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(bu)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)(ya)輥(gun)是圓柱體或具(ju)(ju)有不(bu)變的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)直徑，在被咬(yao)住的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)具(ju)(ju)有較(jiao)小直徑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)坯(pi)部(bu)(bu)分(fen)和(he)具(ju)(ju)有較(jiao)大直徑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)(bu)分(fen)相比，有必(bi)要(yao)施以(yi)較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)回轉(zhuan)速度，這(zhe)就會產生(sheng)(sheng)管(guan)(guan)坯(pi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)扭(niu)變，采用如圖所示的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)錐形輥(gun)，軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)絕不(bu)會使不(bu)銹鋼管(guan)(guan)坯(pi)產生(sheng)(sheng)扭(niu)變，而且在軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)和(he)管(guan)(guan)坯(pi)之間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)收(shou)(shou)縮(suo)表面不(bu)產生(sheng)(sheng)滑移，在孔(kong)型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)收(shou)(shou)斂側(ce)會產生(sheng)(sheng)管(guan)(guan)坯(pi)直徑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)逐漸(jian)減縮(suo)，可以(yi)看(kan)到軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)直徑也以(yi)和(he)管(guan)(guan)坯(pi)直徑減縮(suo)相同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)比例(li)逐漸(jian)減小，管(guan)(guan)坯(pi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)較(jiao)大直徑部(bu)(bu)分(fen)被軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)較(jiao)大直徑部(bu)(bu)分(fen)咬(yao)住，而管(guan)(guan)坯(pi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)較(jiao)小直徑部(bu)(bu)分(fen)被軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)比例(li)地縮(suo)減的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)直徑部(bu)(bu)分(fen)咬(yao)住，因(yin)此被軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)咬(yao)住的(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)都具(ju)(ju)有絕對相同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一致(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)旋轉(zhuan)速度。這(zhe)是我認為(wei)我發明中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)最重要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征，這(zhe)是由于(yu)兩個軋(ya)(ya)(ya)輥(gun)和(he)工件表面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)軸線(xian)向孔(kong)型軸線(xian)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一個共同點收(shou)(shou)斂的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)緣故(gu)。
Stiefel 在專利說明書中這樣寫道(dao)：“如圖26-1所示的(de)軋輥對工件D施加回轉運動，至于將管坯推(tui)(tui)向、推(tui)(tui)過穿孔頂頭則是(shi)由液壓柱(zhu)塞E或(huo)其他方法(fa)完成(cheng)的(de)”。
實際(ji)上，完全按上述方(fang)式設計的(de)(de)穿孔機從(cong)未建造過，此(ci)外，發明(ming)者提出用同樣(yang)的(de)(de)錐(zhui)形輥，但其(qi)布(bu)置方(fang)式如下所(suo)述：
“在下一個示(shi)意圖中（即本書的圖26-2)相(xiang)對于軋制中心線，軋輥以(yi)相(xiang)反方向傾斜以(yi)致軋輥本身能使(shi)管坯(pi)產生(sheng)前進運動(dong)而不(bu)用借助于液(ye)壓柱(zhu)塞或其他機械(xie)設備使(shi)管坯(pi)通過(guo)軋輥孔(kong)型，并越過(guo)頂(ding)頭”。
這(zhe)是斜軋(ya)，這(zhe)種(zhong)裝置能使工件向前喂入。
關于他何時對錐輥(gun)式穿孔機(ji)進行構思，曾(ceng)經做過什么試驗以證實其理(li)論(lun)的正確，均缺乏(fa)證據(ju)。但(dan)是他獲(huo)得了專利(li)，建造了軋(ya)機(ji)而且軋(ya)機(ji)工作得很(hen)好(hao)。
一、關于(yu)不銹鋼管錐輥式穿孔機的試驗
20世紀20年代初賓(bin)州 Beaver Falls 的(de)(de) Babcock & Wilco Tube公(gong)司（廠）在(zai)5年的(de)(de)時間內(nei)(nei)進(jin)行(xing)了一(yi)系列(lie)的(de)(de)試驗(yan)以(yi)決定該(gai)廠應建立怎么樣的(de)(de)最好的(de)(de)穿(chuan)孔機。試驗(yan)軋(ya)機是一(yi)臺小型軋(ya)機，其軋(ya)輥(gun)軸可以(yi)在(zai)水平(ping)或垂直(zhi)平(ping)面(mian)內(nei)(nei)調整，通過試驗(yan)，發現錐(zhui)角(jiao)為60°的(de)(de)錐(zhui)輥(gun)式穿(chuan)孔機各有下(xia)列(lie)優點：
1. 對穿(chuan)孔單位體積(ji)的(de)金屬來說，所(suo)需馬力最小(xiao)；
2. 穿孔坯表面光潔、壁厚均勻；
3. 不(bu)像(xiang)一般斜軋穿孔機那樣，對(dui)管坯鋼種的要求并不(bu)那么(me)嚴格；
4. 對穿孔(kong)機(ji)軋(ya)輥(gun)和穿孔(kong)坯來說(shuo)，可以更好地(di)接近理想的表面(mian)速度(du)關(guan)系。
而1897年(nian)在(zai)沒有進(jin)行(xing)任何試驗的(de)條(tiao)件下，Stiefel 將錐輥式穿孔最佳(jia)錐角設想(xiang)為56°30”，和20世(shi)紀80年(nian)代初(chu) Mannesmann公司在(zai)Roth廠安裝的(de)錐輥式穿孔機采用的(de)2y=55.2°,相差不遠。
二、不銹鋼管(guan)錐輥(gun)式穿孔機(ji)的復興(xing)
基于在狄賽(sai)爾穿(chuan)孔機實際生產中(zhong)所取得的(de)(de)經驗，在20世紀70年代末(mo)期對穿(chuan)孔工藝進行了旨在提高延伸率(lv)、利用擴(kuo)徑效應生產薄(bo)壁不(bu)銹鋼管穿(chuan)孔坯以及(ji)穿(chuan)軋(ya)高合金管等方面的(de)(de)研究。
從理論(lun)上講，生產薄壁穿(chuan)孔坯及穿(chuan)軋(ya)(ya)(ya)高合金(jin)管可(ke)由錐(zhui)輥式(shi)(shi)(shi)穿(chuan)孔工(gong)藝過程優越的金(jin)屬變形條件而(er)實現；從設(she)計的角(jiao)度來看，則力求在穿(chuan)軋(ya)(ya)(ya)碳(tan)素鋼(gang)管坯時(shi)使穿(chuan)孔坯接近熱(re)軋(ya)(ya)(ya)成品管的尺寸，即D/S值為20~30。這種穿(chuan)孔工(gong)藝復興的標志是80年代(dai)初(chu)兩臺錐(zhui)輥式(shi)(shi)(shi)穿(chuan)孔機投入生產，1981年拉特(te)鋼(gang)管廠在Φ273.0mm自動軋(ya)(ya)(ya)管機組中采(cai)(cai)用(yong)錐(zhui)輥式(shi)(shi)(shi)穿(chuan)孔機以取代(dai)串列(lie)布(bu)置的兩臺斯蒂弗爾穿(chuan)孔機。接著，1982年住友(you)海(hai)南(nan)鋼(gang)管廠的Φ114.3mm連續軋(ya)(ya)(ya)管機中也采(cai)(cai)用(yong)錐(zhui)輥式(shi)(shi)(shi)穿(chuan)孔機。這兩臺穿(chuan)孔機的主要技術特(te)征列(lie)于表26-1。
拉(la)特不銹(xiu)鋼(gang)管廠(chang)錐輥式(shi)穿孔(kong)機在實(shi)際(ji)運(yun)行中有兩點經(jing)驗值得一提：
1. 延伸率可(ke)達6:1,能生產長度為14m,D/S≤30的薄壁穿孔坯；
2. 采用適(shi)當的(de)孔型設計，穿軋薄壁穿孔坯時擴(kuo)徑率(lv)要高達40%,擴(kuo)徑量達100mm.
三、不(bu)銹鋼管錐輥式穿(chuan)孔機的優點
不銹鋼管錐(zhui)輥式穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)機是一種(zhong)古老的穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)工藝(yi)，在20世紀80年(nian)代初期，軋輥水平布置(zhi)的錐(zhui)輥式穿(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)機得到了復(fu)興，其工藝(yi)具(ju)有(you)以(yi)下優點：
1. 較高的伸長率；
2. 在穿孔坯(pi)尺寸方面具有較大的(de)靈活性；
3. 能穿軋高合金鋼。
由于(yu)軋輥垂直(zhi)布置的錐輥式(shi)穿(chuan)(chuan)孔機(ji)兼有錐輥式(shi)穿(chuan)(chuan)孔工(gong)藝技術(shu)優點和狄賽(sai)爾穿(chuan)(chuan)孔機(ji)的機(ji)械設(she)計優點，它的出現將(jiang)穿(chuan)(chuan)孔工(gong)藝技術(shu)的發展推(tui)向了一個新的階段。
由(you)于軋(ya)輥垂(chui)直布置的(de)錐輥式穿(chuan)孔機所生產的(de)穿(chuan)孔坯(pi)尺寸接近熱(re)軋(ya)成品管(guan)(guan)，故當生產較小(xiao)口徑(jing)的(de)成品管(guan)(guan)時(shi)，這(zhe)種穿(chuan)孔機可(ke)與(yu)張力(li)減徑(jing)機聯(lian)用，不設置軋(ya)管(guan)(guan)機即可(ke)生產熱(re)軋(ya)成品管(guan)(guan)。南非TOSA鋼管(guan)(guan)廠采用的(de)就是這(zhe)種工(gong)藝。
南非 TOSA不銹鋼(gang)管廠(chang)開始用它進行(xing)CPS二階段軋(ya)管工藝試驗，后來又和(he)MINI-MPM軋(ya)機(ji)配套，而(er)MINI-MPM僅采用4個機(ji)架(jia)。這種錐輥式穿孔(kong)機(ji)具有穿孔(kong)薄壁空心(xin)坯的能力，可(ke)稱之為近(jin)終形穿孔(kong)工藝設備。
美國(guo)Fairfield 不銹(xiu)鋼管廠于1999年6月(yue)進行技術改(gai)造(zao)時采用這種錐輥式穿孔(kong)機以取代壓力(li)穿孔(kong)機（PPM)和(he)延伸(shen)機，改(gai)造(zao)后生產效率和(he)軋線操作水(shui)平大大提高。
