在圓孔型中縱軋無縫鋼管的工序有穿孔（推軋穿孔）、延伸（自動軋無縫鋼管、連軋無縫鋼管、周期軋無縫鋼管、頂無縫鋼管）、定徑、減徑（張力減徑、微張力減徑），其中大多數(shù)為二輥和三輥，。縱軋無縫鋼管基礎(chǔ)理論研究主要偏重在連軋無縫鋼管理論與張力減徑理論方面，這是由于它們的塑性變形理論與運動學(xué)，孔型設(shè)計與受力分析具有代表性。

1 軋無縫鋼管理論 

我國早在１９７６年山西重型機械學(xué)院在他們的五機架連軋無縫鋼管實驗軋機上進行了全浮芯棒與限動芯棒連軋管參數(shù)的多次試驗研究。１９７９年對他們的前3次試驗作了總結(jié)———《連續(xù)式熱軋無縫鋼管機模擬試驗總結(jié)》，詳細介紹了實驗裝置、實驗結(jié)果與分析。實驗表明：中性面與最大壓力面不重合；單位壓力的最大值沿橫向逐漸減小，近似線性分布，最大值在接觸弧中點附近；孔型頂部前滑區(qū)長度最大，隨橫向坐標的增加前滑區(qū)縮短；軋制過程中中性線沿寬向的分布跡線近似橢圓曲線；摩擦因數(shù)在軋制方向和寬度方向都是變化的，出口側(cè)的摩擦因數(shù)大于入口側(cè)；在條件相同的情況下，限動芯棒的軋制力較浮動芯棒�。保�%左右，而軋制扭矩大２０％左右。他們獲得的變形區(qū)內(nèi)全摩擦力的分布規(guī)律和金屬表面的流動規(guī)律，在國內(nèi)外也屬首次。

20世紀80年代燕山大學(xué)，在研究連軋無縫鋼管變形區(qū)內(nèi)金屬的三維塑性流動方面，用能量最小原理中的變分法、條元法求解連軋無縫鋼管變形區(qū)內(nèi)金屬的三維流動速度、應(yīng)變速度、應(yīng)力分布、軋制單位壓力分布和摩擦力分布。其研究水平比過去的二維分析和只解決無縫鋼管的外形尺寸變形提高了一大步。 

寶鋼無縫鋼管廠結(jié)合他們在浮動芯棒連軋無縫鋼管機生產(chǎn)中的具體技術(shù)問題，分析研究了原西德、日本許多無縫鋼管廠家對“竹節(jié)”形成機理的分析和控制手段后，于1988年研究開發(fā)出一種新的“竹節(jié)”控制方法。這種控制方法可以基本上消除后“竹節(jié)”，而且可以使后“竹節(jié)”段的壁厚與中段相同，甚至比中段更薄，這對于解決張力減徑機管端增厚十分有利。

20世紀90年代末天津無縫鋼管公司結(jié)合他們在限動芯棒連軋無縫鋼管機生產(chǎn)中的具體技術(shù)問題，研究了影響限動芯棒連軋無縫鋼管機速度制度的有關(guān)因素，定量分析了限動速度與芯棒預(yù)插行程、芯棒規(guī)格和荒管長度之間的關(guān)系，從而保證連軋過程穩(wěn)定、產(chǎn)品有高的精度。分析了影響連軋無縫鋼管機速度制度的關(guān)鍵因素———機架孔型系數(shù)。 

太原重型機械廠是包鋼無縫鋼管廠引進Φ180mm少機架限動芯棒連軋無縫鋼管機組項目的合作生產(chǎn)單位。他們除了對全套機組的機、電、液、控設(shè)備進行消化吸收，自行研制外，還對其工藝基礎(chǔ)理論進行了深入探討。探討了在少機架連軋管機組中有關(guān)限動芯棒軋制的變形速度、速度制度和孔型設(shè)計。他們用孔型設(shè)計方法計算得到的數(shù)據(jù)十分接近外商提供的原始資料。

2 張力減徑工藝基礎(chǔ)理論 

我國制造的Φ76，108mm兩套張力減徑試驗樣機于20世紀７０年代初投入試生產(chǎn)，為國內(nèi)張力減徑設(shè)計、生產(chǎn)工藝摸索了經(jīng)驗。由于設(shè)計時未能正確的進行工藝參數(shù)與力能參數(shù)計算，致使這兩套機組在試生產(chǎn)中，經(jīng)常發(fā)生無縫鋼管拉斷及設(shè)備部件損壞事故。經(jīng)對主要力能參數(shù)進行實驗測定，詳細分析了事故原因，認為，Φ７６，108mm張力減徑機樣機發(fā)生無縫鋼管拉斷的原因是原設(shè)計總減徑量、總減壁量等工藝參數(shù)過高，致使張力系數(shù)過高，個別機架張力系數(shù)已達到０.９４，而實測最大軋制力矩是設(shè)備設(shè)計強度的數(shù)倍，故認為今后的張力減徑機設(shè)計應(yīng)以沖擊力矩作為計算機架與傳動系統(tǒng)強度的依據(jù)。 

早在20世紀70年代初期，就在Φ７６mm張力減徑的試驗機組上研究了張力、單架的減徑量及其分配、孔型設(shè)計等對張力減徑鋼管內(nèi)六方的影響。通過多年的反復(fù)試驗和實踐，已基本弄清了影響內(nèi)六方的因素，成功地找到了一些克服方法。具體有，張力減徑機機架數(shù)不能太少；S/D∧0.1的無縫鋼管，最大單架減徑量應(yīng)限制在8.2％以下；0.10≤S/D≤0.135的無縫鋼管，最大單架減徑量應(yīng)限制在7.5％以下；降落機架應(yīng)適當增加，正寬展孔型可采用5架降落，零寬展和負寬展可采用4架降落；工作機架減徑量升起后，即應(yīng)逐漸降落，具體可按比例分配法分配；S/D∧0.10的鋼管，應(yīng)采用正寬展孔型設(shè)計；0.10≤S/D≤0.13的鋼管，應(yīng)采用零寬展孔型設(shè)計；S/D∧0.135的鋼管，應(yīng)采用負寬展孔型設(shè)計。

20世紀80年代通過研究張力減徑管增厚段壁厚分布形態(tài)，以及各種工藝因素對其影響的規(guī)律，對壁厚分布形態(tài)進行曲線擬合，得出可較精確表示張力系數(shù)、減徑量、傳動形式、機架間距、壁厚系數(shù)、荒管壁厚等各種工藝參數(shù)，對張力減徑管增厚段壁厚分布形態(tài)影響的數(shù)學(xué)模型，用此數(shù)模計算設(shè)計，能生產(chǎn)出中間厚兩端薄的，荒管端部帶有錐度的軋管機芯棒。用此芯棒便可生產(chǎn)出端部壁厚預(yù)減薄的鋼管，將此母管送去張力減徑。 

寶鋼無縫鋼管廠通過對原西德提供的孔型參數(shù)進行分析發(fā)現(xiàn)，原西德并不是按他們提供的寬展公式進行橢圓孔型設(shè)計的，按其公式計算的結(jié)果與提供的圖形相差較大。寶鋼人突破了技術(shù)封鎖，很好地解決了上述問題，在對張力減徑機橢圓孔型傳統(tǒng)設(shè)計方法和原西德所提供的設(shè)計方法分析的基礎(chǔ)上，建立了用寬展法設(shè)計橢圓孔型的模式，并采用計算機進行孔型設(shè)計；１９９６年著手開展新型三輥張力減徑孔型設(shè)計及其數(shù)控加工方法的研究，并獲孔型加工與孔型設(shè)計兩項發(fā)明專利，現(xiàn)已投入生產(chǎn)應(yīng)用，取得了很好的效果。

近來，太原重型機械廠對他們生產(chǎn)的ＴＺ３５５微張力減徑機組進行了厚壁無縫鋼管實驗和用有限元分析和研究，采用三維大變形彈塑性有限元對厚壁無縫鋼管微張力減徑過程中的壁厚變化作了計算分析，并與實驗結(jié)果進行了對照，證明用彈塑性有限元分析微張力減徑過程中的變形是可行的，所得出的一些結(jié)論對于用有限元手段開發(fā)新品種，推廣微張力減徑技術(shù)具有重要意義。

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