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銹鋼(gang)管(guan)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(ru)軋(ya)(ya)輥是圓柱體或(huo)具有(you)(you)(you)不變(bian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)直(zhi)(zhi)徑(jing)，在被(bei)(bei)咬(yao)住(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)具有(you)(you)(you)較小(xiao)直(zhi)(zhi)徑(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)坯(pi)部(bu)(bu)分和(he)(he)具有(you)(you)(you)較大直(zhi)(zhi)徑(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)(bu)分相比(bi)，有(you)(you)(you)必(bi)要施以(yi)較高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)回轉速度，這(zhe)(zhe)就(jiu)會產生(sheng)管(guan)(guan)坯(pi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)扭變(bian)，采用如(ru)圖所示的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)錐形輥，軋(ya)(ya)制絕不會使不銹鋼管(guan)(guan)坯(pi)產生(sheng)扭變(bian)，而且在軋(ya)(ya)輥和(he)(he)管(guan)(guan)坯(pi)之間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)收縮(suo)(suo)表(biao)面不產生(sheng)滑移，在孔型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)收斂(lian)(lian)側會產生(sheng)管(guan)(guan)坯(pi)直(zhi)(zhi)徑(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)逐漸減縮(suo)(suo)，可以(yi)看到軋(ya)(ya)輥直(zhi)(zhi)徑(jing)也以(yi)和(he)(he)管(guan)(guan)坯(pi)直(zhi)(zhi)徑(jing)減縮(suo)(suo)相同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)例逐漸減小(xiao)，管(guan)(guan)坯(pi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)較大直(zhi)(zhi)徑(jing)部(bu)(bu)分被(bei)(bei)軋(ya)(ya)輥的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)較大直(zhi)(zhi)徑(jing)部(bu)(bu)分咬(yao)住(zhu)，而管(guan)(guan)坯(pi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)較小(xiao)直(zhi)(zhi)徑(jing)部(bu)(bu)分被(bei)(bei)軋(ya)(ya)輥比(bi)例地縮(suo)(suo)減的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)直(zhi)(zhi)徑(jing)部(bu)(bu)分咬(yao)住(zhu)，因此(ci)被(bei)(bei)軋(ya)(ya)輥咬(yao)住(zhu)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)分都(dou)具有(you)(you)(you)絕對相同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)致的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)旋(xuan)轉速度。這(zhe)(zhe)是我認為我發明中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)最重要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征，這(zhe)(zhe)是由于兩個(ge)軋(ya)(ya)輥和(he)(he)工件表(biao)面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)軸(zhou)線向孔型(xing)軸(zhou)線上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)個(ge)共同點收斂(lian)(lian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)緣故(gu)。
Stiefel 在專(zhuan)利說(shuo)明書中這樣(yang)寫道：“如圖26-1所示的軋輥對工件D施(shi)加回轉運動，至于將管(guan)坯(pi)推向、推過穿孔頂(ding)頭則是由液壓柱塞E或其(qi)他方法完成(cheng)的”。
實際上(shang)，完全按上(shang)述方式設計的穿孔機從(cong)未建造過，此外，發(fa)明(ming)者提出用(yong)同(tong)樣的錐形輥(gun)，但其布置方式如下所述：
“在下一個(ge)示意圖中（即本(ben)(ben)書的(de)圖26-2)相對(dui)于(yu)軋(ya)(ya)制中心(xin)線，軋(ya)(ya)輥(gun)以相反(fan)方(fang)向傾斜以致軋(ya)(ya)輥(gun)本(ben)(ben)身能使管坯產生前進運(yun)動而不用借助(zhu)于(yu)液(ye)壓柱塞或其他機械設(she)備使管坯通(tong)過(guo)軋(ya)(ya)輥(gun)孔型，并越過(guo)頂頭”。
這是斜軋，這種裝(zhuang)置能使工件向前(qian)喂入(ru)。
關于他何(he)時(shi)對錐(zhui)輥(gun)式穿孔機進行構思，曾(ceng)經做(zuo)過(guo)什么(me)試驗(yan)以證實其(qi)理論的正(zheng)確，均(jun)缺乏證據。但(dan)是(shi)他獲得(de)了專利，建(jian)造了軋機而且軋機工作得(de)很好。
一(yi)、關(guan)于不銹鋼管錐輥式穿孔機的(de)試驗
20世紀20年代初賓(bin)州 Beaver Falls 的(de)(de) Babcock & Wilco Tube公(gong)司（廠(chang)）在5年的(de)(de)時間(jian)內進行(xing)了(le)一系列(lie)(lie)的(de)(de)試驗以(yi)決定該廠(chang)應建(jian)立怎么樣的(de)(de)最好的(de)(de)穿(chuan)孔機(ji)。試驗軋機(ji)是(shi)一臺小型(xing)軋機(ji)，其軋輥軸(zhou)可以(yi)在水平或垂直平面內調整，通過(guo)試驗，發現錐角為(wei)60°的(de)(de)錐輥式穿(chuan)孔機(ji)各有下列(lie)(lie)優點(dian)：
1. 對(dui)穿孔單位體積的(de)金屬來說，所需(xu)馬(ma)力最小(xiao)；
2. 穿孔坯表(biao)面光潔、壁厚均勻(yun)；
3. 不像一般斜軋(ya)穿孔機那樣，對管坯(pi)鋼種的要(yao)求并不那么嚴格；
4. 對穿孔(kong)機軋輥和穿孔(kong)坯來說，可以更(geng)好地接近理(li)想的表(biao)面速度(du)關系。
而1897年在沒有(you)進(jin)行任(ren)何試(shi)驗的(de)(de)條件下(xia)，Stiefel 將錐輥式(shi)穿孔最佳錐角設(she)想為56°30”，和20世紀80年代初 Mannesmann公(gong)司在Roth廠安裝的(de)(de)錐輥式(shi)穿孔機采(cai)用的(de)(de)2y=55.2°,相差(cha)不(bu)遠(yuan)。
二、不銹鋼管錐輥式穿(chuan)孔(kong)機的(de)復興
基于在(zai)狄賽爾穿孔機(ji)實際生(sheng)產中所取得(de)的經驗，在(zai)20世(shi)紀(ji)70年代末期對穿孔工藝進(jin)行了旨在(zai)提(ti)高延伸率、利用擴徑(jing)效應生(sheng)產薄壁不銹鋼管穿孔坯(pi)以及穿軋(ya)高合金管等(deng)方面的研(yan)究。
從理論上講，生產(chan)薄壁穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)坯及穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)軋(ya)高(gao)合金(jin)管(guan)(guan)(guan)(guan)可(ke)由錐輥(gun)式穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)工藝(yi)過程優越的(de)(de)金(jin)屬變形(xing)條(tiao)件而實現；從設計的(de)(de)角度來(lai)看(kan)，則力求在穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)軋(ya)碳(tan)素鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)坯時(shi)使穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)坯接(jie)近熱軋(ya)成(cheng)品管(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)(de)尺寸，即D/S值為(wei)20~30。這種穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)工藝(yi)復興的(de)(de)標志是80年(nian)代(dai)初(chu)兩(liang)臺錐輥(gun)式穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)機(ji)(ji)投入生產(chan)，1981年(nian)拉特鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)廠在Φ273.0mm自(zi)動(dong)軋(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)組中采用(yong)錐輥(gun)式穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)機(ji)(ji)以(yi)取代(dai)串(chuan)列布置的(de)(de)兩(liang)臺斯蒂弗爾穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)機(ji)(ji)。接(jie)著，1982年(nian)住友(you)海南(nan)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)廠的(de)(de)Φ114.3mm連(lian)續軋(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)中也(ye)采用(yong)錐輥(gun)式穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)機(ji)(ji)。這兩(liang)臺穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)機(ji)(ji)的(de)(de)主要技(ji)術特征(zheng)列于表26-1。
拉(la)特(te)不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)廠錐輥式穿孔機(ji)在實際運行中有兩點經驗值得一提：
1. 延伸率(lv)可達(da)6:1,能生產長度為14m,D/S≤30的薄壁(bi)穿(chuan)孔坯；
2. 采用適當(dang)的孔(kong)型(xing)設(she)計(ji)，穿(chuan)(chuan)軋薄壁穿(chuan)(chuan)孔(kong)坯時擴(kuo)徑率要高達40%,擴(kuo)徑量達100mm.
三(san)、不(bu)銹鋼管錐輥式穿孔機(ji)的優點
不銹(xiu)鋼管錐輥式穿孔機(ji)是一(yi)種古(gu)老的穿孔工藝(yi)，在20世(shi)紀80年代初期(qi)，軋輥水(shui)平布置的錐輥式穿孔機(ji)得(de)到了復興，其工藝(yi)具有以下優(you)點：
1. 較(jiao)高的伸(shen)長率(lv)；
2. 在穿孔(kong)坯尺寸方面具有較大的靈(ling)活(huo)性(xing)；
3. 能穿(chuan)軋(ya)高合金鋼(gang)。
由于軋輥垂(chui)直布置的錐輥式穿孔機(ji)兼有(you)錐輥式穿孔工藝(yi)技術優點和狄賽爾穿孔機(ji)的機(ji)械(xie)設計優點，它的出現將穿孔工藝(yi)技術的發展推(tui)向了一個新的階段。
由(you)于軋(ya)輥垂直(zhi)布置(zhi)的(de)(de)錐(zhui)輥式穿孔機(ji)所生產的(de)(de)穿孔坯(pi)尺寸接近熱軋(ya)成(cheng)品(pin)管(guan)(guan)，故當生產較小口徑(jing)的(de)(de)成(cheng)品(pin)管(guan)(guan)時，這種穿孔機(ji)可與張力減徑(jing)機(ji)聯用(yong)，不設置(zhi)軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)即可生產熱軋(ya)成(cheng)品(pin)管(guan)(guan)。南非TOSA鋼管(guan)(guan)廠采(cai)用(yong)的(de)(de)就是(shi)這種工藝(yi)。
南非 TOSA不銹鋼管廠開始(shi)用它進行CPS二階段軋(ya)管工藝(yi)試驗，后(hou)來又(you)和MINI-MPM軋(ya)機(ji)(ji)配(pei)套，而MINI-MPM僅采用4個機(ji)(ji)架(jia)。這(zhe)種錐輥式(shi)穿孔機(ji)(ji)具有穿孔薄壁空(kong)心坯的能力，可稱之為近終形穿孔工藝(yi)設備。
美國Fairfield 不銹鋼管廠于1999年6月進行技術改造時采用這種錐輥式穿(chuan)孔(kong)機(ji)(ji)以取代壓(ya)力(li)穿(chuan)孔(kong)機(ji)(ji)（PPM)和延伸機(ji)(ji)，改造后生產效率和軋(ya)線操(cao)作水平大大提高。
