CPE軋管工藝是改良的頂管工藝，和頂管工藝相比較，CPE工藝的主要特征是采用斜軋穿孔機將管坯穿透，然后再用杯底成型機將穿孔坯做成杯狀體，由頂管機延伸，軋制成不銹鋼管。CPE這一工藝名稱中“CP”指的是斜軋穿孔，“E”是指延伸。曼內(nèi)斯曼公司對CPE工藝的研究開發(fā)主要包括頂管工藝和杯底成型工藝。

 MDM為改進頂管工藝而進行的研究始自20世紀60年代中期，在1974年舉行的頂管工藝技術(shù)研究會上，該公司提出了以下幾點結(jié)論性意見：

1. 水壓穿孔機是整個工藝的薄弱環(huán)節(jié)，建議以三輥穿孔機、杯底成型機取代之。

2. 通過合理的孔型設(shè)計和機架配置方式，進一步降低床身系數(shù)。

3. 新的頂管工藝的目標和要求如表15-1所示。

 1974年制造的新的頂管機組所生產(chǎn)管子的最大外徑為168.3mm,壁厚為2.0~12.5mm,毛管長度為18~20m,年產(chǎn)量20~30萬噸。CPE工藝不是一個嶄新的工藝，而是一個推陳出新的新工藝，它的工藝特征基本上離不開頂管工藝。

一、CPE工藝

 隨著連鑄圓坯技術(shù)和斜軋穿孔技術(shù)的發(fā)展，人們傾向于將斜軋穿孔和頂管工藝聯(lián)合使用，這兩種工藝的結(jié)合構(gòu)成了CPE軋管工藝，即用斜軋穿孔機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水壓沖孔機和延伸機，生產(chǎn)用于頂管機的穿孔毛管。這里所說的斜軋穿孔機可采用帶狄賽爾導(dǎo)盤的高效能斜軋穿孔機，它生產(chǎn)的穿孔毛管壁厚公差較小。

 頂管機的特點在于用1根芯棒作為內(nèi)工具，推著穿孔毛管通過若干個惰輥機架而將其軋成荒管。該工藝需要1臺縮口機對穿孔毛管的一端進行縮口，以便芯棒在頭幾個機架中能將足夠的頂推力傳遞給穿孔毛管。

CPE軋管工藝由以下工序組成：

  1. 斜軋穿孔；

  2. 穿孔毛管縮口；

  3. 在頂管機中對穿坯毛管進行延伸；

  4. 在張力減徑機中軋成成品管。

CPE機組的平面布置和環(huán)形爐與頂管機之間的簡化流程參見圖15-1.斜軋穿孔機與頂管機的聯(lián)合使用為擴大品種、提高質(zhì)量創(chuàng)造了條件，即：

  1. 管坯單重增大，可以軋制ф177.8mm,甚至244.5mm以下的一般規(guī)格的管子，并具有足夠的長度，還可以生產(chǎn)油井管；

  2. 由于斜軋穿孔機的延伸率高，所以總延伸率的分配比較均勻，從而減輕了主軋機－頂管機的負擔；

  3. 根據(jù)不同情況，鋼管年生產(chǎn)量可達30萬噸.

新軋管工藝具有的優(yōu)點是：

 1. 穿孔毛管的壁厚公差可達到±3%,從而大大地改善了成品管的壁厚公差；

 2. 鋼管的基本建設(shè)投資降低：

 3. 采用該工藝能可靠地生產(chǎn)普通壁厚的鋼管；

 4. 由于減少了頂管后的切頭損失，增加了鋼管的長度。

因此成材率高于傳統(tǒng)的頂管機組，鋼管的質(zhì)量也大大提高。

二、杯底成形的三種方法

穿孔毛管縮口共有三種方法。

 1. MDM采用全液壓臥式壓力機，即用油缸夾住穿孔坯，然后主缸將底模向前移動一段距離以形成杯底，這是在西班牙Tubos Reunidos 廠試驗的結(jié)果，在MDM 設(shè)計的 Tubos Reumide CPE機組中作為縮口機于1981年4月正式使用。

 2. Benteler 鋼管廠對頂管機組進行技術(shù)改造時采用徑向柱塞式壓力機，油缸呈徑向布置，在具有特殊形狀的芯棒端部，徑向壓制成杯底狀。被稱為徑向滑塊式縮口機，液壓缸驅(qū)動八個滑塊，使空心坯在直徑略小于芯棒且具有適當形狀的芯棒端部收縮成杯狀體，這是Benteler廠自行設(shè)計制造的，并申請有專利權(quán)的縮口機。

3. 美國2819790號專利采用的縮口裝置設(shè)置在頂管機第一機架前，借助于頂管機本身的推力以形成足以承受頂推力的中空杯底，如圖15-2所示。

三、Benteler 鋼管廠CPE軋機組

Siegen Weidenau 的 Benteler 不銹鋼管廠的頂管機組于1985年進行了技術(shù)改造，采用CPE軋管工藝，改造前后的機組組成列表對比如表15-2所示。

改造后 Benteler 不銹鋼管廠可生產(chǎn)外徑17.2~159mm,壁厚2.3~25mm鋼管，生產(chǎn)能力為11000噸/月。

CPE軋管工藝在經(jīng)濟方面的一大優(yōu)點是收得率高，根據(jù)Benteler鋼管廠專利，收得率高于曼內(nèi)斯曼公司的設(shè)計水平，由77.5%提高到85%.由于管坯單重增大及采用斜軋穿孔機后變形能力的改善，使包括張減機在內(nèi)的頂管機組在技術(shù)方面和經(jīng)濟方面有如下一系列的優(yōu)越性：

 1. 將現(xiàn)有的軋制計劃擴展延伸至厚壁管的范圍，新的軋管機組可以生產(chǎn)S/D=0.25的商品管，采用普通孔型可生產(chǎn)壁厚12.5mm的管子，并可經(jīng)濟地批量軋制壁厚為25mm的管子，以及為本廠冷軋、冷拔車間提供D≥38mm,S≥5.6mm的管料；

 2. 可以生產(chǎn)較長的商品管及厚壁管，由于管坯單重增大，因此可生產(chǎn)符合商品管長度（達13m)要求的厚壁管如φ88.9mm×10mm;

 3. 直徑公差和壁厚公差均有所改善，Benteler鋼管廠在斜軋穿孔機上所作的試驗確認可以達到±5%~6%的壁厚公差，這樣范圍的壁厚公差為保持熱軋成品管的尺寸穩(wěn)定性創(chuàng)造了有利條件，新軋管機的軋輥孔型加工精度高和機架剛度大，因此使管子的外徑公差波動區(qū)域變窄；

 4. 內(nèi)外表面質(zhì)量提高，在試驗中采用本廠生產(chǎn)的連鑄坯穿孔無內(nèi)壁缺陷的毛管，已被質(zhì)檢部門的報告所確認，原有的老式減徑機因速度不可調(diào)，所軋的管子表面缺陷嚴重，甚至有穿透管壁的缺陷出現(xiàn)，而新張力減徑機是按新的軋制原理運行的且各機架的速度調(diào)整準確，并可按壁厚要求使機架間產(chǎn)生最佳的縱向張力，這就為改善內(nèi)外表面質(zhì)量創(chuàng)造了條件；

 5. 能生產(chǎn)合金鋼，軋制試驗表明，采用具有較大功率的電機傳動和改進了自動控制裝置的頂管機，不僅適用于生產(chǎn)普通鍋爐管，而且也適用于生產(chǎn)高合金鋼管如X10Cr13、X20CrMo12.1、100Cr6鋼管等，和原有機組相比較，CPE機組的有利條件是延長率較低；

 6. 生產(chǎn)能力提高，管坯單重增大使生產(chǎn)能力提高，當然管坯單重是受產(chǎn)品大綱限制的，按照產(chǎn)品大綱的平均坯重計算，小時裝爐料為26t,僅相當于新爐加熱能力的65%。

四、CF&I和 Maharastra 的 CPE 軋管機組

  Benteler 不銹鋼管廠改造后由于生產(chǎn)能力和收得率的提高，使鋼管生產(chǎn)成本發(fā)生了有利的變化，這是完全可以肯定的，但現(xiàn)代化不銹鋼管廠要有活力，要有競爭能力必須產(chǎn)量高、質(zhì)量好、成本低，這里面生產(chǎn)工藝的先進性具有決定意義，和其他軋管工藝相比較，CPE工藝的成品管短，收得率低，生產(chǎn)能力偏低的缺點確實存在，特別是和MINI-MPM 工藝相比較，競爭能力相對較弱，這種工藝唯一突出的優(yōu)點是生產(chǎn)一噸不銹鋼管的基建費用低。原擬在1983年6月投產(chǎn)的美國CF&I公司的CPE軋管機取消了基建設(shè)計，就從一個方面說明了問題，而只有不需要太大的生產(chǎn)能力，又不擬作太大投資的鋼管廠，才采用這一工藝。印度的Maha rashtra 無縫鋼管廠（近Bombay)的CPE機組于1992年3月投產(chǎn)，投產(chǎn)初期生產(chǎn)621.3~141.13mm的不銹鋼管，將來擬將外徑擴至177.8mm,主要生產(chǎn)油井管和鍋爐管以適應(yīng)印度國內(nèi)市場的需要，這是近年來上CPE機組的唯一實例。