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(gang)管廠(chang)，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(ha)德于(yu)1891年(nian)發明方(fang)坯沖(chong)(chong)孔工(gong)(gong)藝，以繞(rao)過(guo)斜軋(ya)穿孔工(gong)(gong)藝，沖(chong)(chong)孔坯通(tong)過(guo)拔管加以延伸(shen)，制(zhi)成無(wu)縫鋼管，圖6-1示(shi)出(chu)在(zai)(zai)水壓(ya)沖(chong)(chong)孔機(ji)上的變形(xing)過(guo)程，將(jiang)加熱(re)至軋(ya)制(zhi)溫度(du)的方(fang)坯放在(zai)(zai)水壓(ya)沖(chong)(chong)孔機(ji)的圓形(xing)沖(chong)(chong)孔模(mo)(mo)中(zhong)，沖(chong)(chong)孔模(mo)(mo)的內徑比方(fang)坯的對角線大幾毫米(mi)，沖(chong)(chong)頭(tou)在(zai)(zai)沖(chong)(chong)模(mo)(mo)中(zhong)對方(fang)坯沖(chong)(chong)壓(ya)出(chu)一個孔，并且使金屬將(jiang)圓形(xing)沖(chong)(chong)模(mo)(mo)和方(fang)坯截(jie)面(mian)之間(jian)的空隙充滿，這(zhe)一空隙的面(mian)積均(jun)等(deng)于(yu)沖(chong)(chong)孔頭(tou)的截(jie)面(mian)積（參見圖6-1)。


圖 6-1.jpg


 在(zai)沖(chong)孔過(guo)程終結時，在(zai)沖(chong)孔模內(nei)留有(you)具(ju)有(you)一(yi)定厚度(du)的(de)沖(chong)孔坯(pi)杯底(di)，形成一(yi)個厚壁的(de)底(di)部封閉的(de)筒(tong)狀(zhuang)沖(chong)孔坯(pi)，在(zai)水壓機(ji)上可生(sheng)產φ50~350mm 鋼管所需的(de)空(kong)心(xin)坯(pi)或(huo)杯狀(zhuang)體(ti)，這種(zhong)穿孔工藝的(de)一(yi)個極(ji)限值是L/D≤7(D為(wei)(wei)空(kong)心(xin)坯(pi)的(de)內(nei)徑；L為(wei)(wei)空(kong)心(xin)坯(pi)的(de)長度(du)）。


 最原始的 Ehrhardt 工藝(yi)是：沖孔(kong)坯(pi)在式壓力(li)機中(zhong)延(yan)伸拔(ba)制，推桿插(cha)入(ru)沖孔(kong)坯(pi)后(hou)將后(hou)者推向并(bing)通過拔(ba)管(guan)環，拔(ba)管(guan)模的內徑(jing)和沖孔(kong)坯(pi)延(yan)伸后(hou)的外(wai)徑(jing)相等。采用現代(dai)化的沖孔(kong)壓力(li)機和拔(ba)管(guan)壓力(li)機，艾哈德(de)工藝(yi)可(ke)用于壓力(li)容器和大直徑(jing)厚壁管(guan)的生產，其尺寸為內徑(jing)1m,長度(du)8m。


 頂(ding)(ding)管工(gong)藝的(de)(de)(de)特征是：“惰(duo)輥(gun)連軋”，軋制功(gong)率(lv)(lv)來自與工(gong)字(zi)(zi)梁（一般稱(cheng)為(wei)大齒(chi)條，即在工(gong)字(zi)(zi)梁上(shang)、下兩面所嵌的(de)(de)(de)近百塊齒(chi)板(ban)）端部相連的(de)(de)(de)推(tui)桿，推(tui)桿的(de)(de)(de)頭(tou)部和(he)芯(xin)(xin)棒后(hou)端的(de)(de)(de)孔穴相配(pei)合，以(yi)便施以(yi)向前(qian)的(de)(de)(de)頂(ding)(ding)推(tui)力，推(tui)桿前(qian)進到(dao)一定(ding)位置時，芯(xin)(xin)棒和(he)管件(jian)繼續向前(qian)，推(tui)桿則后(hou)退，與芯(xin)(xin)棒脫(tuo)開。因(yin)此沖孔坯的(de)(de)(de)一端必須封閉，成(cheng)為(wei)杯(bei)狀(zhuang)體，其底部（即杯(bei)底）承受(shou)來自芯(xin)(xin)棒的(de)(de)(de)頂(ding)(ding)推(tui)力，以(yi)使空(kong)心坯通過各孔型延伸成(cheng)管，這(zhe)個杯(bei)底，最后(hou)被鋸掉，杯(bei)底約重3.5~4.5kg,這(zhe)是這(zhe)種工(gong)藝的(de)(de)(de)一大缺點(dian)，對(dui)收得(de)率(lv)(lv)有不良(liang)影響(xiang)。