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(jī)將管坯穿透，然后再用杯底成型機(jī)將穿孔坯做成杯狀體，由頂管機(jī)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(duì)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(jìn)頂管工藝而進(jìn)行的研究始自20世紀(jì)60年代中期，在1974年舉行的頂管工藝技術(shù)研究會(huì)上，該公司提出了以下幾點(diǎn)結(jié)論性意見：
1. 水壓穿孔機(jī)是整個(gè)工藝的薄弱環(huán)節(jié)，建議以三輥穿孔機(jī)、杯底成型機(jī)取代之。
2. 通過合理的孔型設(shè)計(jì)和機(jī)架配置方式，進(jìn)一步降低床身系數(shù)。
3. 新的頂管工藝的目標(biāo)和要求如表15-1所示。
1974年制造的新的頂管機(jī)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(gè)嶄新的工藝，而是一個(gè)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(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水壓沖孔機(jī)和延伸機(jī)，生產(chǎn)用于頂管機(jī)的穿孔毛管。這里所說的斜軋穿孔機(jī)可采用帶狄賽爾導(dǎo)盤的高效能斜軋穿孔機(jī)，它生產(chǎn)的穿孔毛管壁厚公差較小。
頂管機(jī)的特點(diǎn)在于用1根芯棒作為內(nèi)工具，推著穿孔毛管通過若干個(gè)惰輥機(jī)架而將其軋成荒管。該工藝需要1臺(tái)縮口機(jī)對(duì)穿孔毛管的一端進(jìn)行縮口，以便芯棒在頭幾個(gè)機(jī)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(jī)中對(duì)穿坯毛管進(jìn)行延伸；
4. 在張力減徑機(jī)中軋成成品管。
CPE機(jī)組的平面布置和環(huán)形爐與頂管機(jī)之間的簡化流程參見圖15-1.斜軋穿孔機(jī)與頂管機(jī)的聯(lián)合使用為擴(kuò)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(jī)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(jī)－頂管機(jī)的負(fù)擔(dān)；
3. 根據(jù)不同情況，鋼管年生產(chǎn)量可達(dá)30萬噸.
新軋管工藝具有的優(yōu)點(diǎn)是：
1. 穿孔毛管的壁厚公差可達(dá)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(jī)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(jī)，即用油缸夾住穿孔坯，然后主缸將底模向前移動(dòng)一段距離以形成杯底，這是在西班牙Tubos Reunidos 廠試驗(yàn)的結(jié)果，在MDM 設(shè)計(jì)的 Tubos Reumide CPE機(jī)組中作為縮口機(jī)于1981年4月正式使用。
2. Benteler 鋼管廠對(duì)頂管機(jī)組進(jìn)行技術(shù)改造時(shí)采用徑向柱塞式壓力機(jī)，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(jī)，液壓缸驅(qū)動(dòng)八個(gè)滑塊，使空心坯在直徑略小于芯棒且具有適當(dāng)形狀的芯棒端部收縮成杯狀體，這是Benteler廠自行設(shè)計(jì)制造的，并申請(qǐng)有專利權(quán)的縮口機(jī)。
3. 美國2819790號(hào)專利采用的縮口裝置設(shè)置在頂管機(jī)第一機(jī)架前，借助于頂管機(jī)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(jī)組
Siegen Weidenau 的 Benteler 不銹鋼管廠的頂管機(jī)組于1985年進(jìn)行了技術(shù)改造，采用CPE軋管工藝，改造前后的機(jī)組組成列表對(duì)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(jì)方面的一大優(yōu)點(diǎn)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(jì)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(jī)后變形能力的改善，使包括張減機(jī)在內(nèi)的頂管機(jī)組在技術(shù)方面和經(jīng)濟(jì)方面有如下一系列的優(yōu)越性：
1. 將現(xiàn)有的軋制計(jì)劃擴(kuò)展延伸至厚壁管的范圍，新的軋管機(jī)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(jì)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(dá)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(jī)上所作的試驗(yàn)確認(rèn)可以達(dá)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(jī)的軋輥孔型加工精度高和機(jī)架剛度大，因此使管子的外徑公差波動(dòng)區(qū)域變窄；
4. 內(nèi)外表面質(zhì)量提高，在試驗(yàn)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(bào)告所確認(rèn)，原有的老式減徑機(jī)因速度不可調(diào)，所軋的管子表面缺陷嚴(yán)重，甚至有穿透管壁的缺陷出現(xiàn)，而新張力減徑機(jī)是按新的軋制原理運(yùn)行的且各機(jī)架的速度調(diào)整準(zhǔn)確，并可按壁厚要求使機(jī)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(yàn)表明，采用具有較大功率的電機(jī)傳動(dòng)和改進(jìn)了自動(dòng)控制裝置的頂管機(jī)，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(jī)組相比較，CPE機(jī)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(dāng)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(jì)算，小時(shí)裝爐料為26t,僅相當(dāng)于新爐加熱能力的65%。
四、CF&I和 Maharastra 的 CPE 軋管機(jī)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(jìn)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(diǎn)確實(shí)存在，特別是和MINI-MPM 工藝相比較，競爭能力相對(duì)較弱，這種工藝唯一突出的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)一噸不銹鋼管的基建費(fèi)用低。原擬在1983年6月投產(chǎn)的美國CF&I公司的CPE軋管機(jī)取消了基建設(shè)計(jì)，就從一個(gè)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(jī)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(kuò)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(jī)組的唯一實(shí)例。
