当圆钢斜轧时,不少人发现由于工件中心撕裂而产生孔腔的现象,但是大多数人对此现象不假思索地把它搁置一旁,不作进一步的探究。《曼内斯曼(公司)100年》一书列举了具有代表性的两位不锈钢管界知名人士,,一位是在Dusseldorf Benrath 开有工厂的巴尔克,他在1888年《工程师》上著文称:“看到了圆钢斜轧时出现孔腔的现象,但没有想到生产无缝不锈钢管的事情”;另一位是当时 Dussel Dorf的工厂主,后来发明顶管工艺的艾哈德先生,由于他对这一现象不够敏感,另辟蹊径,发展水压冲孔工艺,因此他在 Dusseldorf 的 Reisholz 建立 Rheinmetall 工厂,采用顶管环以延伸冲孔坯,由此正式诞生了艾哈德工艺,即“顶管工艺”。


 德文资料称 Heinrich Ehrhardt为发明家,与曼内斯曼兄弟、斯蒂弗尔并列为三,他早在1893年就发表论文,论述用水压冲孔机生产空心坯的工艺,1899年在Reisholz建立不锈钢管厂,所建Rheinmetall 厂生产的无缝钢管可与曼内斯曼建立不锈钢管公司的产品抗衡。他所发明的顶管工艺是生产无缝不锈钢管比较简单的方法,他在英、美两国申请获准的关于无缝钢管生产的专利共有11项之多。


 艾哈德于1891年发明方坯冲孔工艺,以绕过斜轧穿孔工艺,冲孔坯通过拔管加以延伸,制成无缝钢管,图6-1示出在水压冲孔机上的变形过程,将加热至轧制温度的方坯放在水压冲孔机的圆形冲孔模中,冲孔模的内径比方坯的对角线大几毫米,冲头在冲模中对方坯冲压出一个孔,并且使金属将圆形冲模和方坯截面之间的空隙充满,这一空隙的面积均等于冲孔头的截面积(参见图6-1)。


图 6-1.jpg


 在冲孔过程终结时,在冲孔模内留有具有一定厚度的冲孔坯杯底,形成一个厚壁的底部封闭的筒状冲孔坯,在水压机上可生产φ50~350mm 钢管所需的空心坯或杯状体,这种穿孔工艺的一个极限值是L/D≤7(D为空心坯的内径;L为空心坯的长度)。


 最原始的 Ehrhardt 工艺是:冲孔坯在式压力机中延伸拔制,推杆插入冲孔坯后将后者推向并通过拔管环,拔管模的内径和冲孔坯延伸后的外径相等。采用现代化的冲孔压力机和拔管压力机,艾哈德工艺可用于压力容器和大直径厚壁管的生产,其尺寸为内径1m,长度8m。


 顶管工艺的特征是:“惰辊连轧”,轧制功率来自与工字梁(一般称为大齿条,即在工字梁上、下两面所嵌的近百块齿板)端部相连的推杆,推杆的头部和芯棒后端的孔穴相配合,以便施以向前的顶推力,推杆前进到一定位置时,芯棒和管件继续向前,推杆则后退,与芯棒脱开。因此冲孔坯的一端必须封闭,成为杯状体,其底部(即杯底)承受来自芯棒的顶推力,以使空心坯通过各孔型延伸成管,这个杯底,最后被锯掉,杯底约重3.5~4.5kg,这是这种工艺的一大缺点,对收得率有不良影响。