一、制定炉辊管理标准防止缺陷的发生
为了防止由于炉辊本身的不足造成结瘤问题，制定了相应的一系列标准。
1 新辊配件验收标准
辊身外径：D±0.5；
辊子材质：KHR12C-SUS304；
辊面粗糙度：Ra4-6；
动平衡：≤50g（168转/分）；
表面硬度：700-1000；
辊面处理：喷涂（喷涂材料LCO-17）；
其它尺寸和技术要求见零件图。
2 旧辊修复验收标准
修复后辊面要求圆度、圆柱度、跳动在0.05mm以下；
动平衡≤50g（168转/分）；
辊面毛化处理，辊面喷涂LC-1C涂层，硬度700-1000，涂层厚度0.04-0.08mm，喷涂后辊面抛光，粗糙度Ra4-6，Ramax<8μm，热处理后再次抛光处理，Ramax<7μm，修复后取两条辊面母线，沿辊面每50mm间隔测量直径，沿辊面均长测5点辊面粗糙度。
3 炉辊安装标准
辊身水平度不超过0.05/m；
辊身垂直度不超过0.05/m；
与相邻炉辊的水平度、垂直度偏差方向呈交叉分布。
4 炉辊点检维护标准
每周检查轴承振动以及轴承温度状况；
每次大定修时对辊面状况进行检查，有异常时在点检日志中记录；
每次大定修时检查辊面粗糙度，编写检测报告，并做趋势分析。
5 炉辊更换标准
出现以下情况之一，需要进行辊子的更换：
a）辊面工作范围内均长测5点，粗糙度均值下降到Ra2.0以下；
b）辊面出现异常磨损、粘结、划痕、剥落、热损伤等劣化迹象，预计会影响带钢表面质量；
c）辊子轴头变形或辊身变形，导致辊子出现负荷异常波动，负荷波动大于正常数值的20％；
d）由于辊系其它零部件损坏，导致辊子无法正常使用。
6 炉辊报废标准
出现以下情况之一，需要对辊子进行报废处理：
a）辊身直径小于792mm；
b）出现其它无法修复或修复代价高昂的缺陷，如辊身严重裂纹、缩孔、弯曲、不均匀磨损等。
二、带钢在炉内产生点印类缺陷特点
1 带钢在炉内产生点印类缺陷主要类别
带钢在炉内出现的点印类缺陷的形态很多，大体上可以分为麻点和压印两大类。麻点指数量比较多、直径比较小、位置相对有规律的一类，压印指数量比较少、直径比较大、位置不太有规律的一类，压印缺陷有时会有异物压入同时出现。
麻点宏观照片
点在带钢表面的位置
压印无外来物质压入缺陷宏观照片
压印有外来物质压入缺陷宏观照片
2 麻点与压印缺陷的相同点和不同点
麻点和压印的相同点与不同点如下表，其中最为常见和难以解决的是麻点，也是要重点分析的内容；压印往往有一定的随机性，与其他不正常现象伴随发生。
三、炉辊表面结瘤形态及机理概述
1 炉辊表面结瘤形态
炉辊表面结瘤形态各异，总的来说，有如下特点：
a）在辊子表面与带钢接触的范围内，粘附大量的、密密麻麻的外来异物颗粒，往往在辊子两端部，距带钢边部接触处向内1250mm~450mm范围内偏多；
b）宏观看起来，大量的结瘤颗粒的排列有一定的规律性，似乎纵向成列排列，甚至有的小型炉辊结瘤连成了线；
c）颗粒的形状以椭圆形为主，也有线状的，直径或宽度大约在0.5mm~2.5mm范围内，部分NOF辊子表面的结瘤尺寸会达到3.5mm；
d）仔细看结瘤有一定的方向性，大体与带钢运行方向一致，但往往有些偏斜，排成列的颗粒，偏斜方向是一致的，有时辊子两端结瘤偏斜方向正好相反。
2 炉辊表面结瘤的机理概述
a）辊子表面结瘤首先要有结瘤物质，即各种小的颗粒，可以是带钢表面未洗净的油污铁屑，可以是从炉辊和带钢表面摩擦下来的涂层粉末、氧化物、铁粉，可以是炉内耐火材料、炉壁保护板等脱落掉下来的颗粒、粉尘等等；
b）落到带钢与辊子之间的结瘤物质，往往是直径很小的颗粒，与炉辊的粘接能力不强，必须发生带钢与辊子之间产生滑动摩擦，使大量的小颗粒在高温下受到搓揉和挤压，才能使小颗粒聚集、结合变成大颗粒，增加与辊面的接触面积，提高粘接性能；
c）大的颗粒要粘附到辊子表面还必须要靠带钢与辊子之间高的压力才能实现，同时需要炉辊表面有一定的粗糙度才能发生粘附效果；
d）炉辊结瘤有形成瘤核和聚集长大两个过程，大量的颗粒不是一次性地粘附到辊子表面的，而是经过了粘附、脱落、再粘附……的过程，一旦有一个颗粒成功粘附到辊子表面以后，就会成为结瘤核心，其他颗粒依附于瘤核的辊子和带钢相互摩擦的反方向，就能够比较方便地粘附到辊子上，如此层层累就使得结瘤物质进一步积聚集长大；
e）结瘤颗粒粘接到炉辊表面以后，在高温下反复受到带钢的挤压，塑性和粘接性能提高，甚至与辊面发生轻微的熔融、焊合，就可以很牢固地与炉辊表面粘接在一起，在带钢表面形成麻点、压印等缺陷。
正因为以上原因，才使得炉辊表面结瘤呈椭圆状、慧尾状甚至线状，纵向排成列，方向一致，在瘤状颗粒内部可以层层剥离的现象。
下面对产生机理进行详述。
3 减小切向作用力的措施
要防止炉辊结瘤，可以从减小钢带与炉辊之间的正压力、切向摩擦力和轴向摩擦力。这三方面的作用力中，正压力是由张力产生的，是根据保证带钢正常运行的工艺要求确定的，轴向摩擦力是带钢对中所必须的。为了防止炉辊结瘤，主要通过控制无效的切向摩擦力。下面分析无效切向摩擦力产生的原因和控制措施。
（1）由于带钢温度变化造成的无效切向摩擦力
由于炉内带钢不断加热升温、冷却降温，就会出现显著的热胀冷缩现象，理论上每一处带钢的运行速度都是不一致的，当炉辊采用成组传动时，一组内各个炉辊运行的速度基本一致，但带钢实际速度不一致，当然会造成带钢与炉辊表面的摩擦。
以加热区为例，如果带钢的热膨胀系数为α＝11.7×10-1，带钢速度为250米/分，带钢在一个Pass上前后温差为50℃，可以算出在此Pass内带钢将伸长13.05mm，如果以这组入口处的辊子为基准，带钢与辊子表面速度一致，则带钢每经过一个Pass就要在辊子表面滑动13.05mm，累积到这组出口的数据是很大的。
为了防止这种现象的发生，对于带钢温差较大的加热区、冷却区的炉辊必须采用单独传动控制，在各个炉辊的转动速度中引入带钢温度模型控制。
（2） 由于带钢速度变化造成的无效切向摩擦力
生产线速度必须随着产品工艺的要求进行调整。生产线加速或减速时，如果速度变化太快，就会在炉辊与带钢之间产生摩擦倾向，因此必须将加速度模式进行改进，将线性加速度改为逐渐增加或逐渐减小的二次方加速度。
（3）由于炉辊造成的无效切向摩擦力
要将炉辊表面涂层的粗糙度控制在合适的范围内，防止炉辊表面粗糙度过小或辊面状况差粗糙度不均匀造成的带钢滑动；要保证炉辊辊型合理，防止因为原设计或磨损后炉辊辊型不良，造成带钢在炉辊上的跑偏倾向。
特别需要防止炉辊振动。炉辊的设计标准允许有0.2mm的椭圆度，这一椭圆度造成的炉辊振动最大振幅为200μm，如果再加上安装精度、炉辊弯曲等因素带来的影响，振幅极易超过300μm。有经验表明，当振幅大于300μm时，振动造成的带钢与炉辊的摩擦加剧，如果存在结瘤物质粉末的话，就有可能造成结瘤。
（4） 生产线运转过程中控制无效切向摩擦力
在这方面首钢京唐的经验是，严格监控炉辊速度和转矩波动情况，及时处理异常波动。在 PDA 中将炉区所有辊子的速度和转矩值加入监控，记录生产不同规格带钢时各个炉辊的速度、转矩波动情况，找出其中存在波动异常的辊子，调整其前后的张力设定，控制规格变化时的张力调整幅度，以最大限度地减小波动。
在维修时针对每个辊子的具体情况进行处理，消除导致周期性波动的因素。电气专业采取重新校准炉辊的附加摩擦转矩补偿值、将带钢自重加到炉辊转动惯量补偿内、增加炉辊测速编码器等措施。
某公司高强钢汽车板连退线在稳定生产一般性能的产品，开始试产高强钢时，发生了大量麻点缺陷。经过对退火炉检修，发现炉辊大面积结瘤，是由于炉辊结瘤复制到了带钢表面形成了麻点缺陷。
1 麻点缺陷形貌
麻点主要出现在带钢的边部，平行于生产线的轧制方向排列，呈凹陷、圆滑的界面形貌，也有一定的方向性，在带钢的长度方向上呈彗星状，直径为20~30um 左右。可见这种麻点是由于异物硌伤造成的。
图 带钢表面麻点形貌
2 炉辊表面结瘤情况
通过对炉辊表面情况进行检查发现，在炉子的均热段、缓冷段和快冷段炉辊都存在结瘤现象，其中以均热段炉辊结瘤最为严重。炉辊结瘤形貌见图，可见与带钢表面的麻点形态类似。
图 炉辊结瘤形貌
3 结瘤物成分分析
为了找到结瘤产生的根本原因，对结瘤物不同部位进行了能谱分析。
图 4 1#试样光学显微照片和能谱
图 5 2#试样光学显微照片和能谱分析
图 6 3#试样光学显微照片和能谱分析
图 7 4#试样光学显微照片和能谱分析表
4 结瘤物来源分析
对各个检测点的成分数据汇总如下表所示。
可见结瘤物质成分比较复杂，不同区域成分差异很大，但总体上主要成分有Mn、Si、Al、Fe、Na、Cr、O 元素。这些元素中，如此高的Mn只可能来自带钢的合金成分。其它的Na可能来自前处理，Cr可能来自炉辊，Si、Al可能来自炉内耐火材料以外，但即便如此，还是来自带钢合金成分的可能性比较大。因此，虽然有多种因素可能造成炉辊结瘤，但本案例还是以带钢的合金成分为主。
5 原理分析
带钢的主要成分应该是Fe，但为什么分析的结果中Fe不高，还是认定为带钢成分呢？这是因为高强钢内合金元素优先氧化的原因。
高强钢含有很高的Mn、Si、Al、Cr，在带钢温度达到800℃，保护气体成分为5%~8%H2，露点为-30℃的条件下，这些合金元素都处于氧化状态，而Fe处于还原状态，这就是选择性氧化。发生选择性氧化的结果就使得合金元素在带钢的表面发生聚集，如下图所示，某公司在生产两种不同的高强钢产品时，在带钢表面出现了非常明显的Mn的聚集，表面氧化物主要以这些合金元素为主，含Fe量很低。
一旦带钢表面发生氧化，加上带钢与炉辊之间的滑动和压力作用，就会使得带钢表面的氧化物粘附到炉辊表面，并聚集成颗粒，产生炉辊结瘤问题。
6 问题的解决
为了解决这个问题，除了与其他类型的炉辊结瘤一样，需要防止带钢与炉辊的滑动以外，主要从防止带钢的氧化方面入手。
根据国外先进企业的生产经验，生产高强钢时炉内 O2含量一般控制在25-35ppm 以下，而本案例实际数据超过了这一范围，为了严格控制炉内的 O2含量，聘请国外专家对整个炉区进行了泄漏点检测，对发现的漏点利用停车检修逐一封堵。
机械专业还进行了辐射管泄漏的检查，并实施了电机标高校准、联轴器检查更换、炉辊操作侧润滑脂泄漏控制、分析过滤网成分和清理氮气过滤器等措施。通过采取这些措施，使得炉内 O2含量控制在了30-40ppm。
同时，对炉内的气氛进行了控制，加大了炉子底部保护气体的投入和顶部废气的排放，确保炉内气体的露点处于-40℃~-50℃。当然，对炉内的清理和炉辊的修磨也是必不可少的。
经过多方面的努力，最终因炉辊结瘤造成的压印缺陷比例大幅度下降，成为了影响产品质量的次要因素。
五、炉辊结瘤原因综合分析案例
1 结瘤缺陷情况
2 造成炉辊结瘤的根本原因分析
3 解决问题的措施
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