de)最好的(de)穿孔機(ji)(ji)。試(shi)驗(yan)軋機(ji)(ji)是一臺小型軋機(ji)(ji)，其軋輥(gun)軸可以(yi)在水(shui)平(ping)或(huo)垂(chui)直(zhi)平(ping)面內調整，通過試(shi)驗(yan)，發現錐(zhui)(zhui)角為60°的(de)錐(zhui)(zhui)輥(gun)式穿孔機(ji)(ji)各有下列(lie)優點：
1. 對(dui)穿孔單位體積的金(jin)屬來(lai)說，所需馬力最小；
2. 穿孔坯表面光潔、壁厚均勻；
3. 不(bu)像一般斜(xie)軋穿孔機那(nei)樣(yang)，對(dui)管坯鋼種(zhong)的要求并不(bu)那(nei)么嚴格；
4. 對穿孔(kong)機軋(ya)輥和穿孔(kong)坯來說，可以更(geng)好地接近理想的(de)表面速度關系(xi)。
而1897年在沒(mei)有進行任何試驗的(de)條件下，Stiefel 將錐(zhui)輥式穿孔最(zui)佳錐(zhui)角(jiao)設想(xiang)為56°30”，和20世(shi)紀80年代初 Mannesmann公司在Roth廠安裝的(de)錐(zhui)輥式穿孔機采用的(de)2y=55.2°,相(xiang)差不遠(yuan)。
二、不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)錐輥式穿孔機的復興
基于在(zai)狄賽爾穿孔(kong)機實際生(sheng)產(chan)中所取得(de)的經驗，在(zai)20世紀70年代末期(qi)對穿孔(kong)工藝進行了旨在(zai)提高延伸(shen)率、利用擴徑效應生(sheng)產(chan)薄壁不銹鋼管(guan)穿孔(kong)坯(pi)以及穿軋(ya)高合(he)金管(guan)等(deng)方面(mian)的研究。
從理論上(shang)講，生產(chan)薄壁穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)坯及穿(chuan)(chuan)(chuan)軋(ya)高(gao)合金(jin)(jin)管(guan)可由(you)錐輥(gun)(gun)式(shi)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)工(gong)藝過程優越的(de)(de)金(jin)(jin)屬變形條(tiao)件而實(shi)現(xian)；從設計的(de)(de)角度(du)來看(kan)，則(ze)力(li)求在(zai)穿(chuan)(chuan)(chuan)軋(ya)碳素(su)鋼管(guan)坯時使穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)坯接(jie)近(jin)熱軋(ya)成品管(guan)的(de)(de)尺寸(cun)，即(ji)D/S值(zhi)為20~30。這種穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)工(gong)藝復興的(de)(de)標(biao)志是80年代(dai)初(chu)兩臺錐輥(gun)(gun)式(shi)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)機(ji)投入(ru)生產(chan)，1981年拉特鋼管(guan)廠在(zai)Φ273.0mm自動(dong)軋(ya)管(guan)機(ji)組中采(cai)用(yong)錐輥(gun)(gun)式(shi)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)機(ji)以取代(dai)串(chuan)列(lie)布置(zhi)的(de)(de)兩臺斯蒂弗爾穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)機(ji)。接(jie)著，1982年住友海南(nan)鋼管(guan)廠的(de)(de)Φ114.3mm連續軋(ya)管(guan)機(ji)中也采(cai)用(yong)錐輥(gun)(gun)式(shi)穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)機(ji)。這兩臺穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)機(ji)的(de)(de)主要技(ji)術(shu)特征列(lie)于表26-1。
拉(la)特不(bu)銹鋼管廠錐輥式穿孔(kong)機在(zai)實際(ji)運行中(zhong)有兩點經(jing)驗值得一(yi)提：
1. 延伸(shen)率可達6:1,能生產長度為(wei)14m,D/S≤30的薄(bo)壁穿孔坯(pi)；
2. 采用(yong)適當的孔型(xing)設(she)計，穿軋薄壁穿孔坯時(shi)擴(kuo)徑(jing)率(lv)要高達40%,擴(kuo)徑(jing)量達100mm.
三、不銹鋼管錐輥式穿(chuan)孔機的優(you)點
不銹鋼管錐輥式穿孔(kong)(kong)機(ji)是一(yi)種古老的穿孔(kong)(kong)工(gong)藝(yi)，在20世紀(ji)80年代(dai)初期(qi)，軋輥水平布置的錐輥式穿孔(kong)(kong)機(ji)得到了復興，其工(gong)藝(yi)具有以下(xia)優點：
1. 較高的伸長(chang)率(lv)；
2. 在穿孔坯尺寸方面(mian)具有較大的靈(ling)活性；
3. 能穿(chuan)軋高合金鋼。
由于軋輥(gun)垂直布(bu)置的(de)(de)(de)錐(zhui)輥(gun)式(shi)穿孔機(ji)兼(jian)有錐(zhui)輥(gun)式(shi)穿孔工(gong)藝技術(shu)優點和狄賽爾穿孔機(ji)的(de)(de)(de)機(ji)械設計優點，它的(de)(de)(de)出現將穿孔工(gong)藝技術(shu)的(de)(de)(de)發展推向了一個(ge)新的(de)(de)(de)階(jie)段。
由于(yu)軋(ya)輥垂直布置的(de)錐輥式穿(chuan)孔(kong)(kong)機所生(sheng)產(chan)的(de)穿(chuan)孔(kong)(kong)坯尺寸接近熱軋(ya)成品管(guan)(guan)，故當生(sheng)產(chan)較小口(kou)徑(jing)的(de)成品管(guan)(guan)時，這種穿(chuan)孔(kong)(kong)機可(ke)與張力減(jian)徑(jing)機聯用，不設置軋(ya)管(guan)(guan)機即可(ke)生(sheng)產(chan)熱軋(ya)成品管(guan)(guan)。南非TOSA鋼(gang)管(guan)(guan)廠采用的(de)就是這種工藝。
南非 TOSA不銹鋼管廠開始用它進(jin)行CPS二階段軋管工(gong)藝(yi)試(shi)驗，后(hou)來又和(he)MINI-MPM軋機(ji)(ji)(ji)配套(tao)，而MINI-MPM僅采(cai)用4個(ge)機(ji)(ji)(ji)架。這(zhe)種錐輥式穿(chuan)孔(kong)機(ji)(ji)(ji)具有穿(chuan)孔(kong)薄(bo)壁空心坯的能力，可稱之(zhi)為近終形穿(chuan)孔(kong)工(gong)藝(yi)設備。
美國Fairfield 不(bu)銹鋼管廠于1999年6月進行技(ji)術改造時采用這種錐輥式(shi)穿孔機(ji)以取代(dai)壓力穿孔機(ji)（PPM)和(he)延伸機(ji)，改造后生產(chan)效率和(he)軋線操作(zuo)水平大(da)大(da)提高。
