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(gang)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(gang)管廠，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(yu)1891年發明方坯(pi)沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)工藝，以繞過斜軋穿孔(kong)(kong)工藝，沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)坯(pi)通過拔管(guan)加(jia)以延(yan)伸，制成(cheng)無縫鋼管(guan)，圖6-1示出在(zai)水壓(ya)沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)機上的(de)(de)(de)變形(xing)(xing)過程，將加(jia)熱至軋制溫度的(de)(de)(de)方坯(pi)放(fang)在(zai)水壓(ya)沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)機的(de)(de)(de)圓形(xing)(xing)沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)模(mo)中，沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)模(mo)的(de)(de)(de)內徑比方坯(pi)的(de)(de)(de)對角線(xian)大幾毫(hao)米，沖(chong)(chong)頭(tou)(tou)在(zai)沖(chong)(chong)模(mo)中對方坯(pi)沖(chong)(chong)壓(ya)出一個(ge)孔(kong)(kong)，并且使金屬將圓形(xing)(xing)沖(chong)(chong)模(mo)和方坯(pi)截面之間的(de)(de)(de)空隙充滿，這一空隙的(de)(de)(de)面積(ji)均等于(yu)沖(chong)(chong)孔(kong)(kong)頭(tou)(tou)的(de)(de)(de)截面積(ji)（參見(jian)圖6-1)。


圖 6-1.jpg


 在(zai)沖孔(kong)過程終結時，在(zai)沖孔(kong)模(mo)內(nei)留(liu)有具有一(yi)定(ding)厚度的(de)(de)沖孔(kong)坯(pi)(pi)杯(bei)底(di)，形成一(yi)個厚壁的(de)(de)底(di)部封閉的(de)(de)筒狀(zhuang)沖孔(kong)坯(pi)(pi)，在(zai)水壓機(ji)上可生產φ50~350mm 鋼管所需的(de)(de)空(kong)(kong)心(xin)坯(pi)(pi)或(huo)杯(bei)狀(zhuang)體，這種穿孔(kong)工(gong)藝(yi)的(de)(de)一(yi)個極限(xian)值是(shi)L/D≤7(D為(wei)空(kong)(kong)心(xin)坯(pi)(pi)的(de)(de)內(nei)徑；L為(wei)空(kong)(kong)心(xin)坯(pi)(pi)的(de)(de)長度）。


 最原始(shi)的 Ehrhardt 工藝是：沖(chong)(chong)孔(kong)坯在(zai)式壓(ya)(ya)力機中延伸拔(ba)制，推桿插入沖(chong)(chong)孔(kong)坯后將后者推向并通過拔(ba)管環，拔(ba)管模的內徑和(he)沖(chong)(chong)孔(kong)坯延伸后的外(wai)徑相等。采用(yong)(yong)現代化的沖(chong)(chong)孔(kong)壓(ya)(ya)力機和(he)拔(ba)管壓(ya)(ya)力機，艾哈德(de)工藝可用(yong)(yong)于壓(ya)(ya)力容器和(he)大直徑厚壁管的生產(chan)，其尺寸為(wei)內徑1m,長(chang)度8m。


 頂管(guan)(guan)工藝的(de)(de)特(te)征是：“惰輥連軋”，軋制功率(lv)(lv)來(lai)自(zi)與(yu)工字(zi)(zi)梁(liang)（一(yi)般稱為大齒(chi)條(tiao)，即(ji)在(zai)工字(zi)(zi)梁(liang)上、下兩面所嵌的(de)(de)近百塊(kuai)齒(chi)板(ban)）端(duan)部相連的(de)(de)推(tui)桿(gan)(gan)(gan)，推(tui)桿(gan)(gan)(gan)的(de)(de)頭部和芯(xin)棒后端(duan)的(de)(de)孔穴相配合，以(yi)便施以(yi)向前的(de)(de)頂推(tui)力，推(tui)桿(gan)(gan)(gan)前進(jin)到一(yi)定位置時，芯(xin)棒和管(guan)(guan)件繼續(xu)向前，推(tui)桿(gan)(gan)(gan)則后退，與(yu)芯(xin)棒脫開。因此沖孔坯(pi)(pi)的(de)(de)一(yi)端(duan)必須封(feng)閉，成為杯(bei)狀體，其(qi)底(di)部（即(ji)杯(bei)底(di)）承受來(lai)自(zi)芯(xin)棒的(de)(de)頂推(tui)力，以(yi)使(shi)空(kong)心(xin)坯(pi)(pi)通過各孔型延伸成管(guan)(guan)，這(zhe)個杯(bei)底(di)，最后被鋸掉(diao)，杯(bei)底(di)約重3.5~4.5kg,這(zhe)是這(zhe)種工藝的(de)(de)一(yi)大缺(que)點，對收得(de)率(lv)(lv)有不(bu)良影(ying)響。