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銹鋼管的事情”；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建立不銹鋼管(guan)廠，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。


 艾哈德于1891年(nian)發明方坯(pi)(pi)沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)工藝(yi)，以繞過(guo)斜軋穿孔(kong)工藝(yi)，沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)坯(pi)(pi)通過(guo)拔管加以延伸，制成無縫鋼管，圖6-1示出在水(shui)壓(ya)沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)機上的(de)變形(xing)過(guo)程，將(jiang)加熱至軋制溫度的(de)方坯(pi)(pi)放在水(shui)壓(ya)沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)機的(de)圓形(xing)沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)模中(zhong)，沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)模的(de)內徑(jing)比方坯(pi)(pi)的(de)對(dui)角線大(da)幾(ji)毫(hao)米(mi)，沖(chong)(chong)(chong)頭在沖(chong)(chong)(chong)模中(zhong)對(dui)方坯(pi)(pi)沖(chong)(chong)(chong)壓(ya)出一個孔(kong)，并且(qie)使金屬將(jiang)圓形(xing)沖(chong)(chong)(chong)模和方坯(pi)(pi)截面(mian)之間的(de)空隙充滿，這一空隙的(de)面(mian)積(ji)均等于沖(chong)(chong)(chong)孔(kong)頭的(de)截面(mian)積(ji)（參見(jian)圖6-1)。


圖 6-1.jpg


 在沖(chong)(chong)孔(kong)過(guo)程終(zhong)結時(shi)，在沖(chong)(chong)孔(kong)模內(nei)留(liu)有具有一(yi)(yi)定厚(hou)度的(de)沖(chong)(chong)孔(kong)坯(pi)杯底，形成一(yi)(yi)個(ge)厚(hou)壁的(de)底部封閉(bi)的(de)筒(tong)狀沖(chong)(chong)孔(kong)坯(pi)，在水壓(ya)機(ji)上可生產(chan)φ50~350mm 鋼(gang)管所(suo)需的(de)空心(xin)坯(pi)或杯狀體，這種穿孔(kong)工藝的(de)一(yi)(yi)個(ge)極限值是L/D≤7(D為(wei)空心(xin)坯(pi)的(de)內(nei)徑；L為(wei)空心(xin)坯(pi)的(de)長(chang)度）。


 最(zui)原始的(de)(de) Ehrhardt 工(gong)藝是：沖孔坯在式壓(ya)力(li)(li)機(ji)中延伸拔制，推桿插入沖孔坯后將后者推向并通過拔管環，拔管模的(de)(de)內徑和沖孔坯延伸后的(de)(de)外徑相(xiang)等。采用現代化的(de)(de)沖孔壓(ya)力(li)(li)機(ji)和拔管壓(ya)力(li)(li)機(ji)，艾哈(ha)德工(gong)藝可用于(yu)壓(ya)力(li)(li)容器(qi)和大直徑厚壁管的(de)(de)生產，其尺寸為內徑1m,長度(du)8m。


 頂(ding)管(guan)(guan)(guan)工(gong)藝(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)特征是：“惰輥連(lian)軋”，軋制功率來(lai)自(zi)與工(gong)字(zi)梁（一(yi)般稱為大齒(chi)條(tiao)，即在工(gong)字(zi)梁上、下(xia)兩面所嵌的(de)(de)(de)(de)(de)近百塊齒(chi)板）端部(bu)相連(lian)的(de)(de)(de)(de)(de)推(tui)桿，推(tui)桿的(de)(de)(de)(de)(de)頭部(bu)和芯(xin)棒后端的(de)(de)(de)(de)(de)孔穴相配合(he)，以便施(shi)以向(xiang)前的(de)(de)(de)(de)(de)頂(ding)推(tui)力，推(tui)桿前進(jin)到(dao)一(yi)定位(wei)置時(shi)，芯(xin)棒和管(guan)(guan)(guan)件繼續向(xiang)前，推(tui)桿則(ze)后退，與芯(xin)棒脫開。因此沖(chong)孔坯(pi)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)端必須封閉，成為杯(bei)狀體，其底(di)部(bu)（即杯(bei)底(di)）承受(shou)來(lai)自(zi)芯(xin)棒的(de)(de)(de)(de)(de)頂(ding)推(tui)力，以使空心坯(pi)通過各孔型延伸成管(guan)(guan)(guan)，這個杯(bei)底(di)，最后被鋸掉，杯(bei)底(di)約(yue)重(zhong)3.5~4.5kg,這是這種工(gong)藝(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)大缺點(dian)，對(dui)收得率有不良影(ying)響。