苏联无缝钢管工业在上个世纪的50-60年代高度发达.钢管年产量达二千多万吨,这个物基础使得苏联是两霸之一.很多苏联书籍和文献把斜轧叫成螺旋轧制,这比西方制管技术先进得多,出了几位有影响的院士和名著。

他们对斜轧变形区(即开度)的研究几近成功,但没有坚持下去,对开度计萛最终也没能写出xx的方程式。还有金属轧件速度和转速计算研究不够,也没能完成螺旋斜轧时轧制能力的评判.后续研发没跟上,结果导致后来和中国一样,迷恋西方轧管技术.

认识到螺旋斜轧仅是开头重要的一步,接着还要有实在的设计和计萛工作来保证螺旋斜轧高效运行。

图2-3 斜轧时一点螺旋运动路径

图2-3左锥辊1上某一点C11(第2个下标表示是辊1还是辊2)运动路线是：

Cl1-J11-C22-J22-C31-J31-C42-J42……

另一右锥辊2某点C12路径是：C12-J12-C21-J21-C32-J32-C41-J41……

图2-3，4画出左锥辊A1和右锥辊A2下的两条螺旋轧制线路和接触面的生成。只有研究轧制时双螺旋结构模型才会明白什么是“斜轧”技术，这是我和前人工作{zd0}的不同。

图2-4 斜轧时连轧金属离散为双螺旋结构

图2-4，2-5，2-6画出锥辊下半螺距下的双螺旋轧制图形全貌。

详细解释图2-4，5，6.当某一瞬间Xz=Xzj=Xz（j）时锥辊的截口椭圆是C1，j,1—Jj1，椭圆上的点到轧制中心线上截点Ozj距离是不同的，顺轧制方向由大到小先减径、再减壁，到Jj1点轧完，显然 是Xzj时被轧辊加工的高温金属的最小半径；与此同时，第2个辊子也轧到Jj2点轧完，Jj1和Jj2对Ozj是点对称，这样Xzj时金属被轧成直径为Jj1－Jj2，半径为 。

壁厚在Xzj时是 。Rtj是顶头或芯棒在Xzj=Xz(j)时半径，於是有：

                 (2-1)              式中Ｒxzj是Ｘｚ=Ｘｚ(j)时的开度－变形区瞬间的钢管半径             

δj=δ(j)=Rxz(j)-Rt(j)=Rxzj-Rtj                                   （2-2）

式中δ (j)是Ｘｚ=Ｘｚ(j)时的变形瞬间壁厚

图2-5半螺距下斜轧几何原理表示方法

金属压力加工，是利用金属塑性成形的，每瞬间能知道被轧金属的尺寸（外径和壁厚）应该是{dy}位重要的工作。式（2-1）的量二倍： 叫轧机开度。

为方便以下开度的一半也称为开度。开度是容纳或允许金属通过、存在的最小尺寸空间。开度也叫变形区半径。为了迎合习惯我也用变形区一词。但需指出变形区作为几何空间是不确定的，作为物质存在空间也不知道。不确定的东西不能作为概念。

我定义：变形区或轧机开度由方程式（2-1）表示，(后边式5-14或5-21来具体表达)是金属客体的一级模型。

半螺距运动后，从辊2下出来的金属做螺旋运动，首先内扩径，增大外径尺寸，但δj不变，又进入辊1下轧制，此时是Xz=Xz(j+1)=Xz , j+1，从C1 , j+1，1点轧到C3 , j+1,1点，是在减径，从C3 , j+1,1点轧到Jj+1, 1点是纯减壁，到Jj+1, 1点轧完，Rxz（j+1）=Oz, j+1——Jj+1,1，纯减壁量是△δj=δ(j)-δ(j+1)。

从Xz(j)到Xz(j+1)轧制量有三部分组成，见图2-6和2-7.

  （Ⅰ）孔型收缩量：

     DTRxz(j+1)=Rxz(j)-Rxz(j+1)                          （2-3）

  （Ⅱ）顶头（芯棒）增量：

     DLRT(j+1)=Rt(j+1)-Rt(j)                             （2-4）

  （Ⅲ）扩径量：

     DRKR(j+1)=(KR(j+1)-1)Rxz(j)                         （2-5）

   总轧制量：

      DRC1max(j+1)=DTRxz(j+1)+DLRT(j+1)+DRKR(j+1)        （2-6）

   半螺距：

      DLTXz(j+1)=Xz(j+1)-Xz(j)                           （2-7）

 DRKR（j+1）是Xz（j）出来时的扩径量，受Xz(j+1)时孔型椭圆度影响，由式2-5决定，而孔型椭圆度KR（j+1）是变化的，不会是常数，应视具体情况（导板或与导盘）加以规定。

图2-6 椭园平移法图解出锥辊下的接触面宽度和面积

金属进入轧制时{zd0}半径Rc1max(j+1):

 Rc1max(j+1)=KR(j+1)Rxz(j)+DLRT(j+1)                        （2-8）

由它决定C1, j+1,1点，简记C1。

 纯减壁时，决定点C3，j+1,1（简记C3）是由Rc3(j+1)决定的：

   Rc3(j+1)=Rxz(j)+DLRT(j+1)                             （2-9）

 C1和C3点都由半径为Rc1和Rc3的圆与椭圆相交求得，必解一元四次参数方程式才能求得，要用线代数中的多维数组理论，因篇幅有限略去这一工程计算方法。

上面C1和C3是C1，j+1，1和C3，j+1，1的简写，当j变动时，所有C1点和C3点及J1点（即Jj1点）围成一个接触面B1，C1C3之间是塑性弯曲应力作用的面积，C3J1之间是纯轧时面绩，其上变形抗力{zd0}。

接触面宽度C1J1是一段椭圆孤，用椭圆积分表求之,近似计算方法很多。

图2-3,4,5，6的Jj1和Jj+1,1,Jj2和Jj+1，2当j连续变动时形成轧辊和金属的二条连续空间接触曲线，叫J（J1,J2）曲线,它是空间螺旋线。C1、C3和J1是B1上有特征的三条空间曲线，三条空间曲线中最主要的是J1曲线，J1曲线上点决定了金属被压力加工的尺寸（半径和壁厚），它是“小抓手”或“小卡套”。J1也参与决定C1和C3曲线。

 设想J（J1,J2）回转，形成J′曲面，它肯定不是代数曲面，而是无限次的超越曲面，J′曲面的子午线，也用J′表示，它是平面曲线，也不是代数曲线，而是无限次的超越曲线，其公式就是后面将给出的式5-14或式5-21，表明这一结论是准确无误

的。上面看到图2-3，4和图2-5，6轧辊A（左锥辊A1，右锥辊A2）和金属 在斜轧时，有一个公共的接触面B（左B1，右B2），Ｂ是锥面一部分(式5-3)，它是“大卡套”或“大抓手”.B上有一条{zj1}特征的空间接触曲线J（左J1，右J2），它是“小卡套”。Ｊ的方程式是式5-21.我过去发表三十多篇论文中讲接触面上的“线接触”原理就是L.C原理。L.C是缩写，是线接触之意，斜轧现象很复杂，但L.C体现锥辊与金属关系{zj1}代表性、共性或抽象性。L.C原理的表达式就是J的方程式（5-21）。

图2-7 斜轧穿孔时j到j十1半螺距轧制图象

至此，我们把斜轧工艺过程，归纳成理性认识。归纳过程是一个精简化、抽象化、浓缩化、符号化的过程，{zh1}归结为一个公式（5-14）来概括斜轧运动本质和工艺的特点，锥曲面A1和A2（二次代数锥面）和J′曲面（非代数曲面）沿一条光滑的J（左J1，右J2）接触，是光滑的线接触，而J和J′也决定金属被加工尺寸大小。J′就是金属变形区 的动态一级模型，是恒定不变的。式（2-7）表明，斜轧时必须考虑运动学、动力学，这是共轭成形的特点。西方世界的轧钢xx忽略了这些本质问题,出了一问三不知的难题。

A是二次代数锥面(公式5-3)，给定A一个回转运动，形成一个非代数曲面J′（ ）（公式5-14），而J′（ ）又走又转，是A连续推动并形成 ，但保持J′（ ）形状不变，这就是共轭图形的运动和生成。

图2-4，5，6，7说明：共轭远动是斜轧本质,是斜轧几何原理。把图形2-6，7，8数学化、数字化，就会得出”锥辊”不好（第3，5，9章）。也会得出新发明CR-1、CR-2和ＣＲ-3（第4章，第7章，第10章）。唐朝大诗人韩愈诗曰:不塞不流，不止不行。韩愈的诗比牛顿力学早得多，诗言志，他用诗言破了万事万物运动规律。今天看来韩愈的诗表达了牛顿力学。不塞不流，不止不行，是双螺旋斜轧制管的真实写照。未知事物一定可以从已知的知识出发推导、演算出来。连续轧管离散为双螺旋移动金属的结构和秩序绝大多数是稳定、可控的。这种结构在地球上和宇宙中无所不在。基因和无缝钢管制造凤马牛不相及，但都是双螺旋结构（图2-4）。未来在历史上不断重复演出，看你是否有能力看破。在斜轧运动中，不管接触曲面B多么复杂，C1、C3、J、J′和B都是不变的，可被认识的，有稳定的几何性质，可被计算、度量。从这里看到本文不是孤立地研究A和 （J′），而是研究相互接触的情况。另外，不是静止地，而是运动中考察A和 的形状及制约状态。

图2-8 带有芯棒的斜轧机半蜡距下轧制钢管原理图

从图2-6和图2-7中看到半螺距下图形，内部是顶头或芯棒，外部是锥辊，两边（内外）塞住，切向和轴向是阻力最小的方向，允许金属切向流动和轴向流动，而不破坏金属的固体特性，金属产生了螺旋运动，在工具控制下形成的、封闭的螺旋孔型中被加工（金属固体特性也是封闭的条件）。在空间螺旋孔型中加工,轴向延伸,径向压缩,切向是纵轧,是异径辊下的纵轧.“不塞不流，不止不行”是“斜轧”共轭运动,是斜轧的本质,是斜轧几何原理。

引进国外的轧机和工艺吃亏太多，有500亿元打水漂了。要改变以欧、美知识为指南的局面。无缝钢管工业奠基人是R·Mannesmann和R·C·Stiefel。他们是发明家。但也遗留了许多缺点和错误。三个世纪来，后人无法克服和无法越过。以至于一百多年后的今天各国使用的轧管机和穿孔机还是经验发明，不是理性发明，不客气的说，连轧制原理都没弄明白，图纸设计都弄错，生产上问题很多。

西方在哲学界和科技界有几位大师如伽里略丶笛卡儿和牛顿，特别强调数学演绎推理的重要性，中国钱三强、钱学森和华罗庚也重视数理逻辑.因为一切事物最本质的特点要靠数与几何图形来反映或表意，但尽管如此，在钢管界一直xx依赖试验，无缝钢管工业中一直没有数学解析法。

什么是无缝钢管工业中的数学解析法呢？就是R·曼氏兄弟和R·C·Stiefel的大部分专利涉及的辊形丶布置以及金属变形区等等的几何图形有什么样的相互关系，怎样和数建立一对一的因果联系。也就是用人们能够明白的方程式、图解法来表示轧制工具和被轧金属间的关系，最终得到的是可计算的、规范化的知识。这应是基础理论和软件，至今过了三个世纪，除我外，世界上仍然没有建立起必要的有效的基础软件。

英国哲学家培根的“试验归纳法”生产知识和技术的方法不是{wy}的{wn}的方法。“试验性”工作耗费大量人力、物力、财力、风险性很大，有时也试不起。但作为“试验性”生产知识和技术一直在无缝管工业中占主流地位。

在试不起时，某些当代大公司就干欺骗勾当，利用别人巨额的资本来试！如意大利、德国一些公司八十年代在南非托沙厂搞“MINI—MPM”试验，把南非坑苦了。美国xx的ITAM公司在1989—1999年在中国搞“Accu Roll Mill”（图5-15）试验，ITAM公司在中国试也试不成，反而承包三个大型xxxx项目中的“Accu-Roll Mill”项目，给中国造成100多亿损失。三个大型国家项目涉及二十几亿的投资泡汤了，ITAM公司的欺诈行为并没受到我国法律惩罚。

1999年春天欧洲才得到“夸克——胶子等离子体”。2005年4月美国能源部也人工制造了“夸克——胶子等离子体”。夸克间通过强力作用合成质子、中子，而强力又通过胶子来传递。热加工实质上是克服、削弱或拆除金属内外表面束缚夸克间的强力，同时加强金属内部的强力作用，这一切都在接触“面”的“空间”上逐步向金属内部渗透进行。

目前统一力场还没建立，力的本质是什么？“力”概念本身如何xx定义，如何表现，起作用也还充满谜团。人们平常用的概念，诸如接触力、摩擦力、轧制压力等等的概念是宏观的、粗糙的，本质上不清楚，是模糊的，使用模糊概念，不可能建立xx的轧钢模型。宏观上的力概念，深入微观到一“点”上感到困难，找不到描述塑性行为的“本构关系”，那就谈不上有什么轧制原理。现在许多书、文献讲“轧制原理”，对热轧而言，都是游戏而已，毫无用处，正如xx力学家R·希尔所说：“认真、严肃的学者无几”。

既然物理方面、力学方面给不出轧制钢管原理，那么我归纳前人积累的大量的丰富的知识和经验提出的线接触（几何）轧制原理和工程算法就特别重要了，它会改变钢管界以欧美知识为指南的局面，由它可引导发明出同宗同源的三类全新的制管法，为无缝管工业的发展开辟了一条新途径。而且是捷径，投资很少，生产量大、面广、质量好。

欧、美、日和前苏联长时期内无人把数学、物理原理用于无缝钢管工业，这就出现了“一问三不知”的问题。传统上人们表示各种斜轧机装备、工艺和当初R·Mannesmann兄弟和R·C·Stiefel的表示法没有什么不同，连发明思想也差不多，为此，我提出{dy}问题，前人表示斜轧机的方法对吗？符合实际吗？我看了大量图纸发现主轧机的图纸基本是虚假的错图。因为与生产实际轧机不符，是西方人主观的认定画法，不是科学的图示法。前苏联所有书籍、文献上的画法也不对。

图2-9                       图2-10

图2-9和图2-10是美国xx公司ITAM在1990年前后的画法，显然表示的是两种结构xx不同的新型轧管机，但却叫成一个名字“Accu-Roll Mill”。

{wy}一个超级强国违背科学技术中“概念”的单一性、确定性，不是太奇怪了吗？这说明美国那里没什么道义、诚实可言。

我多年不解,中国的知识“精英”为什么迷恋美国? ITAM愚弄了中国和世界，制造这起工业史和发明史上的大骗局。总有ー天爆光于天下.

我想提第二个问题，轧机（轧辊）怎么轧金属的，怎么从上述表示图中一点也看不出呢？轧辊等工具和金属间“关系”是什么？

我提第三个问题，斜轧原理是什么？怎么无人表示呢？任何事情，得讲个“理性”，上述那些xx的表示法怎么老感到没“理性”，甚至根本不对呢！

这里我提出了“一问三不知”的问题，不管问教授、问院士、问历史、问书籍、问文献都没有答案。一问三不知的问题，实质上是轧制时因果关系不知道。

在制管法中三个世纪来恰恰用制图说不清工具和金属变形之间的关系。图纸是技术语言，是表达构思和传播知识和信息的重要工具。图纸还是解决有关定位，度量和运算等技术工程的语言。

制图不对，等于在制管法上没有科学的语言

从上可知外国制造钢管并不高明，具体的发明对象有错，而且错的很顽固，一直延续至今，“积非”成是了。

轧机图纸与实物两张皮的事延续了三个世纪，世界上有多少院士、教授和发明家啊，居然不纠正，你说奇也不奇！这么不对的事，xx们装作不知道!这不遗憾吗？

“MPM”被认为是20-21世纪的{zh0}制管法。但许多事实表明“MPM”为代表的制管技术不是严密的科学技术，最多是粗放型、经验型技术，很可能是难以为续、走下坡路的技术。理由是机组过于庞大、投资太多、壁厚精度不高、不能生产大于Φ508-2000的钢管。尤其是重复性差。

看到盲目进口，我知道教材有毛病，培养的大学毕业生只知道引进，只会跟洋人瞎跑。在1993年听说大学教科书《轧钢工艺学》要改编，我把一问三不知的问题归结为原理和孔型不对，给该书主编东北大学王廷溥先生写信，建议钢管制造工艺学重新写，不要再抄外国书。

钢管工艺部分有十几章，后来知道是由全国同行讨论后由天津大学钟锡汉先生执笔写的。钟先生很负责任，给我回了二封信（附件5），信中承认教材有问题。

他信中说许多图都选自或参考苏联的书刊。他说用任何平面剖变形区，都无法看清变形区的轮廊，为了区分，许多斜轧的图是按送进角极小，可以说是趋于零的情况画出来的。

钟先生说用正规投影图无法表示斜轧，也就是说轧辊工具等与被轧金属之间的关系无法用制图学（投影几何）表示。那么延续了三个世纪的轧管工艺学科学性在哪里？科学的功能在于追溯各种事物间的因果关系，说不清楚，就谈不上有什么科学性和科学发展观。