Трубное производство

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ  
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС» 

 

 
 
 

 

 

 

 
 

 

Кафедра технологии и оборудования трубного производства

Б.А.  Романцев 
А.В.  Гончарук 
Н.М. Вавилкин 
С.В.  Самусев 

Трубное производство

Учебник 

2-е издание, исправленное и дополненное 

Допущено учебно-методическим объединением 
по образованию в области металлургии в качестве 
учебного пособия для студентов высших учебных заведений, 
обучающихся по направлению Металлургия 

Москва  2011 

УДК 621.774 
 
Т77 

Р е ц е н з е н т  
д-р техн. наук, проф. Е.В. Кузнецов 

Трубное производство : учеб. / Б.А. Романцев, А.В. Гончарук, 
Т77 Н.М. Вавилкин, С.В. Самусев. – 2-е изд., испр. и доп. – М. : Изд. 
Дом МИСиС, 2011. – 970 с. 

 
ISBN 978-5-87623-504-6 

Представлены элементы теории, современные технологии и оборудование 
для производства бесшовных, холоднодеформированных и сварных труб. 
Приведены характеристики исходных заготовок и способы их производства, 
расчет энергосиловых параметров процессов производства труб, таблиц  прокатки, калибровки инструмента. Описаны характерные виды брака труб и способы их устранения. Рассмотрены вопросы производительности при производстве труб по различным технологическим схемам. 
Предназначен для студентов специальностей 150106, 150404, может быть 
полезен инженерно-техническим и научным работникам, специализирующимся в области трубного производства. 
УДК 621.774 

Издание учебника финансировано Трубной металлургической компанией. 

ISBN 978-5-87623-504-6 
© Романцев Б.А., 
Гончарук А.В., 
Вавилкин Н.М., 
Самусев С.В., 2011 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Предисловие........................................................................................................ 10 

Раздел 1. ВВЕДЕНИЕ В ТРУБНОЕ ПРОИЗВОДСТВО............................. 14 

Глава 1. Общая характеристика трубного производства.................... 14 
1.1. Назначение и сортамент стальных труб.......................................... 15 
1.2. Структура технологического процесса производства  
бесшовных труб........................................................................................ 27 
1.3. Структура технологического процесса производства  
сварных труб ............................................................................................. 37 

Раздел 2. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ, СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И 
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БЕСШОВНЫХ ТРУБ........ 53 

Глава 2. Теоретические основы производства бесшовных труб ........ 53 
2.1. Продольная прокатка в круглом калибре........................................ 55 
2.2. Винтовая прокатка........................................................................... 108 
 
Глава 3. Характеристика исходных заготовок и способов их производства.......................................................................................................... 170 
3.1. Исходные заготовки и способы их производства ........................ 170 
3.1.1. Структура слитка спокойной стали ...................................... 173 
3.1.2. Структура слитка кипящей стали.......................................... 175 
3.2. Краткая характеристика технологии производства и качества 
трубных слитков..................................................................................... 176 
3.2.2. Особенности сифонной разливки.......................................... 177 
3.2.3. Характерные дефекты трубных слитков .............................. 178 
3.3. Технологический процесс производства непрерывнолитых 
заготовок.................................................................................................. 182 
3.3.1. Внепечная обработка трубной стали .................................... 183 
3.3.2. Непрерывная разливка стали................................................. 186 
3.3.3. Характерные дефекты непрерывнолитых заготовок .......... 191 
3.4. Краткая характеристика технологии производства 
и качества полых центробежнолитых заготовок................................. 201 
3.5. Технология производства трубной заготовки .............................. 201 
3.5.1. Краткая характеристика оборудования и технологии 
производства трубной заготовки..................................................... 202 
3.5.2. Производство трубной заготовки ковкой 
и радиально-сдвиговой прокаткой.................................................. 210 
3.5.3. Характерные дефекты трубных заготовок........................... 214 
3.6. Подготовка исходной заготовки к прошивке ............................... 226 

3.6.1. Основные способы осмотра и ремонта исходной 
заготовки и применяемое оборудование ........................................226 
3.6.2. Основные способы общей зачистки поверхности 
исходной заготовки...........................................................................229 
3.6.3. Основные способы местной (выборочной) зачистки 
поверхности исходной заготовки ....................................................233 
3.7. Современные способы и оборудование для разрезки 
исходной заготовки на мерные длины..................................................237 
3.7.1. Резка сдвигом...........................................................................238 
3.7.2. Холодная ломка.......................................................................244 
3.7.3. Резка дисковыми пилами........................................................245 
3.7.4. Резка пламенем и ее разновидности......................................246 
3.7.5. Анодно-механическая резка...................................................247 
3.8. Современные способы и оборудование для зацентровки 
исходной заготовки.................................................................................248 
3.8.1. Зацентровка в пневматических устройствах........................248 
3.8.2. Современные способы высокоточной зацентровки ............251 

Глава 4. Технологии и современное оборудование 
для нагрева трубной заготовки................................................................256 
4.1. Выбор режима нагрева ....................................................................256 
4.2. Особенности конструкции печей для нагрева исходной 
заготовки..................................................................................................261 
4.3. Особенности конструкции печей для нагрева черновой 
трубы ........................................................................................................267 

Глава 5. Технология и оборудование для прошивки заготовки 
в гильзу .........................................................................................................274 
5.1. Основные способы прошивки ........................................................274 
5.2. Особенности процесса прошивки в станах винтовой 
прокатки...................................................................................................280 
5.2.1. Постановка и решение задачи о сжато-изогнутом 
стержне...............................................................................................282 
5.2.2. Расчетно-экспериментальный метод определения 
смещающей силы ..............................................................................287 
5.2.3. Сравнительные исследования процесса прошивки 
на двух- и трехвалковых станах.......................................................292 
5.3. Оборудование прошивных станов винтовой прокатки................320 
5.4. Прошивка заготовок на пресс-валковых станах...........................329 
5.5. Прошивка на прессах.......................................................................333 
5.6. Расчет на прочность деталей рабочих клетей прошивных 
станов .......................................................................................................342 

Глава 6. Технологический процесс производства труб 
на трубопрокатных агрегатах (ТПА)  с автоматическим станом...........348 
6.1. Особенности марочного и размерного сортамента. 
Типы агрегатов и их состав.............................................................................348 
6.2. Производство труб на ТПА с автомат-станом .....................................350 
6.3. Калибровка рабочего инструмента ........................................................355 
6.3.1. Прошивной стан...............................................................................355 
6.3.2. Автомат-стан.....................................................................................368 
6.3.3. Обкатной стан (риллинг-стан).......................................................373 
6.3.4. Калибровочный стан........................................................................376 
6.4. Таблицы прокатки и настройки станов .................................................376 
6.5. Производительность трубопрокатного агрегата..................................386 
6.6. Характерные виды брака труб и способы его устранения.................389 
 

Глава 7. Технологический процесс производства труб 
на ТПА с непрерывным станом .............................................................. 394 
7.1. Особенности размерного и марочного сортамента. 
Типы трубопрокатных агрегатов и их состав...................................... 394 
7.2. Производство труб на ТПА с непрерывным станом.................... 401 
7.3. Таблица прокатки, настройка станов и калибровка 
инструмента ............................................................................................ 407 
7.4. Особенности изготовления инструмента...................................... 421 
7.5. Характерные дефекты труб, меры предотвращения.................... 422 
7.6. Новые схемы производства труб на ТПА  с непрерывным 
станом. Перспективные направления совершенствования 
технологического процесса и оборудования....................................... 423 
7.7. Непрерывная безоправочная прокатка труб................................. 438 
7.7.1. Натяжение и сопротивление металла пластической 
деформации ....................................................................................... 443 
7.7.2. Калибровка валков и скоростные режимы........................... 447 
7.7.3. Дефекты редуцированных и калиброванных труб.............. 454 
 
Глава 8. Производство труб малого диаметра ......................................466 
8.1. Трубопрокатный агрегат с реечным станом..................................466 
8.2. ТПА с редукционным станом винтовой прокатки........................471 
8.3. Трубопрокатный агрегат с трехвалковым раскатным 
станом винтовой прокатки – мини ТПА 40-80.................................... 477 
 
Глава 9. Технологический процесс производства труб на ТПА 
с раскатными станами винтовой прокатки.......................................... 480 
9.1. Производство труб на ТПА с трехвалковым раскатным станом 
винтовой прокатки.................................................................................. 481 

9.2. Трубопрокатный агрегат с раскатным станом Дишера ...............486 
9.3. Новый процесс получения бесшовных труб прошивкой 
с последующей раскаткой в одном стане винтовой прокатки ...........490 
9.4. Методика расчета таблицы прокатки ТПА с трехвалковым 
раскатным станом ...................................................................................496 
9.5. Калибровка инструмента.................................................................503 
9.6. Характерные дефекты труб и основные причины 
их образования ........................................................................................507 
9.7. Производительность ТПА с трехвалковым раскатным 
станом.......................................................................................................509 
 
Глава 10. Производство труб на ТПА с пилигримовым станом.......510 
10.1. Технологический процесс.............................................................510 
10.2. Методика расчета таблицы прокатки ..........................................522 
10.3. Пример расчета таблицы прокатки пилигримового стана ........526 
10.4. Производительность......................................................................530 
10.5. Технологический инструмент.......................................................536 
 
Глава 11. Производство труб прессованием..........................................549 
11.1. Основные виды процесса прессования, характеристика 
технологического процесса....................................................................550 
11.2. Прессовое оборудование...............................................................558 
11.3. Технологический инструмент.......................................................561 
11.4. Методика расчета таблицы прессования.....................................564 
 
Раздел 3. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ 
ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛЫХ ПРОФИЛЕЙ................................................568 

Глава 12. Производство полых профилированных заготовок 
с дном........................................................................................................................568 
12.1. Технологические схемы производства заготовок с дном ................568 
12.2. Оборудование автоматизированной линии винтовой прокатки 
и стана валкового обжима...............................................................................571 
12.3. Последовательность технологических операций ..............................572 
12.4. Состав оборудования линии и стана валкового обжима..................573 
12.5. Работа автоматизированной линии и стана валкового обжима......575 
12.6. Основные машины..................................................................................577 
12.7. Разработка технологического процесса и проектирование 
инструмента.......................................................................................................601 
12.7.1. Определение размеров обжатой заготовки 
и полуфабрикатов....................................................................................601 
12.7.2. Технологический инструмент...................................................608 
 

Глава 13. Производство полых экономичных профилей................... 617 
13.1. Технологический процесс производства высокоточных 
полых профилированных заготовок..................................................... 617 
13.1.1. Общие принципы разработки новых технологических 
процессов на базе винтовой прокатки ............................................ 618 
13.1.2. Разработка новых способов и оборудования 
для производства высокоточных полых заготовок ....................... 619 
13.1.3. Технологический процесс производства высокоточных 
полых профилированных заготовок ............................................... 621 
13.2. Технологический процесс производства полых профилей 
с оребренным отверстием...................................................................... 624 
 
Глава 14. Производство баллонов........................................................... 627 
14.1. Особенности сортамента, сравнительный анализ способов 
получения баллонов ............................................................................... 627 
14.1.1. Сортамент и технологические схемы производства 
баллонов............................................................................................. 627 
14.1.2. Сопоставление способов изготовления баллонов............. 629 
14.2. Анализ способов формоизменения полых заготовок ................ 640 
14.2.1. Технология получения полых изделий ковкой.................. 641 
14.2.2. Получение полых изделий способами поперечной 
и винтовой прокатки......................................................................... 642 
14.2.3. Способы закатки ................................................................... 644 
14.2.4. Методы получения полых изделий, используемые 
в России и за рубежом...................................................................... 647 
14.3. Технология и оборудование для прокатки баллонной 
заготовки.................................................................................................. 649 
 
Раздел 4. ТЕХНОЛОГИЯ И ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ 
ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДНОДЕФОРМИРОВАННЫХ 
ТРУБ................................................................................................................... 656 
 
Глава 15. Технология получения холоднодеформированных 
труб................................................................................................................ 656 
15.1. Технология холодной прокатки труб .......................................... 656 
15.2. Подготовка стана к работе и режимы прокатки......................... 672 
15.3. Производство труб волочением................................................... 692 
15.4. Сопоставительный анализ процессов холодной прокатки 
и волочения ............................................................................................. 695 
15.5. Особенности технологии производства труб из легированных 
сталей и труб специального назначения .............................................. 698 

15.6. Производство труб теплой прокаткой и специальными 
способами.................................................................................................706 
15.7. Отделка труб...................................................................................712 
15.8. Виды брака. Способы его предупреждения и устранения.........720 
15.9. Калибровка технологического инструмента...............................730 
Рабочий инструмент, его калибровка. Расчет калибровок.................730 
15.10. Энергосиловые параметры процесса прокатки ........................753 
 
Глава 16. Оборудование для прокатки и отделки труб ......................764 
16.1. Классификация станов по сортаменту прокатываемых 
труб...........................................................................................................764 
16.2. Общие сведения об устройстве станов ХПТ и ХПТР................768 
16.3. Устройство рабочей клети ............................................................771 
16.4. Конструктивные и кинематические особенности станов 
последних моделей .................................................................................777 
16.5. Устройства для теплой прокатки труб.........................................785 
16.6. Технологический инструмент.......................................................788 
16.7. Оборудование для правки труб ....................................................796 
16.8. Оборудование для химической обработки труб.........................801 
16.9. Оборудование для ремонта поверхности труб ...........................804 
 
Раздел 5. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА СВАРНЫХ ТРУБ 
И ПРОФИЛЕЙ..................................................................................................812 
 
Глава 17. Общие вопросы производства сварных труб......................812 
17.1. Технические требования и сортамент сварных труб .................812 
17.2. Характеристика исходных заготовок и их подготовка 
для формовки и сварки...........................................................................816 
17.3. Основные требования к металлу для производства труб ..........824 
 
Глава 18. Теоретические положения процесса непрерывного 
формоизменения сварных труб и профилей .........................................836 
18.1. Постановка задачи расчета параметров процесса 
непрерывного формоизменения ............................................................836 
18.2. Методика исследования и расчета напряженнодеформированного состояния полосы при ее непрерывной 
формовке в трубную заготовку .............................................................838 
18.3. Принципы расчета калибровки и габаритов 
технологического инструмента .............................................................843 
18.4. Расчеты геометрических параметров рабочего инструмента 
производства сварных труб малого и среднего диаметра ТЭСА.......857 
 
Глава 19. Производство труб печной сваркой......................................882 
19.1. Формовка труб в горячем состоянии ...........................................882 

19.2. Производство труб на агрегатах непрерывной печной 
сварки....................................................................................................... 884 
19.3. Расчет таблицы прокатки и калибровки валков 
непрерывных станов печной сварки..................................................... 890 
19.4. Расчет калибровки валков непрерывных станов печной 
сварки....................................................................................................... 898 
19.5. Технические характеристики станов печной сварки................. 901 
 
Глава 20. Оборудование линии подготовки ТЭСА 203–530 
и организация ремонта.............................................................................. 904 
20.1. Конвейер с гибким тяговым элементом...................................... 904 
20.2. Кантователь рулонов..................................................................... 914 
20.3. Стол подъемно-поворотный......................................................... 922 
20.4. Устройство задающее ................................................................... 923 
20.5. Разматыватель рулонов................................................................. 927 
20.6. Листоправильная машина............................................................. 929 
20.7. Ножницы листовые гильотинные с уборочным устройством.. 942 
20.8. Машина стыкосварочная .............................................................. 948 

Библиографический список........................................................................... 964 

Предисловие 

В условиях интенсивного развития машиностроения, энергетики, 
добывающей промышленности и транспорта, структуры городского 
хозяйства возрастает потребность в прочных и достаточно легких трубах, технологичных при монтаже в промышленных агрегатах и сооружении трубопроводов. Первоначально стальные трубы получали 
сворачиванием из листа с последующим склепыванием соединяемых 
кромок. Бесшовные трубы получали сверлением стальных прутков. В 
начале XIX века был освоен способ кузнечной сварки труб и волочения через конусные воронки – так называемый метод печной сварки, 
применявшийся, в основном, для изготовления водо- и газопроводных 
труб малых диаметров. В конце XIX века печной сваркой получали 
уже и трубы большого диаметра, формуя нагретую трубную заготовку 
в валках с круглыми калибрами, при этом для повышения качества 
сварки кромки полосы обжимали валками на оправке, установленной 
внутри трубы. 
Однако эти способы не позволяли получать трубы для паровых 
котлов, работающих под большим давлением, трубы для мощных трубопроводов и т.п. 
Успеха в создании способов производства бесшовных труб достигли немецкие изобретатели. В 1885 году отец и сыновья Маннесманн 
получили патент на производство бесшовных труб методом косовалковой (геликоидальной, винтовой) прокатки; уже в 1891 году работало 
пять заводов по производству бесшовных труб способом Маннесманн – три в Германии, один в Англии и один в Австрии, изготавливая трубы диаметром от 3 до 25 дюймов. В этом же году Эрхардт 
предложил способ получения бесшовных труб методом прессования и 
волочения на прессах. 
В нашей стране интенсивное развитие прокатного, в том числе и 
трубопрокатного, производства началось в конце XIX века в южных 
районах. Начало производству бесшовных труб было положено в 
1911 году на Екатеринославском металлургическом заводе установкой 
стана Фассля. Затем трубопрокатные агрегаты появились на Нижнеднепровском, Брянском и Ижорском заводах. В 1913 году на заводах 
России было изготовлено 67 тыс. тонн стальных труб, из них 55 тыс. 
тонн сварных и 12 тыс. тонн бесшовных.