1. 二輥穿孔機(jī)的發(fā)展

  熱軋無(wú)縫鋼管生產(chǎn)中管坯的穿孔主要是在斜軋穿孔機(jī)上進(jìn)行的，直至1970年，在斜軋穿孔機(jī)中設(shè)有導(dǎo)板的Stiefel穿孔機(jī)最為普遍，見(jiàn)圖6-31所示。它也被稱作具有桶形軋輥的穿孔機(jī)。由于它的性能好，延伸率可達(dá)4、穿孔后空心坯長(zhǎng)度可長(zhǎng)達(dá)8m，所以，它被普遍用于自動(dòng)軋管機(jī)組、連軋管機(jī)組和三輥軋管機(jī)組中。

Stiefel 斜軋穿孔機(jī)的主要特征是：

（1）軋輥水平布置，導(dǎo)板垂直布置；

（2）兩個(gè)軋輥由1臺(tái)交流電機(jī)通過(guò)減速箱進(jìn)行傳動(dòng)；

（3）采用止推小車使頂桿從毛管中抽出。

在1972年誕生了Diescher穿孔機(jī)，見(jiàn)圖6-32。對(duì)于穿孔操作運(yùn)行性能而言，這種穿孔機(jī)樹(shù)立了新的樣板。

Diescher穿孔機(jī)的主要特征是：

（1）軋輥上下布置，導(dǎo)盤(pán)則水平布置；

（2）每一個(gè)軋輥由1臺(tái)水平安裝的直流電機(jī)傳動(dòng)；

（3）在軋出端設(shè)有新穎的頂桿更換系統(tǒng)，穿孔過(guò)程結(jié)束后帶有頂頭和套有毛管的頂桿橫移，離開(kāi)軋制中心線，然后離線脫出毛管。

  由于軋輥上下配置，導(dǎo)盤(pán)間距容易調(diào)整，具有傳動(dòng)導(dǎo)盤(pán)的穿孔機(jī)其前進(jìn)效率可達(dá)到約90％，且導(dǎo)盤(pán)磨損小，使導(dǎo)盤(pán)重車周期大大延長(zhǎng)。因此，更換工具而停產(chǎn)的時(shí)間大大減少。軋輥采用單獨(dú)電機(jī)傳動(dòng)，傳動(dòng)軸和軋輥軸夾角小，傳動(dòng)裝置的運(yùn)行可靠性很高。由于采用直流電機(jī)傳動(dòng)，穿孔機(jī)運(yùn)行速度可調(diào)，軋制開(kāi)始時(shí)可采用軋輥低轉(zhuǎn)速，待管坯被咬入后提高軋輥速度，這種操作方式，可使軋輥線速度高達(dá)9m/s，因此軋制時(shí)間縮短。

  新穎的頂桿線外更換系統(tǒng)使穿孔機(jī)的節(jié)奏達(dá)到3～4p／min（即每分鐘穿3～4支管坯），采用6～8根頂桿循環(huán)使用即可滿足生產(chǎn)要求，穿孔頂頭得以充分冷卻，穿孔頂頭的檢查更換則可在線外進(jìn)行。在1990年左右，全世界有10余臺(tái)Diescher穿孔機(jī)在生產(chǎn)，這說(shuō)明在產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)能力和工具壽命等方面優(yōu)于其他穿孔機(jī)，可以應(yīng)用在各種無(wú)縫管機(jī)組中。

  雖然Diescher穿孔機(jī)得到普遍認(rèn)可，但在20世紀(jì)70年代末，仍然開(kāi)始了旨在進(jìn)一步增大斜軋穿孔機(jī)延伸率的研究。借助于穿孔時(shí)的擴(kuò)徑作用，進(jìn)行了生產(chǎn)薄壁穿孔毛管（D／S約30）的研究。此外，還進(jìn)一步考察了新型穿孔機(jī)穿軋合金鋼的能力，由此產(chǎn)生了兩臺(tái)錐輥式穿孔機(jī)的制造和安裝。1981年曼內(nèi)斯曼鋼管公司在原Φ340mm自動(dòng)軋管機(jī)前安裝了錐輥式穿孔機(jī)以取代串列式布置的兩臺(tái)Stiefel穿孔機(jī)，1982年日本住友海南鋼管廠ф114mm連軋管機(jī)組的錐輥式穿孔機(jī)投產(chǎn)。

  曼內(nèi)斯曼鋼管公司和住友公司的錐輥式穿孔機(jī)的設(shè)計(jì)任務(wù)是滿足工藝要求，這兩臺(tái)穿孔機(jī)均配置了狄塞爾導(dǎo)盤(pán)，設(shè)有軋輥喂進(jìn)角調(diào)整裝置和適當(dāng)?shù)膫鲃?dòng)裝置，若穿孔機(jī)軋輥是水平布置的，所需要的廠房面積較大，這對(duì)一次性投資是不利的。由此對(duì)錐輥式穿孔機(jī)的設(shè)計(jì)又進(jìn)行了研究，其結(jié)果是軋輥垂直布置的錐輥式穿孔機(jī)的問(wèn)世，如圖6-33所示，這是從Diescher 穿孔機(jī)移植而來(lái)的，其機(jī)架和Diescher穿孔機(jī)類似，導(dǎo)盤(pán)是水平布置的，軋輥采取兩臺(tái)電機(jī)傳動(dòng)，但布置在軋出端，其傾斜角度（輾軋角）和軋輥的錐角相適應(yīng)，其傳動(dòng)軸和軋輥軸的夾角最小。軋出端可以配置頂桿止推小車或頂桿更換系統(tǒng)。

  圖6-34示出機(jī)架的一種特殊設(shè)計(jì)，它既可采用導(dǎo)盤(pán)亦可采用導(dǎo)板。新的軋輥垂直布置的錐輥式穿孔機(jī)提供了將錐輥式穿孔機(jī)的工藝優(yōu)越性和Diescher穿孔機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上的優(yōu)越性相結(jié)合的最佳設(shè)計(jì)。

  在生產(chǎn)薄壁穿孔毛管的過(guò)程中也可發(fā)現(xiàn)，只要孔型設(shè)計(jì)得當(dāng)，錐形穿孔機(jī)的擴(kuò)徑量可達(dá)40％。在無(wú)縫軋管機(jī)組中，錐輥式穿孔機(jī)的高變形能力可以用較少幾種尺寸的管坯（甚至有可能只采用一種尺寸的管坯）軋制出多種尺寸的毛管，若機(jī)組中配置有張減機(jī)就可生產(chǎn)小直徑管。減少管坯尺寸的種類對(duì)降低原料成本，提高鋼管生產(chǎn)的靈活性是很有好處的。

2. 三輥穿孔機(jī)的發(fā)展

  由于兩輥錐形穿孔機(jī)日趨成熟且廣泛應(yīng)用，三輥穿孔機(jī)相對(duì)發(fā)展緩慢。三輥穿孔除了具備兩輥穿孔同樣的效率高、生產(chǎn)靈活的優(yōu)點(diǎn)外，其最大特點(diǎn)是變形區(qū)金屬處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)。三向壓應(yīng)力不會(huì)產(chǎn)生中心破裂，見(jiàn)圖6-35在提高生產(chǎn)能力和改善毛管質(zhì)量方面，比兩輥穿孔具有更大潛力。三輥穿孔機(jī)穿出的毛管尺寸精度比兩輥高，可穿軋的合金鋼管的范圍比兩輥大，因此是一種值得推廣的很有發(fā)展?jié)摿Φ臋C(jī)型。

  三輥穿孔機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和變形特點(diǎn)，更有利于金屬塑性變形，所以大大減少了穿孔時(shí)引起的毛管內(nèi)外表面缺陷，更適于穿軋低塑性難變形材料；三輥穿孔結(jié)構(gòu)和操作均相對(duì)簡(jiǎn)單，擴(kuò)大了可穿鋼種的范圍，且更換毛管規(guī)格方便；可以充分利用三輥穿孔機(jī)的優(yōu)勢(shì)，避開(kāi)軋制薄壁毛管出現(xiàn)尾三角的缺點(diǎn)。三輥穿孔機(jī)不僅可以減少表面缺陷，而且可以降低工具消耗和能耗，并有效地控制投資和生產(chǎn)成本。特別是，三輥穿孔機(jī)是CPE頂管機(jī)組的一個(gè)不錯(cuò)，甚至更適合的一個(gè)選擇。據(jù)報(bào)道2017年6月Mannesmann 拉特廠新投產(chǎn)了一臺(tái)用于穿孔高合金管坯的三輥穿孔機(jī)。見(jiàn)圖6-36所示。