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(xiu)鋼管廠(chang)，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(ha)德于(yu)1891年發明方(fang)坯(pi)沖(chong)孔(kong)工藝(yi)，以繞(rao)過斜軋穿孔(kong)工藝(yi)，沖(chong)孔(kong)坯(pi)通過拔管加以延伸，制(zhi)成無縫鋼(gang)管，圖6-1示出(chu)在(zai)(zai)水壓(ya)沖(chong)孔(kong)機(ji)(ji)上的(de)(de)變形過程，將加熱至軋制(zhi)溫(wen)度的(de)(de)方(fang)坯(pi)放在(zai)(zai)水壓(ya)沖(chong)孔(kong)機(ji)(ji)的(de)(de)圓(yuan)形沖(chong)孔(kong)模中，沖(chong)孔(kong)模的(de)(de)內徑比方(fang)坯(pi)的(de)(de)對角(jiao)線大幾毫米，沖(chong)頭在(zai)(zai)沖(chong)模中對方(fang)坯(pi)沖(chong)壓(ya)出(chu)一(yi)個孔(kong)，并且使金屬將圓(yuan)形沖(chong)模和(he)方(fang)坯(pi)截(jie)面(mian)之間的(de)(de)空隙充滿，這一(yi)空隙的(de)(de)面(mian)積均等于(yu)沖(chong)孔(kong)頭的(de)(de)截(jie)面(mian)積（參見圖6-1)。


圖 6-1.jpg


 在(zai)(zai)沖(chong)孔過程終(zhong)結時(shi)，在(zai)(zai)沖(chong)孔模內留(liu)有具有一(yi)(yi)定厚度(du)的(de)(de)沖(chong)孔坯杯底(di)，形成(cheng)一(yi)(yi)個(ge)厚壁的(de)(de)底(di)部封閉的(de)(de)筒狀(zhuang)沖(chong)孔坯，在(zai)(zai)水壓(ya)機(ji)上可生產φ50~350mm 鋼管所需的(de)(de)空(kong)(kong)心(xin)坯或杯狀(zhuang)體，這種穿孔工(gong)藝的(de)(de)一(yi)(yi)個(ge)極限值是(shi)L/D≤7(D為空(kong)(kong)心(xin)坯的(de)(de)內徑(jing)；L為空(kong)(kong)心(xin)坯的(de)(de)長(chang)度(du)）。


 最(zui)原始的(de) Ehrhardt 工藝是：沖(chong)孔(kong)坯(pi)在式壓(ya)(ya)力(li)機中延伸拔(ba)(ba)制，推(tui)桿插入(ru)沖(chong)孔(kong)坯(pi)后將后者推(tui)向并通(tong)過拔(ba)(ba)管(guan)環，拔(ba)(ba)管(guan)模(mo)的(de)內(nei)徑(jing)和沖(chong)孔(kong)坯(pi)延伸后的(de)外徑(jing)相(xiang)等。采用(yong)現代化的(de)沖(chong)孔(kong)壓(ya)(ya)力(li)機和拔(ba)(ba)管(guan)壓(ya)(ya)力(li)機，艾(ai)哈德工藝可用(yong)于壓(ya)(ya)力(li)容器和大直徑(jing)厚壁(bi)管(guan)的(de)生產，其尺(chi)寸為內(nei)徑(jing)1m,長度8m。


 頂管工藝的(de)特征是：“惰輥連(lian)軋”，軋制功率來自與工字梁（一(yi)(yi)般稱為大(da)齒(chi)條(tiao)，即在工字梁上(shang)、下兩面所(suo)嵌的(de)近百塊齒(chi)板(ban)）端部相連(lian)的(de)推(tui)桿，推(tui)桿的(de)頭部和芯棒(bang)后端的(de)孔穴(xue)相配(pei)合，以(yi)便施以(yi)向(xiang)前(qian)的(de)頂推(tui)力，推(tui)桿前(qian)進到一(yi)(yi)定位置時，芯棒(bang)和管件繼續(xu)向(xiang)前(qian)，推(tui)桿則后退，與芯棒(bang)脫開。因此(ci)沖孔坯的(de)一(yi)(yi)端必須封閉(bi)，成為杯狀體(ti)，其底部（即杯底）承受來自芯棒(bang)的(de)頂推(tui)力，以(yi)使空心坯通過各孔型延伸成管，這(zhe)(zhe)個杯底，最后被鋸掉，杯底約重3.5~4.5kg,這(zhe)(zhe)是這(zhe)(zhe)種工藝的(de)一(yi)(yi)大(da)缺點(dian)，對收(shou)得率有不(bu)良影響(xiang)。