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(ru)軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)(gun)是(shi)(shi)圓(yuan)柱體(ti)或具有(you)不變(bian)的(de)(de)(de)(de)直(zhi)徑(jing)(jing)(jing)，在(zai)被(bei)咬住的(de)(de)(de)(de)具有(you)較小(xiao)直(zhi)徑(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)坯(pi)部(bu)分(fen)和(he)具有(you)較大(da)(da)直(zhi)徑(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)部(bu)分(fen)相比(bi)，有(you)必要(yao)施以較高的(de)(de)(de)(de)回(hui)轉速(su)度(du)，這(zhe)(zhe)就會(hui)產(chan)生管(guan)(guan)(guan)坯(pi)的(de)(de)(de)(de)扭變(bian)，采用如(ru)圖(tu)所(suo)示的(de)(de)(de)(de)錐形輥(gun)(gun)(gun)，軋(ya)(ya)制(zhi)絕(jue)不會(hui)使不銹鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)坯(pi)產(chan)生扭變(bian)，而且在(zai)軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)(gun)和(he)管(guan)(guan)(guan)坯(pi)之間的(de)(de)(de)(de)收縮表(biao)面不產(chan)生滑(hua)移，在(zai)孔(kong)型(xing)的(de)(de)(de)(de)收斂(lian)側會(hui)產(chan)生管(guan)(guan)(guan)坯(pi)直(zhi)徑(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)逐漸減縮，可(ke)以看到(dao)軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)(gun)直(zhi)徑(jing)(jing)(jing)也以和(he)管(guan)(guan)(guan)坯(pi)直(zhi)徑(jing)(jing)(jing)減縮相同(tong)的(de)(de)(de)(de)比(bi)例(li)逐漸減小(xiao)，管(guan)(guan)(guan)坯(pi)的(de)(de)(de)(de)較大(da)(da)直(zhi)徑(jing)(jing)(jing)部(bu)分(fen)被(bei)軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)(gun)的(de)(de)(de)(de)較大(da)(da)直(zhi)徑(jing)(jing)(jing)部(bu)分(fen)咬住，而管(guan)(guan)(guan)坯(pi)的(de)(de)(de)(de)較小(xiao)直(zhi)徑(jing)(jing)(jing)部(bu)分(fen)被(bei)軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)(gun)比(bi)例(li)地縮減的(de)(de)(de)(de)直(zhi)徑(jing)(jing)(jing)部(bu)分(fen)咬住，因此(ci)被(bei)軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)(gun)咬住的(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)坯(pi)的(de)(de)(de)(de)每部(bu)分(fen)都具有(you)絕(jue)對相同(tong)的(de)(de)(de)(de)一致的(de)(de)(de)(de)旋(xuan)轉速(su)度(du)。這(zhe)(zhe)是(shi)(shi)我認為我發明中的(de)(de)(de)(de)最重要(yao)的(de)(de)(de)(de)特征(zheng)，這(zhe)(zhe)是(shi)(shi)由于(yu)兩個軋(ya)(ya)輥(gun)(gun)(gun)和(he)工件表(biao)面的(de)(de)(de)(de)軸(zhou)線向孔(kong)型(xing)軸(zhou)線上的(de)(de)(de)(de)一個共同(tong)點收斂(lian)的(de)(de)(de)(de)緣(yuan)故。
Stiefel 在專(zhuan)利(li)說明書中這(zhe)樣寫道：“如圖26-1所示的(de)軋輥對工件D施加(jia)回轉運動，至于將管(guan)坯推(tui)向(xiang)、推(tui)過穿(chuan)孔頂頭則是(shi)由液壓柱塞E或其他方法完成的(de)”。
實際上，完(wan)全按上述方式設計(ji)的穿孔(kong)機從(cong)未建(jian)造過(guo)，此外，發明者提(ti)出(chu)用同樣的錐形(xing)輥，但其布置方式如下所(suo)述：
“在下一(yi)個示意圖中（即本(ben)書的圖26-2)相對(dui)于(yu)軋制中心(xin)線，軋輥(gun)(gun)以相反(fan)方向傾斜以致軋輥(gun)(gun)本(ben)身能(neng)使管坯(pi)產生前進(jin)運(yun)動而(er)不用借助(zhu)于(yu)液壓(ya)柱塞或其(qi)他機(ji)械設(she)備使管坯(pi)通過(guo)軋輥(gun)(gun)孔(kong)型(xing)，并越過(guo)頂頭”。
這(zhe)(zhe)是斜(xie)軋(ya)，這(zhe)(zhe)種(zhong)裝置能使(shi)工件向前喂入。
關于他何(he)時對錐輥式穿孔(kong)機(ji)進行構(gou)思，曾經做過什(shen)么試驗以證(zheng)實其理(li)論的正(zheng)確，均缺乏證(zheng)據。但(dan)是他獲得(de)了專(zhuan)利，建造了軋機(ji)而且軋機(ji)工作得(de)很好。
一、關(guan)于不銹鋼管錐輥式穿孔機的(de)試驗
20世紀20年代(dai)初賓(bin)州 Beaver Falls 的(de)(de) Babcock & Wilco Tube公司（廠）在(zai)5年的(de)(de)時間(jian)內(nei)進行了一系列的(de)(de)試驗(yan)以(yi)決定該(gai)廠應建立(li)怎(zen)么樣的(de)(de)最好的(de)(de)穿(chuan)孔機(ji)。試驗(yan)軋機(ji)是一臺小型軋機(ji)，其軋輥(gun)軸可以(yi)在(zai)水(shui)平(ping)或(huo)垂直平(ping)面(mian)內(nei)調整(zheng)，通過(guo)試驗(yan)，發(fa)現錐角(jiao)為60°的(de)(de)錐輥(gun)式穿(chuan)孔機(ji)各有下列優(you)點：
1. 對穿孔單位體積的金屬來說(shuo)，所需馬力最小；
2. 穿孔坯表面光潔、壁厚(hou)均勻；
3. 不像一般(ban)斜軋穿孔機那樣(yang)，對管坯鋼種(zhong)的要求并不那么嚴(yan)格；
4. 對(dui)穿孔機軋輥和(he)穿孔坯(pi)來說(shuo)，可(ke)以更好地接近理想的表面速度關(guan)系。
而(er)1897年(nian)在(zai)沒有進行任何試驗的(de)條件下，Stiefel 將錐(zhui)(zhui)輥(gun)式(shi)穿孔(kong)最佳(jia)錐(zhui)(zhui)角(jiao)設想為56°30”，和(he)20世(shi)紀(ji)80年(nian)代初 Mannesmann公司在(zai)Roth廠安裝的(de)錐(zhui)(zhui)輥(gun)式(shi)穿孔(kong)機采用的(de)2y=55.2°,相差不遠。
二、不銹鋼管錐(zhui)輥式穿孔機的復興(xing)
基于在狄賽爾(er)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)機實(shi)際生(sheng)產(chan)中所取得的經驗(yan)，在20世紀70年(nian)代末(mo)期(qi)對穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)工藝(yi)進(jin)行了旨(zhi)在提高延伸率、利用擴徑效應生(sheng)產(chan)薄(bo)壁不銹鋼管(guan)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)坯以及(ji)穿(chuan)(chuan)軋高合(he)金管(guan)等方面的研究。
從理論(lun)上講，生產(chan)薄(bo)壁穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)坯(pi)及穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)軋(ya)(ya)高合(he)金管(guan)(guan)(guan)可(ke)由錐輥(gun)(gun)式穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)工藝(yi)過程優越(yue)的金屬變形條件(jian)而(er)實(shi)現；從設計的角(jiao)度來看，則力求在穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)軋(ya)(ya)碳素鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)坯(pi)時使穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)坯(pi)接近熱軋(ya)(ya)成品管(guan)(guan)(guan)的尺寸，即D/S值為20~30。這(zhe)種穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)工藝(yi)復(fu)興的標志是80年(nian)代初兩臺錐輥(gun)(gun)式穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)機(ji)投入生產(chan)，1981年(nian)拉特鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)廠在Φ273.0mm自(zi)動軋(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)組中(zhong)(zhong)采用(yong)錐輥(gun)(gun)式穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)機(ji)以取代串列布置的兩臺斯蒂弗爾穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)機(ji)。接著(zhu)，1982年(nian)住友(you)海南(nan)鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)廠的Φ114.3mm連續軋(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)機(ji)中(zhong)(zhong)也采用(yong)錐輥(gun)(gun)式穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)機(ji)。這(zhe)兩臺穿(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)機(ji)的主要技術特征列于(yu)表26-1。
拉特不銹鋼管廠錐輥式穿孔機在實際運行中有兩點(dian)經(jing)驗值得(de)一提：
1. 延伸率可達(da)6:1,能(neng)生產長度為(wei)14m,D/S≤30的薄壁穿孔坯；
2. 采用(yong)適當的(de)孔(kong)型設計，穿軋薄壁(bi)穿孔(kong)坯時擴徑率要高達40%,擴徑量達100mm.
三、不銹鋼管錐輥式穿孔機的優(you)點
不銹鋼管(guan)錐輥式穿孔(kong)機是一種古老的穿孔(kong)工藝，在(zai)20世紀80年代初(chu)期，軋(ya)輥水(shui)平布(bu)置的錐輥式穿孔(kong)機得到了復(fu)興，其(qi)工藝具有(you)以下優點：
1. 較高的伸長率；
2. 在穿孔(kong)坯尺寸方面具(ju)有較(jiao)大的靈活性；
3. 能穿軋高合金(jin)鋼。
由于軋輥(gun)垂(chui)直布(bu)置的(de)(de)錐輥(gun)式穿(chuan)孔(kong)機(ji)兼有錐輥(gun)式穿(chuan)孔(kong)工(gong)藝技術(shu)優(you)點(dian)和狄賽爾穿(chuan)孔(kong)機(ji)的(de)(de)機(ji)械設計優(you)點(dian)，它(ta)的(de)(de)出現將穿(chuan)孔(kong)工(gong)藝技術(shu)的(de)(de)發(fa)展推向了一(yi)個(ge)新的(de)(de)階(jie)段(duan)。
由于(yu)軋輥(gun)垂直布置的錐輥(gun)式穿孔(kong)機(ji)(ji)所(suo)生產的穿孔(kong)坯尺寸接近熱(re)軋成(cheng)品(pin)(pin)管(guan)，故(gu)當(dang)生產較小口(kou)徑的成(cheng)品(pin)(pin)管(guan)時，這(zhe)種穿孔(kong)機(ji)(ji)可(ke)與張力減徑機(ji)(ji)聯用，不設置軋管(guan)機(ji)(ji)即(ji)可(ke)生產熱(re)軋成(cheng)品(pin)(pin)管(guan)。南非TOSA鋼管(guan)廠采用的就(jiu)是(shi)這(zhe)種工(gong)藝。
南非 TOSA不銹(xiu)鋼管廠開始(shi)用它進行CPS二階段軋管工藝試驗，后來(lai)又和MINI-MPM軋機(ji)配套，而(er)MINI-MPM僅采(cai)用4個機(ji)架。這種錐輥式穿孔機(ji)具有穿孔薄壁空心坯的能(neng)力，可稱(cheng)之為近終形穿孔工藝設(she)備。
美國Fairfield 不(bu)銹(xiu)鋼管廠于1999年6月(yue)進行技術改造時采用這種錐輥式(shi)穿(chuan)孔機以取代壓力(li)穿(chuan)孔機（PPM)和延伸機，改造后生產效(xiao)率和軋線操(cao)作水(shui)平大大提(ti)高。
