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)是(shi)(shi)圓柱體或具(ju)(ju)(ju)有(you)不變(bian)(bian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)直(zhi)(zhi)(zhi)徑(jing)，在(zai)被(bei)咬(yao)(yao)住(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)具(ju)(ju)(ju)有(you)較(jiao)(jiao)小直(zhi)(zhi)(zhi)徑(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)管坯部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)和(he)(he)具(ju)(ju)(ju)有(you)較(jiao)(jiao)大(da)直(zhi)(zhi)(zhi)徑(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)相(xiang)比，有(you)必要施以較(jiao)(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)回轉(zhuan)速度，這就會產(chan)(chan)生管坯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)扭變(bian)(bian)，采(cai)用如(ru)圖(tu)所(suo)示的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)錐形輥(gun)，軋(ya)(ya)制絕不會使不銹鋼管坯產(chan)(chan)生扭變(bian)(bian)，而(er)(er)且在(zai)軋(ya)(ya)輥(gun)和(he)(he)管坯之間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)收縮(suo)(suo)表面(mian)不產(chan)(chan)生滑移，在(zai)孔型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)收斂側會產(chan)(chan)生管坯直(zhi)(zhi)(zhi)徑(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)逐漸減縮(suo)(suo)，可(ke)以看(kan)到軋(ya)(ya)輥(gun)直(zhi)(zhi)(zhi)徑(jing)也以和(he)(he)管坯直(zhi)(zhi)(zhi)徑(jing)減縮(suo)(suo)相(xiang)同(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)比例(li)逐漸減小，管坯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)較(jiao)(jiao)大(da)直(zhi)(zhi)(zhi)徑(jing)部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)被(bei)軋(ya)(ya)輥(gun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)較(jiao)(jiao)大(da)直(zhi)(zhi)(zhi)徑(jing)部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)咬(yao)(yao)住(zhu)，而(er)(er)管坯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)較(jiao)(jiao)小直(zhi)(zhi)(zhi)徑(jing)部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)被(bei)軋(ya)(ya)輥(gun)比例(li)地縮(suo)(suo)減的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)直(zhi)(zhi)(zhi)徑(jing)部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)咬(yao)(yao)住(zhu)，因此被(bei)軋(ya)(ya)輥(gun)咬(yao)(yao)住(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)管坯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)每部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)都具(ju)(ju)(ju)有(you)絕對相(xiang)同(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)致的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)旋轉(zhuan)速度。這是(shi)(shi)我(wo)認為我(wo)發明中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)最重要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征，這是(shi)(shi)由于兩個(ge)軋(ya)(ya)輥(gun)和(he)(he)工件(jian)表面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)軸線(xian)向孔型軸線(xian)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)個(ge)共同(tong)(tong)(tong)點收斂的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)緣(yuan)故(gu)。
Stiefel 在專利說明書中(zhong)這樣(yang)寫道(dao)：“如(ru)圖26-1所示的軋輥(gun)對工件D施加回(hui)轉運(yun)動(dong)，至(zhi)于將(jiang)管坯推向、推過穿(chuan)孔頂(ding)頭則(ze)是由液壓柱塞E或其他(ta)方(fang)法完(wan)成的”。
實際上(shang)，完全按上(shang)述方式(shi)設計的穿孔機從未(wei)建造過，此外，發明者提出用同樣的錐(zhui)形輥，但其布置方式(shi)如下所述：
“在下一個示意圖(tu)中（即本書的圖(tu)26-2)相(xiang)對于軋(ya)制中心(xin)線，軋(ya)輥以(yi)相(xiang)反方向傾斜(xie)以(yi)致(zhi)軋(ya)輥本身能使管坯產生(sheng)前進運動而不用借助于液壓柱塞或其他(ta)機械設備使管坯通(tong)過軋(ya)輥孔型，并越過頂頭”。
這(zhe)是斜軋(ya)，這(zhe)種裝置能使工件向(xiang)前喂(wei)入。
關于他何時對錐(zhui)輥式穿孔機(ji)(ji)進行構思，曾經做過什么(me)試驗(yan)以(yi)證實其理論的正確，均缺(que)乏證據(ju)。但是他獲(huo)得了專利，建造了軋機(ji)(ji)而且軋機(ji)(ji)工作得很好。
一、關于(yu)不銹鋼管錐輥式穿孔機的試(shi)驗
20世紀20年(nian)代初賓(bin)州 Beaver Falls 的 Babcock & Wilco Tube公司(si)（廠）在(zai)5年(nian)的時間內(nei)進行(xing)了(le)一系列(lie)(lie)的試驗(yan)(yan)以決定該廠應(ying)建(jian)立怎么樣的最好的穿孔機(ji)。試驗(yan)(yan)軋機(ji)是一臺小型軋機(ji)，其軋輥軸(zhou)可以在(zai)水平(ping)或垂直(zhi)平(ping)面內(nei)調(diao)整，通過試驗(yan)(yan)，發現錐角為(wei)60°的錐輥式(shi)穿孔機(ji)各有下列(lie)(lie)優點(dian)：
1. 對穿孔單位體積的金屬來說(shuo)，所(suo)需(xu)馬力(li)最小；
2. 穿孔(kong)坯表面光潔、壁厚均勻；
3. 不像一(yi)般(ban)斜軋(ya)穿孔機那樣(yang)，對管坯(pi)鋼種(zhong)的(de)要求并不那么嚴(yan)格；
4. 對穿孔(kong)(kong)機軋(ya)輥和穿孔(kong)(kong)坯來說，可以更(geng)好地接近(jin)理想的(de)表面(mian)速度關系(xi)。
而(er)1897年在沒(mei)有(you)進行任何試驗的(de)條件下(xia)，Stiefel 將錐(zhui)輥式(shi)(shi)穿孔(kong)最佳錐(zhui)角設想(xiang)為56°30”，和20世紀80年代初 Mannesmann公司在Roth廠安裝的(de)錐(zhui)輥式(shi)(shi)穿孔(kong)機采用(yong)的(de)2y=55.2°,相差(cha)不遠。
二、不銹鋼(gang)管錐輥式穿孔(kong)機的復興
基于在狄賽(sai)爾穿(chuan)孔機(ji)實際(ji)生(sheng)產中所取得的經驗，在20世紀70年(nian)代末期(qi)對(dui)穿(chuan)孔工藝進行了旨在提高延伸率(lv)、利用擴(kuo)徑效(xiao)應(ying)生(sheng)產薄(bo)壁不銹(xiu)鋼管穿(chuan)孔坯(pi)以及穿(chuan)軋高合金管等(deng)方面的研究。
從理論上講，生(sheng)產薄壁(bi)穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)坯(pi)及穿(chuan)(chuan)軋(ya)高合金(jin)管(guan)可(ke)由錐(zhui)輥(gun)式穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)工藝過程優越的金(jin)屬變形(xing)條件而實現(xian)；從設計的角度(du)來看，則(ze)力求在穿(chuan)(chuan)軋(ya)碳素鋼(gang)管(guan)坯(pi)時使穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)坯(pi)接近熱軋(ya)成品管(guan)的尺寸，即D/S值(zhi)為(wei)20~30。這種穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)工藝復興的標志(zhi)是(shi)80年(nian)代初(chu)兩(liang)臺錐(zhui)輥(gun)式穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)機投入生(sheng)產，1981年(nian)拉特鋼(gang)管(guan)廠在Φ273.0mm自動軋(ya)管(guan)機組中采用錐(zhui)輥(gun)式穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)機以(yi)取代串列布(bu)置的兩(liang)臺斯蒂弗爾穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)機。接著(zhu)，1982年(nian)住友(you)海南鋼(gang)管(guan)廠的Φ114.3mm連續軋(ya)管(guan)機中也采用錐(zhui)輥(gun)式穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)機。這兩(liang)臺穿(chuan)(chuan)孔(kong)(kong)(kong)機的主要技術特征列于表26-1。
拉特不銹鋼管廠錐輥式穿孔(kong)機在(zai)實際運(yun)行中有兩點(dian)經驗值得一提：
1. 延伸率可(ke)達6:1,能生產長度(du)為14m,D/S≤30的薄壁穿(chuan)孔坯(pi)；
2. 采用適當的孔型(xing)設計，穿軋薄壁穿孔坯時(shi)擴徑(jing)率要高達(da)40%,擴徑(jing)量達(da)100mm.
三、不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)錐輥式穿孔機的(de)優點
不銹鋼管錐輥式穿(chuan)(chuan)孔機是一種古老的穿(chuan)(chuan)孔工(gong)藝，在(zai)20世紀80年代初(chu)期，軋(ya)輥水平布置的錐輥式穿(chuan)(chuan)孔機得到了復興，其工(gong)藝具有以下優點：
1. 較高的(de)伸長率；
2. 在穿孔坯尺寸(cun)方(fang)面具有較大(da)的靈(ling)活(huo)性(xing)；
3. 能穿軋(ya)高合金鋼。
由于軋輥垂直布(bu)置的(de)錐輥式(shi)穿(chuan)(chuan)孔機兼有錐輥式(shi)穿(chuan)(chuan)孔工藝技(ji)術優點和狄賽爾穿(chuan)(chuan)孔機的(de)機械設計優點，它的(de)出現將穿(chuan)(chuan)孔工藝技(ji)術的(de)發展(zhan)推向了一個新的(de)階段(duan)。
由于軋(ya)輥(gun)垂直布置(zhi)的(de)錐(zhui)輥(gun)式穿(chuan)孔機(ji)(ji)所生產(chan)的(de)穿(chuan)孔坯尺寸接近熱軋(ya)成(cheng)品管，故當生產(chan)較小口徑的(de)成(cheng)品管時，這種穿(chuan)孔機(ji)(ji)可與張力減徑機(ji)(ji)聯用，不設置(zhi)軋(ya)管機(ji)(ji)即可生產(chan)熱軋(ya)成(cheng)品管。南(nan)非TOSA鋼管廠采用的(de)就是這種工藝(yi)。
南非 TOSA不(bu)銹鋼管(guan)廠(chang)開始(shi)用(yong)它(ta)進行CPS二階段軋管(guan)工藝試驗，后來又和MINI-MPM軋機配套，而MINI-MPM僅采(cai)用(yong)4個(ge)機架。這(zhe)種錐輥式穿孔機具有(you)穿孔薄壁空心坯的能力，可稱之為近終形穿孔工藝設備。
美(mei)國Fairfield 不銹鋼(gang)管廠于1999年6月進行技術改(gai)造時采用這種(zhong)錐輥式穿孔(kong)機(ji)以取代壓(ya)力穿孔(kong)機(ji)（PPM)和延伸機(ji)，改(gai)造后生(sheng)產效率和軋線(xian)操作水平(ping)大大提高。
