煤氣爐產(chǎn)品自炸的檢測(cè)與分析

玻璃產(chǎn)品在瓶裝瓶中爆炸。表現(xiàn)在溫差實(shí)驗(yàn)中、貨場(chǎng)堆放時(shí)或巴氏殺菌過程。持續(xù)時(shí)間短的一二小時(shí),長(zhǎng)的二三天,往往造成較大損失。筆者在工作中多次經(jīng)歷過產(chǎn)品自炸,對(duì)問題的發(fā)生、發(fā)展和解決方法積累了一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn),本文對(duì)三種自炸現(xiàn)象、檢測(cè)方法、原因分析以及控制預(yù)防措施做一介紹。1由爐溫變化引起的產(chǎn)品自燃燒1.1巴氏殺菌及自炸試驗(yàn)我廠一座38m2蓄熱式馬蹄焰池窯運(yùn)行至第4年,生產(chǎn)翠綠料啤酒瓶時(shí)出現(xiàn)條紋,時(shí)輕時(shí)重,溫差實(shí)驗(yàn)個(gè)別產(chǎn)品炸裂,用戶在巴氏殺菌階段大量爆炸。其間出現(xiàn)過質(zhì)量較好的階段。換白料生產(chǎn)異型瓶后產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,未再發(fā)生自炸事故。停爐冷修發(fā)現(xiàn)窯坎剛玉磚完全被侵蝕掉,剛玉磚下部的粘土磚大部分被侵蝕與池底平,局部玻璃液甚至鉆入池底。1.2黃干涉色試驗(yàn)啤酒瓶發(fā)生自炸之前,在應(yīng)力儀上檢測(cè)到產(chǎn)品中有條紋。紫色與藍(lán)色間隔,類似掃帚印,分布于瓶底及瓶身。條紋輕重有變化,當(dāng)出現(xiàn)強(qiáng)烈黃干涉色時(shí)溫差試驗(yàn)部分產(chǎn)品自炸,瓶身外觀出現(xiàn)凹凸感的可視條紋。做玻璃全分析(見表1)其成分無(wú)明顯變化。1.3池底粘滯層三次玻璃全分析與設(shè)計(jì)成分相比雖然有差異,仍可以認(rèn)為在正常波動(dòng)范圍之內(nèi)。從表中我們找不出產(chǎn)品發(fā)生炸裂時(shí)成分變化呈現(xiàn)的規(guī)律性,造成自炸的影響因素尚不能在玻璃全分析中反映出來(lái)。分析窯爐結(jié)構(gòu)及運(yùn)行工藝參數(shù)(見表2),其中1.35m池深是該爐此次冷修中重點(diǎn)改動(dòng)的地方,目的是增加窯池的容量以利于提高熔化率。但是因無(wú)池底鼓泡、電助熔等輔助措施,熔制翠綠料玻璃時(shí)池底溫度較低,將會(huì)形成一層較厚的粘滯層。由于比重的原因,粘滯層同時(shí)也是富含SiO2、Al2O3的玻璃。窯爐運(yùn)行后期,煤氣過道堵塞較重,不得不增大鼓風(fēng)量和鼓風(fēng)壓力才能保證輸送煤氣的量,這造成了煤氣爐操作不穩(wěn)定,窯爐熔化溫度指標(biāo)得不到保證,爐溫波動(dòng)較大(見圖1)。這種爐溫波動(dòng)具有周期性的特點(diǎn),圖1反映了一個(gè)波動(dòng)周期。由跌溫開始,逐步升溫,然后溫度超標(biāo),再回到指標(biāo)范圍波動(dòng)。池底粘滯層的厚度隨溫度波動(dòng)而變化。當(dāng)一個(gè)波動(dòng)周期溫度從最低點(diǎn)升到最高點(diǎn)后,粘滯層的厚度逐步變薄,一直到最薄,此時(shí)含SiO2、Al2O3較高的玻璃和粘土磚被侵蝕形成的玻璃進(jìn)入工作池和供料道參與成形。當(dāng)這種過程發(fā)生較劇烈時(shí),高SiO2、Al2O3玻璃來(lái)不及均化,在制品中形成結(jié)構(gòu)不均質(zhì),應(yīng)力儀上觀察到強(qiáng)烈的黃干涉色條紋,高SiO2、Al2O3玻璃與基質(zhì)玻璃界面上產(chǎn)生張應(yīng)力,制品受熱沖擊時(shí),由于膨脹系數(shù)不同而炸裂。從幾起事故發(fā)生的規(guī)律分析,爐溫低時(shí)產(chǎn)品中有氣泡但不炸裂,爐溫從低于指標(biāo)持續(xù)升高超過指標(biāo)20～30℃,保持1～2個(gè)班之后產(chǎn)品發(fā)生自炸。相比較而言白料玻璃導(dǎo)熱性好,粘滯層薄,形成的條紋及結(jié)構(gòu)應(yīng)力要輕,不再出現(xiàn)產(chǎn)品自炸。1.4淺池爐氣溫度和水質(zhì)對(duì)效率的影響⑴窯爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)在池深選擇上應(yīng)考慮玻璃料色、燃料種類、有無(wú)鼓泡、電加熱等因素。若僅有氣體燃料加熱時(shí),生產(chǎn)有色玻璃的窯爐池深以不超過1m為宜。許多廠家的經(jīng)驗(yàn)表明,淺池窯爐生產(chǎn)啤酒瓶的質(zhì)量比深池穩(wěn)定。⑵對(duì)玻璃中的條紋應(yīng)引起足夠重視,堅(jiān)持定時(shí)檢測(cè),及時(shí)發(fā)現(xiàn)黃干涉色的條紋,以便采取措施。溫差試驗(yàn)可判定條紋對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響,從而幫助發(fā)現(xiàn)不合格品,以8h一次為宜,出現(xiàn)異常情況應(yīng)增加頻度。⑶確保工藝指標(biāo)特別是溫度指標(biāo)的穩(wěn)定。以發(fā)生爐煤氣為燃料的窯爐,當(dāng)煤氣過道堵塞影響熔化溫度時(shí),應(yīng)徹底清理。本例所說的這座窯爐,運(yùn)行三年半后,停產(chǎn)24h清理煤氣過道,出口壓力由1100Pa降為150Pa,確保了最后半年熔化溫度及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。2材料路徑冷卻風(fēng)和產(chǎn)品本身爆炸2.1高壓風(fēng)冷卻問題生產(chǎn)普白料瓶罐玻璃的過火式料道,由于料溫過高,使用高壓風(fēng)冷卻,滴料料型發(fā)生彎曲,制品溫差試驗(yàn)自炸,改用風(fēng)葫蘆冷卻,冷卻位置分散后移,問題得到解決。2.2應(yīng)力儀檢測(cè)產(chǎn)品的測(cè)定過火式料道一般料溫偏高,普遍使用冷卻風(fēng),用應(yīng)力儀檢測(cè)產(chǎn)品中的條紋也具有普遍性,藍(lán)紫相間較少出現(xiàn)黃干涉色。條紋的輕重與冷卻風(fēng)的大小和風(fēng)溫有關(guān),嚴(yán)重時(shí)溫差試驗(yàn)炸裂,有時(shí)貨場(chǎng)產(chǎn)品自炸。2.3彈性玻璃的制備料道直接吹冷風(fēng)的結(jié)果是玻璃液表面降溫幅度大,形成硬的料皮。料皮的厚度與冷卻強(qiáng)度成正比。玻璃被冷卻后超過應(yīng)變點(diǎn)溫度,失去塑性,進(jìn)入料盆來(lái)不及被重?zé)峋?經(jīng)勻料筒攪拌均布于制品上,形成與塑性基質(zhì)玻璃密度不同的冷玻璃,在成形過程中冷玻璃的溫度和密度的變化與基質(zhì)玻璃變化不同步,退火過程中冷玻璃與基質(zhì)玻璃之間的張應(yīng)力得不到釋放,形成類似于結(jié)構(gòu)應(yīng)力的效果,在應(yīng)力儀上產(chǎn)生干涉色,即所看到的條紋。當(dāng)這種玻璃超過一定的量時(shí),張應(yīng)力增大到超過玻璃的抗張強(qiáng)度就發(fā)生炸裂,裂紋沿著條紋方向展開。2.4冷卻風(fēng)的使用⑴采用設(shè)計(jì)合理、加熱冷卻方式科學(xué)的料道,以提高均化系數(shù)。⑵過火式料道使用冷卻風(fēng)時(shí),冷卻位置應(yīng)離開料盆1.5m以外,以使被冷卻的玻璃液能有被重?zé)峋臅r(shí)間,避免局部過冷。杜絕使用高壓風(fēng)強(qiáng)制冷卻。⑶冬季是冷卻風(fēng)引起產(chǎn)品自炸的多發(fā)季節(jié),應(yīng)慎重增加冷卻強(qiáng)度,必要時(shí)可降低出料量以減小冷卻強(qiáng)度。3由于嚴(yán)重故障，產(chǎn)品本身爆炸3.1顯色體系的產(chǎn)品21m2蓄熱室馬蹄焰窯爐生產(chǎn)啤酒瓶工藝穩(wěn)定、熔化質(zhì)量良好,但產(chǎn)品發(fā)生自炸。16h后窯爐大碹冒火,0.5m3輕質(zhì)硅磚、硅藻土保溫磚被燒蝕流入熔化池內(nèi),用熱補(bǔ)料修復(fù)大碹后12h產(chǎn)品不再自炸。同樣這座窯爐后期生產(chǎn)白料異型瓶,工藝指標(biāo)穩(wěn)定,產(chǎn)品中卻出現(xiàn)大量針尖大小氣泡,10個(gè)/cm2以上,伴有條紋,條紋輕重與氣泡多少有正比例關(guān)系。每次發(fā)生持續(xù)時(shí)間不等,嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)品自炸。調(diào)整爐溫、該變配方、控制窯壓等措施均不奏效。窯爐不久發(fā)生漏料,玻璃液從池壁磚縫溢出,侵蝕池壁外保溫材料,呈持續(xù)漸進(jìn)式,形成玻璃通道,經(jīng)由料道磚縫進(jìn)入成形流參與成形。當(dāng)池壁外保溫材料局部被侵蝕完之后發(fā)生漏料。3.2si2、al2o3含量測(cè)定氣泡產(chǎn)生時(shí)應(yīng)力儀上發(fā)現(xiàn)條紋,溫差試驗(yàn)有自炸現(xiàn)象,貨場(chǎng)產(chǎn)品也發(fā)生自炸,有時(shí)制品表面有局部凸出,用氫氟酸處理凸出部位不被侵蝕,取該處玻璃做全分析,SiO2、Al2O3含量明顯偏高(見表3)。做環(huán)切均勻度分析,截面有較多粗大的黃條紋,屬于D級(jí)。3.3玻璃液的溢出大碹冒火,保溫材料熔燒蝕進(jìn)入熔化池后,由于該處位于窯池縱向三分之二、橫向二分之一位置,溫度較高、氣泡消除較快,熔蝕物很快變成玻璃,因其SiO2、Al2O3含量較高粘度大,隨成形流進(jìn)入料道過程中得不到充分均化,在制品中產(chǎn)生由于化學(xué)成分不均質(zhì)造成的結(jié)構(gòu)應(yīng)力,嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)品自炸。玻璃液從池壁磚縫溢出后,先是在垂直方向形成局部對(duì)流,熱的玻璃液從上部磚縫流出,與保溫材料發(fā)生反應(yīng)溫度降低,反應(yīng)物從磚縫下部流進(jìn)窯池。隨這個(gè)過程的進(jìn)展,玻璃液與保溫磚的反應(yīng)物不斷被帶進(jìn)窯池,由于此處無(wú)火焰直接加熱,玻璃液溫度較低,氣泡不能完全消除,這些帶有氣泡的玻璃液參與成形后使制品帶有氣泡和條紋。隨這個(gè)過程的持續(xù),侵蝕反應(yīng)發(fā)展到了料道池壁,這里也有較大的磚縫,反應(yīng)物從這個(gè)磚縫進(jìn)入料道參與成形,對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響變得更直接,產(chǎn)品自炸頻頻發(fā)生也就不足為奇了。3.4應(yīng)注意做好產(chǎn)品的選擇⑴對(duì)保溫材料侵蝕產(chǎn)生的條紋用環(huán)切均勻度能準(zhǔn)確定級(jí),確定產(chǎn)品是否合格。⑵經(jīng)常檢查窯爐大碹、池壁等部位,及時(shí)發(fā)現(xiàn)冒火、池壁溫度突然升高等異?，F(xiàn)象。⑶產(chǎn)品出現(xiàn)自炸,檢查工藝無(wú)異常,應(yīng)從窯爐上找一找原因。⑷窯爐設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響,結(jié)構(gòu)合理、選材得當(dāng),細(xì)小部位處理精益求精,特別是窯坎,最好選用電熔AZS磚并確保砌筑質(zhì)量。池壁外第一層慎重使用輕質(zhì)保溫材料,預(yù)防玻璃液溢出形成對(duì)流影響玻璃液質(zhì)量。4早發(fā)現(xiàn)、早檢測(cè)⑴產(chǎn)品發(fā)生自炸的原因是多方面的,當(dāng)問題發(fā)生時(shí)應(yīng)當(dāng)從產(chǎn)品制造的整個(gè)工藝過程去分析研究。必須掌握準(zhǔn)確可靠的第一手資料才能下結(jié)論。在管理正規(guī)的企業(yè)因原料及配合料偏差造成的質(zhì)量事故是較少見到的,從玻璃全分析中找到答案的幾率也非常小,不少企業(yè)常圍繞這個(gè)環(huán)節(jié)大做文章往往耽誤了時(shí)機(jī)。事實(shí)上熔制、供料和制造過程才是產(chǎn)品自炸的多發(fā)“地”。⑵檢測(cè)手段要齊全。應(yīng)立足于早發(fā)現(xiàn),防止不合格品出廠,早診斷減少損失。必須檢測(cè)的項(xiàng)目應(yīng)包括:應(yīng)力、溫差、環(huán)切