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 0引言

玻璃是一種無(wú)規(guī)則結(jié)構(gòu)的非晶態(tài)固體，其分子不像晶體在空間具有長(zhǎng)程有序的排列，而近似于液體那樣短程有序。由于玻璃結(jié)晶成的分子結(jié)構(gòu)粗大，相互間的結(jié)合不緊密，很容易在結(jié)構(gòu)方面發(fā)生松動(dòng)，裂紋也容易擴(kuò)展，因此會(huì)炸裂。玻璃自爆的原因相對(duì)較多，如應(yīng)力不均（分子分布不均）、夾雜物（結(jié)石、重金屬雜質(zhì)）、外力造成的裂口等。

某公司2021年4月上旬鋼化玻璃自爆開(kāi)始增多，中下旬自爆數(shù)量明顯增加，公司及原片生產(chǎn)部門(mén)對(duì)此高度重視，多次組織相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行分析討論，同時(shí)相關(guān)技術(shù)人員與品控部一起取樣分析自爆點(diǎn)，跟蹤原片不良，進(jìn)行缺陷取樣分析，并持續(xù)跟蹤后續(xù)的自爆情況。

1不良、自爆數(shù)據(jù)跟蹤統(tǒng)計(jì)

1.1自爆數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)








如圖1所示，4月份自爆數(shù)據(jù)逐步增加，產(chǎn)品質(zhì)量影響較大。圖2、3為各條生產(chǎn)線的自爆數(shù)量和對(duì)應(yīng)的占比。

由圖1、2、3可知：①4月22日后加工自爆明顯上升，最高達(dá)1900mm；②4月、5月自爆原片主要集中在原片3線，2線其次；③自5月15日起自爆數(shù)量呈下降趨勢(shì)。1.2外部客戶自爆情況跟蹤

近半年外部客戶自爆投訴統(tǒng)計(jì)如圖4所示。由圖4可知：4月下旬和5月初生產(chǎn)的玻璃自爆數(shù)量較多，與公司內(nèi)部加工線統(tǒng)計(jì)的自爆增加時(shí)間節(jié)點(diǎn)一致，因此排除由加工設(shè)備造成自爆的情況。



2自爆和不良的排查分析

找到自爆玻璃，對(duì)自爆玻璃（庫(kù)區(qū)、外部客戶）跟蹤和取樣，利用蝴蝶斑找出自爆原點(diǎn)，取樣并在顯微鏡底部觀察，分析自爆原因，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下：

取樣31片在庫(kù)區(qū)自爆玻璃，其中結(jié)石3片（結(jié)石缺陷巖相觀察為硅質(zhì)耐材結(jié)石）、單質(zhì)硅1片、其余均未發(fā)現(xiàn)缺陷，對(duì)所取樣數(shù)據(jù)分析和顯微鏡巖相分析。

通過(guò)對(duì)自爆點(diǎn)缺陷確認(rèn)分析，其中未發(fā)現(xiàn)任何缺陷的自爆最多，相關(guān)人員對(duì)生產(chǎn)操作的調(diào)查和分析，初步判斷主要原因?yàn)楹兄亟饘俚碾s物入窯（含有Ni、Cr）造成鋼化自爆；其中的耐材硅質(zhì)耐材結(jié)石主要為熔窯大碹區(qū)域產(chǎn)生；參考產(chǎn)生機(jī)理單質(zhì)硅和剛玉主要來(lái)源為碎玻璃（過(guò)往生產(chǎn)調(diào)查）。

為保證分析數(shù)據(jù)的客觀性、真實(shí)性，在鋼化爐內(nèi)有一部分玻璃自爆無(wú)法取樣和判斷，但是鋼化完質(zhì)檢會(huì)將有缺陷的玻璃放入原片不良內(nèi)，為進(jìn)一步判斷是否是由于結(jié)石或其他缺陷造成的自爆，相關(guān)技術(shù)人員通過(guò)對(duì)原片不良逐一確認(rèn)查看、并大量取樣分析。

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：富鋁節(jié)瘤、硅質(zhì)耐火材料分別占比：26.23%、13.11%，屬于原片不良中的主要缺陷，巖相觀察分析如下：
（1）富鋁節(jié)瘤為單個(gè)節(jié)瘤、未在節(jié)瘤內(nèi)部發(fā)現(xiàn)斜鋯石，位置差異較大，且不連續(xù)，判斷非池壁區(qū)域產(chǎn)生，外購(gòu)碎玻璃帶入的可能性極大。

（2）硅質(zhì)耐材主要來(lái)源于大碹。

3自爆的分析和預(yù)防措施

3.1自爆的主要原因

（1）含重金屬（Ni、Cr等）的物質(zhì)入窯，再經(jīng)過(guò)鋼化時(shí)由于重新升溫至600~800℃，其存在體積膨脹差，讓玻璃表面產(chǎn)生細(xì)小裂紋，在鋼化急冷階段造成自爆。

（2）碎玻璃內(nèi)的外來(lái)雜質(zhì)如石子、水泥塊等熔化不良造成的節(jié)瘤缺陷。

（3）碎玻璃內(nèi)鋁、鎳雜物形成的單質(zhì)硅，其自爆原因和重金屬機(jī)理相同。

（4）熔窯侵蝕形成的結(jié)石造成自爆。

3.2自爆區(qū)域排查

3.2.1大碹區(qū)域排查

跟蹤自爆的情況，此次自爆從4月份上旬逐步增加，4月下旬明顯增加，通過(guò)調(diào)查，在4月5~10日，熔窯大碹有處區(qū)域進(jìn)行過(guò)熱補(bǔ)，此次熱補(bǔ)過(guò)程中新試用了一批某品牌熱補(bǔ)料，相關(guān)技術(shù)人員在4月15日將新購(gòu)某品牌熱補(bǔ)料外送上海硅酸鹽研究所進(jìn)行成分化驗(yàn)，化驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示：上硅所采用能譜法化驗(yàn)，Ni含量在0.45%，Ni可能會(huì)造成原片鋼化自爆。

相關(guān)理論分析：孫文遷等[2]將鋼化自爆分為兩種：一種是由于缺陷或雜質(zhì)導(dǎo)致的玻璃鋼化過(guò)程中的自爆，也稱(chēng)為“炸爐”[3]；另一種是使用過(guò)程中的自爆，主要是由于NiS相變導(dǎo)致的體積膨脹所致。包亦望等[4]認(rèn)為鋼化自爆的根本原因是局部應(yīng)力集中過(guò)大，而雜質(zhì)和缺陷是導(dǎo)致自爆的間接原因。

NiS直徑為0.04~0.65mm，肉眼幾乎看不到，他的自爆機(jī)理如式（1）所示。



高溫正六面體ɑ-NiS轉(zhuǎn)換成低溫斜方六面體β-NiS，體積膨脹2%~4%，使玻璃承受巨大的相變張應(yīng)力，從而導(dǎo)致自爆。

4月初此窯爐大碹的維修區(qū)域：4號(hào)小爐大碹正中位置，與三線自爆多有較大的對(duì)應(yīng)關(guān)系，熱補(bǔ)期間熱補(bǔ)料有少量掉落窯內(nèi)，部分粘在卡脖水包上，隨著時(shí)間逐步帶出，由于時(shí)間、位置比較對(duì)應(yīng)、且自爆玻璃上很多未發(fā)現(xiàn)結(jié)石缺陷，因此熱補(bǔ)料內(nèi)重金屬Ni造成的自爆可能性極大，綜合分析認(rèn)為是此次自爆的主要原因。

3.2.2外購(gòu)碎玻璃來(lái)料排查

對(duì)外購(gòu)碎玻璃進(jìn)行排查，未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

3.2.3其他區(qū)域檢查

其他區(qū)域檢查并未發(fā)現(xiàn)明顯異常。

3.3預(yù)防措施

（1）在保證工藝穩(wěn)定的前提下，降低熔窯溫度，減少溫度波動(dòng)，減少熱補(bǔ)料侵蝕、剝落。

（2）加大可見(jiàn)浮渣的監(jiān)控力度，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)處理。

（3）對(duì)于跟蹤過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的節(jié)瘤缺陷，計(jì)劃采取以下措施：①降低外購(gòu)碎玻璃使用量；②嚴(yán)格要求供應(yīng)商，加強(qiáng)外購(gòu)碎玻璃質(zhì)量的把控；③內(nèi)部加大外購(gòu)碎玻璃挑選檢查力度，一旦發(fā)現(xiàn)已挑選過(guò)的碎玻璃內(nèi)有石子、水泥塊，應(yīng)重新挑選，數(shù)量多的及時(shí)退貨。

（4）停用此批次熱補(bǔ)料，換用之前品牌的熱補(bǔ)料。

3.4后續(xù)跟蹤

自爆自5月21日起有明顯減少趨勢(shì)，通過(guò)對(duì)后續(xù)熱補(bǔ)時(shí)自爆數(shù)據(jù)來(lái)反饋熱補(bǔ)料是否是主要影響因素，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，該公司分別在5月30日、6月12日、6月17日對(duì)熔窯大碹區(qū)域進(jìn)行4次熱補(bǔ)，熱補(bǔ)方式一致，熱補(bǔ)料采用之前品牌的產(chǎn)品，加工鋼化自爆數(shù)據(jù)未出現(xiàn)波動(dòng)，基本在正常范圍內(nèi)，生產(chǎn)部門(mén)已和問(wèn)題品牌熱補(bǔ)料廠商進(jìn)行溝通，杜絕問(wèn)題再次發(fā)生。

4結(jié)語(yǔ)

此次光伏原片自爆問(wèn)題歷時(shí)一個(gè)多月，最終找到影響自爆的主要原因?yàn)楹亟饘貱r、Ni的熱補(bǔ)料掉落窯內(nèi)產(chǎn)生，部分粘在卡脖水包上，隨著時(shí)間逐步造成持續(xù)性的影響，玻璃生產(chǎn)中重金屬對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響巨大，因此在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，企業(yè)要重視原材料的重金屬檢查，特別是大宗物料如硅砂、白云石、石灰石等。入廠前應(yīng)做好重金屬的檢查化驗(yàn)，與此同時(shí)注重外購(gòu)碎玻璃質(zhì)量，尤其是批次間自爆玻璃多的碎玻璃，盡量減少此類(lèi)自爆玻璃入窯，可能會(huì)造成重復(fù)性自爆。生產(chǎn)中還要重點(diǎn)關(guān)注一些與玻璃接觸的新材料、新燃燒器、新設(shè)備的成分檢查甄別，防范于未然。

原標(biāo)題：光伏原片玻璃自爆原因分析和解決