Calmes 是在改进方坯连铸技术和水压穿孔技术两个方面技术的基础上而发展起PPM技术的,在PPM发明之前解决连铸坯穿孔问题的几个途径主要是:


  1. 将连铸方坯轧成圆坯后,再用斜轧穿孔;


  2. 采用三辊式穿孔机对低碳钢的连铸坯穿孔,至于其他钢种,则用经过轧制的连铸坯进行穿孔;


  3. 在水压冲孔机上对连铸坯进行冲孔。


 而PPM可以直接对连铸方坯穿孔,这在技术发展史上不能不说是一大进步。


 A.H.Calmes 为发展压力穿孔工艺而做的大量试验始自20世纪50年代末,于60年代末制成试验轧机,接着,在Dalmine 不锈钢管厂进行了工业性试验。


  1971年意大利 Dalmine 厂建立了一个由加热到压力穿孔的完整工业性试验车间,试验证明,压力穿孔工艺可以实现连铸方坯的穿孔。所以,1978年8月在意大利Bergamo投产的世界上第一个MPM轧管厂采用了PPM,这台压力穿孔机轧辊辊径为1280mm,电机功率为500kW,推料机的最大推力为2300kN.压力穿孔机前设有两个导向装置,一个是辊式导向装置,另一个是板式导向装置。后者是日本八幡厂滚动式导板装置的一个改进,四块导板各由液压缸压向钢坯,使方坯保持在中心线上,压力穿孔机的推杆是一根圆棒,前端有一个方形推头,在推杆的中部有一个一段1m左右的方形截面的导向段,在其四面镶有可以更换的耐磨衬板。在推钢时,这一段方形导向段不通过轧辊,而只是在辊式导向装置中起导向作用。


  压力穿孔顶头和顶杆拧在一起,穿孔结束后,顶杆连同空心坯一起横向移出到一条辊道上,在此挡住穿孔坯而将顶杆(及顶头)抽出,穿孔后空心坯的壁厚不均平均为15%,经过一次延伸以后,空心坯的壁厚不均可减去70%.因此荒管的壁厚不均约为±5%,具体数据是:


 对于壁厚为5.5~6.35mm的钢管ΔS=±7%;


 对于壁厚为15~18mm的钢管ΔS=3.5%.


  穿孔后的空心坯要在延伸机上延伸,减小管壁厚度,消除壁厚不均。在1961年进行旨在消除壁厚不均的试验,采用了如上所述的结构方式。后的1964~1965年在一台16英寸周期轧管机上进行轧管试验,其简况如下:管坯为包括不锈钢在内的各种钢种的6~5/8英寸方钢锭,穿孔后空心坯的外径为8 1/4英寸,壁厚为2英寸,当L/I·D为12.5时,仍然可获得壁厚均匀的空心坯。在1966年开始设计、制造工艺性试验的压力穿孔机,在1969年制成试验用的压力穿孔机,所穿孔的空心坯外径为10~16 1/2英寸。鉴于采用连铸方坯生产无缝钢管的重要意义,将1968年试验计划的重点放在连铸坯的穿孔上,接着采用各种钢种,特别是在斜轧穿孔机上难以穿孔的钢种,进行了大量的压力穿孔试验,其结果如下:9 1/2英寸连铸方坯,经过加热、定心、定型和清除氧化铁皮后,在压力穿孔机穿成空心坯,其外径为11 3/4英寸,内径为6英寸,方坯穿孔时的延伸系数为1.08~1.18,通过轧辊孔型以及出口导套的变换,可以改变空心坯的外径和延伸系数。当延伸系数为1.10时所得的结果为最好,截面也较圆。但应指出,压力穿孔法的目的并不在于获得完全圆的空心坯和较巨大的延长率,而是在不使金属结构受到不利的应力状态下,将方形铸坯穿孔成为内表面质量良好的圆形空心坯,最大的穿孔比L/I·D可达24,而在水压冲孔机上,穿孔比仅为6,若其后设置延伸机,也只能达到9,在压力穿孔机上,虽然L/I·D值很高,但其壁厚的偏差仍在允许范围内。


除了加热均匀与否以外,影响壁厚不均程度的主要因素是:


  1. 设计方面的因素 入口导套、出口导套、轧辊孔型、顶杆的中心要在一条直线上;


  2. 工具方面的因素 要将穿孔工具的公差值减至最小;


  3. 定心问题 在方坯的前端要有一个准确的中心孔;


  4. 穿孔顶头和顶杆的强度问题 当方坯加热温度为2300~2360 ℉时,顶杆的单位载荷不应超过65kg/m㎡.