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 0引言

玻璃是一種無規(guī)則結構的非晶態(tài)固體，其分子不像晶體在空間具有長程有序的排列，而近似于液體那樣短程有序。由于玻璃結晶成的分子結構粗大，相互間的結合不緊密，很容易在結構方面發(fā)生松動，裂紋也容易擴展，因此會炸裂。玻璃自爆的原因相對較多，如應力不均（分子分布不均）、夾雜物（結石、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)部門對此高度重視，多次組織相關技術人員進行分析討論，同時相關技術人員與品控部一起取樣分析自爆點，跟蹤原片不良，進行缺陷取樣分析，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

1.1自爆數(shù)據(jù)統(tǒng)計








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)量和對應的占比。

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。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)計的自爆增加時間節(jié)點一致，因此排除由加工設備造成自爆的情況。



2自爆和不良的排查分析

找到自爆玻璃，對自爆玻璃（庫區(qū)、外部客戶）跟蹤和取樣，利用蝴蝶斑找出自爆原點，取樣并在顯微鏡底部觀察，分析自爆原因，統(tǒng)計數(shù)據(jù)如下：

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

通過對自爆點缺陷確認分析，其中未發(fā)現(xiàn)任何缺陷的自爆最多，相關人員對生產(chǎn)操作的調(diào)查和分析，初步判斷主要原因為含有重金屬的雜物入窯（含有Ni、Cr）造成鋼化自爆；其中的耐材硅質(zhì)耐材結石主要為熔窯大碹區(qū)域產(chǎn)生；參考產(chǎn)生機理單質(zhì)硅和剛玉主要來源為碎玻璃（過往生產(chǎn)調(diào)查）。

為保證分析數(shù)據(jù)的客觀性、真實性，在鋼化爐內(nèi)有一部分玻璃自爆無法取樣和判斷，但是鋼化完質(zhì)檢會將有缺陷的玻璃放入原片不良內(nèi)，為進一步判斷是否是由于結石或其他缺陷造成的自爆，相關技術人員通過對原片不良逐一確認查看、并大量取樣分析。

統(tǒng)計數(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，外購碎玻璃帶入的可能性極大。

（2）硅質(zhì)耐材主要來源于大碹。

3自爆的分析和預防措施

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)過鋼化時由于重新升溫至600~800℃，其存在體積膨脹差，讓玻璃表面產(chǎn)生細小裂紋，在鋼化急冷階段造成自爆。

（2）碎玻璃內(nèi)的外來雜質(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理相同。

（4）熔窯侵蝕形成的結石造成自爆。

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，通過調(diào)查，在4月5~10日，熔窯大碹有處區(qū)域進行過熱補，此次熱補過程中新試用了一批某品牌熱補料，相關技術人員在4月15日將新購某品牌熱補料外送上海硅酸鹽研究所進行成分化驗，化驗數(shù)據(jù)顯示：上硅所采用能譜法化驗，Ni含量在0.45%，Ni可能會造成原片鋼化自爆。

相關理論分析：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)導致的玻璃鋼化過程中的自爆，也稱為“炸爐”[3]；另一種是使用過程中的自爆，主要是由于NiS相變導致的體積膨脹所致。包亦望等[4]認為鋼化自爆的根本原因是局部應力集中過大，而雜質(zhì)和缺陷是導致自爆的間接原因。

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



高溫正六面體ɑ-NiS轉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力，從而導致自爆。

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

3.2.2外購碎玻璃來料排查

對外購碎玻璃進行排查，未發(fā)現(xiàn)問題。

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，減少熱補料侵蝕、剝落。

（2）加大可見浮渣的監(jiān)控力度，做到及時發(fā)現(xiàn)、及時處理。

（3）對于跟蹤過程中發(fā)現(xiàn)的節(jié)瘤缺陷，計劃采取以下措施：①降低外購碎玻璃使用量；②嚴格要求供應商，加強外購碎玻璃質(zhì)量的把控；③內(nèi)部加大外購碎玻璃挑選檢查力度，一旦發(fā)現(xiàn)已挑選過的碎玻璃內(nèi)有石子、水泥塊，應重新挑選，數(shù)量多的及時退貨。

（4）停用此批次熱補料，換用之前品牌的熱補料。

3.4后續(xù)跟蹤

自爆自5月21日起有明顯減少趨勢，通過對后續(xù)熱補時自爆數(shù)據(jù)來反饋熱補料是否是主要影響因素，根據(jù)相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計，該公司分別在5月30日、6月12日、6月17日對熔窯大碹區(qū)域進行4次熱補，熱補方式一致，熱補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，基本在正常范圍內(nèi)，生產(chǎn)部門已和問題品牌熱補料廠商進行溝通，杜絕問題再次發(fā)生。

4結語

此次光伏原片自爆問題歷時一個多月，最終找到影響自爆的主要原因為含重金屬Cr、Ni的熱補料掉落窯內(nèi)產(chǎn)生，部分粘在卡脖水包上，隨著時間逐步造成持續(xù)性的影響，玻璃生產(chǎn)中重金屬對產(chǎn)品質(zhì)量影響巨大，因此在實際生產(chǎn)過程中，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。入廠前應做好重金屬的檢查化驗，與此同時注重外購碎玻璃質(zhì)量，尤其是批次間自爆玻璃多的碎玻璃，盡量減少此類自爆玻璃入窯，可能會造成重復性自爆。生產(chǎn)中還要重點關注一些與玻璃接觸的新材料、新燃燒器、新設備的成分檢查甄別，防范于未然。

原標題：光伏原片玻璃自爆原因分析和解決