不銹鋼無縫鋼管生產(chǎn)工藝的進一步發(fā)展
隨后幾年不銹鋼無縫鋼管的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域中,曾作為曼內(nèi)斯曼兄弟雇員的發(fā)明家們顯然是受到曼內(nèi)斯曼兄弟思想的影響。當(dāng)曼內(nèi)斯曼兄弟于1893年被迫離開德國-奧地利曼內(nèi)斯曼鋼管公司后,形勢發(fā)生了很大的變化。經(jīng)過艱苦的創(chuàng)業(yè)階段后,該公司還必須進行鞏固和充實,以求生存。盡管曼氏兄弟的技術(shù)觀點在該公司外仍然起著作用,曼氏兄弟的技術(shù)觀點在美國的早期傳播并未引起新的發(fā)展,或至少未引起加速其發(fā)展。
這里還得提一下不幸失敗的先驅(qū)者 Charles Kellogg的作用。Charles Kellogg 于1887年在弗吉尼亞的Findley 創(chuàng)辦了一座軋鋼廠,并首次試圖采用連軋技術(shù)生產(chǎn)不銹鋼管,這在當(dāng)時的條件下顯得太遙遠了。1890年,發(fā)明家Heckert申請了連軋技術(shù)專利,該技術(shù)是用十架二輥高速軋機固定芯棒軋制空心管坯。可見,在Calmes之前80年,多機架軋管機就已有了雛形。
可以認為,在斜軋穿孔專利的有效期內(nèi),Relph Stiefel 同曼氏兄弟及 Privy Coucnillor Ehrhardt共同努力,對于不銹鋼無縫管工業(yè)的發(fā)展起了決定性的作用。
瑞士人 Relph Stiefel與他的同胞及上司Pfau一起在Landore的曼內(nèi)斯曼工廠供職了好幾年。當(dāng)Pfau于1897年離開該廠后,這位富于想象力的設(shè)計師失去了他的老師,因此,他也離開了Landore,接受了“自行車大王”Lozier的邀請到了美國。當(dāng)時Lozier一直采用于1891年建在俄亥俄州的Shelby 鋼管公司生產(chǎn)的無縫鋼管加工產(chǎn)品。他們用瑞典進口的空心鍛坯在Larsson 二輥軋機上用頂頭來軋制鋼管。
Lozier 任命 Stiefel 為新建的 Elwood 無縫鋼管公司的技術(shù)經(jīng)理。Stiefel充分利用了他在曼內(nèi)斯曼公司所獲得的知識,他在他的第一個專利中聲稱,他用二個平行的圓盤軋制出的毛管不會出現(xiàn)曼內(nèi)斯曼所申請的專利所產(chǎn)生的金屬扭轉(zhuǎn)變形,他與曼內(nèi)斯曼關(guān)于專利問題的糾紛持續(xù)了多年,但并沒妨礙 Stiefel在Ellwood城建造了幾臺斜軋穿孔機。
從他的第一個設(shè)計方案起,Stiefel 就同 John Hancock Nichol-son合作,搞出了帶有鑄造導(dǎo)板、用于延伸的斜軋穿孔機,并提高了軋制速度。Stiefel還用皮爾格軋機來軋制空心管坯。1897年當(dāng) Ellwood 無縫鋼管公司與Shelby鋼管公司合并后,Stiefel 又受雇于新的公司工作。當(dāng)時,用皮爾格軋制工藝和基于Larsson法的頂頭軋制工藝用來延伸空心管坯。
1898年,Reinhard曼內(nèi)斯曼的早年同事 Otto Heer 對 Larsson的二輥軋機做出重大改進,Heer向Poensgn建議,當(dāng)二輥軋機軋制第一道后,抬起上輥,并且用回送輥將毛管從孔型中送回,這樣就避免了毛管傳送過程中時間的浪費。Poensgn 采納了他的建議,這樣,加熱一次就可以軋好幾道,又快又經(jīng)濟。
1898年P(guān)oensgn 在美國與Stiefel認識后,將Stiefel 在斜軋方面的技術(shù)突破與Heer的高效軋制技術(shù)相結(jié)合,便發(fā)展成現(xiàn)代Stiefel軋機,Stiefel在Elwood城他自己的標(biāo)準(zhǔn)工程公司進一步成熟和完善了現(xiàn)代Stiefel軋機的想法。這個公司后來改名為艾特納標(biāo)準(zhǔn)工程公司。Stiefel到1932年70歲時才退休。他對發(fā)展無縫鋼管及擴大其市場做出了最重要的貢獻。
自從Kellogg的嘗試失敗后,幾個發(fā)明家在使用間斷軋制技術(shù)的同時,還吸取了連軋管的想法。Alois曾是Komotau和Rems-cheid的曼內(nèi)斯曼公司的設(shè)計師。1899年,他到Mülheim 為Augnst Thyssen的公司工作。1900年,當(dāng)穿孔機的專利有效期屆滿時,他為Thyssen設(shè)計了第一臺斜軋穿孔機。同時,他建造了一套12機架的二輥高速鋼管連軋機,1901年這套由蒸汽機驅(qū)動的軋機在Dinslaken投入生產(chǎn),并采用全浮動芯棒工藝軋出了8~10m長的管子,1904~1907年間又建造了三套同樣的軋機,而且使用了20多年,軋機的發(fā)展最終導(dǎo)致了美鋼聯(lián)在Lorain和Gary建成現(xiàn)代連軋管機,這種軋機首次采用了單獨傳動方式。
不銹鋼無縫鋼管生產(chǎn)工藝已完全成熟,但仍將繼續(xù)發(fā)展。對于斜軋穿孔工藝中的穿孔、延伸及擴徑過程的理論研究經(jīng)過了幾個階段。Siebel對斜軋輥的效應(yīng)的原理進行了透徹和帶結(jié)論性的研究。Friedrich Kock解釋了延伸工序與其他環(huán)節(jié)的關(guān)系。許多研究人員試圖對金屬流動情況做進一步的理論分析。但是,對于各種情況下的斜軋穿孔過程,目前還不能預(yù)先進行可靠的計算。人們要求無縫管的尺寸偏差向焊管看齊,在工程技術(shù)人員都普遍使用價格適應(yīng)的無損探傷設(shè)備的情況下更是如此。斜軋穿孔機用作延伸機又成為討論的課題。用Assel 和 Diescher軋機軋制時,由于輥縫處產(chǎn)生的強烈的徑向拉伸力,補償了毛管的壁厚不均,因此,生產(chǎn)出的管子壁厚偏差特別小。
斜軋工藝與縱軋工藝相比,其缺點是軋制速度較低,而且由于輥縫處交替產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力,使管子的內(nèi)外表面有產(chǎn)生裂紋的危險。對目前不銹鋼無縫管的規(guī)格來講,人們要求最新式軋管機能將目前無縫管規(guī)格范圍內(nèi)的管子壁厚偏差范圍縮小一半,這樣,斜軋穿孔機顯示出其重要性,人們正積極對其不足之處進行研究。經(jīng)過100年的實踐,不銹鋼無縫管制造工藝確實發(fā)展成熟了,但還沒有達到盡善盡美的境界。
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