粘度对玻璃生产工艺的影响.doc

粘度测量对玻璃生产工艺的影响粘度是玻璃的重要性质之一，它贯穿着玻璃生产的各个阶段，从熔制、澄清、均化、成形、加工、直到退火都与粘度密切相关。在熔制过程中，石英颗粒的溶解、气泡的排除、和各组分的扩散都和粘度有关，在工业上，有时加入少量助溶剂降低熔制玻璃的粘度，以达到澄清和均化的目的，在成形和退火方面，粘度起着控制性作用，在成形过程中，不同的成形方法和成形速度要求不同的粘度和料性，例如在高速成形机的生产中，粘度必须控制在一定的范围内，而成形机的机速决定于粘度随温度的递变速度；在退火过程中，玻璃的粘度和料性对制品内应力的消除速度都有重要作用，高粘度的玻璃具有较高的退火温度，料性短的玻璃退火温度一般较窄，此外玻璃的析晶和一些机械性能也与粘度有关。影响玻璃粘度的主要因素是化学组成和温度，在转变区范围内，还有时间有关。玻璃的粘度随温度下降而增大。从玻璃液到固态玻璃的转变，粘度是连续变化的，期间没有数值上的突变，这一点不同于晶体，晶体加热至熔化温度时，粘度是突然变化的。不同的玻璃对应于某一粘度值的温度不同。在玻璃生产中许多工序（和性能）都可以用粘度作为控制和衡量的标志。鉴于玻璃生产需要，一般把生产控制常用的粘度点同粘度-温度曲线数值相近的点联系起来，可以反映出玻璃生产工艺中各个特定阶段的温度值，如图1示。图1硅酸盐玻璃的粘度-温度曲线（一）常用的粘度值参考点①应变点：大致相当于粘度为1013.6Pa·s的温度，即应力能在几小时内消除的温度，也称退火下限温度；②转变点（Tg）：相当于粘度为1012.4Pa·s的温度，高于此点玻璃进入粘滞状态，开始出现塑性变形，力学性能开始迅速变化；③退火点：大致相当于粘度为1012Pa·s的温度，即应力能在几分钟内消除的温度，也称退火上限温度；④变形点：相当于粘度为1010~1011Pa·s的温度范围；⑤软化温度（Tf）：它与玻璃的密度和表面张力有关，相当于粘度为3×106~1.5×107Pa·s之间的温度。密度约2.5g/cm3的玻璃相当于粘度为106.6Pa·s的温度，软化温度大致相应于操作温度的下限；⑥操作范围：相当于成形时玻璃液表面的温度范围。T上限指准备成形操作的温度，相当于粘度为102~103Pa·s的温度。T下限指成形时能保持制品形状的温度，相当于粘度大于105Pa·s的温度，操作范围的粘度一般为103~106.6Pa·s；⑦熔化温度：相当于粘度为10Pa·s的温度，在此温度下玻璃能以一般要求的速度熔化；⑧自动供料机供料的粘度：102~103Pa·s；⑨人工挑料的粘度：102.2Pa·s；⑩挑料人衬炭模的粘度：103.5Pa·s；⑪脱模（衬炭模）的粘度：106Pa·s。粘度在生产中的应用在生产中，玻璃的熔化、澄清、均化、供料、成形、退火等工艺过程的温度控制，一般都是以其对应的粘度为依据制定的。因此掌握粘度的变化规律对控制生产、提高产品产量和质量是有利的。1、玻璃的熔制玻璃熔制温度范围所对应的粘度一般为100.7~10Pa·s（如钠钙硅玻璃相当于1451~1566℃）。经验证明，在该粘度的温度下，玻璃能较快熔化。在玻璃熔制过程中，石英颗粒是最后进入玻璃熔体的物质，其溶解、扩散关系到整个熔制过程的速度。随之而来的澄清、均化等过程都与玻璃的粘度有关。例如在澄清过程中、气泡的上升速度和粘度成反比，因此生产中常通过升高温度或引入少量助熔剂来降低粘度，达到加速玻璃澄清和均化的目的。玻璃成形根据玻璃制品的形状不同，玻璃一般采用吹、压、拉、轧（或这些方法的组合）等进行成形。在成形过程中粘度具有重要的作用，往往是控制因素。玻璃成形开始和终了所需的粘度与成形方法、玻璃颜色、制品的形状和重量等许多因素有关，这些因素在成形过程中对成形速度具有决定性作用。通常成形开始粘度为101.5~103Pa·s，终了的粘度为105~107Pa·s。在机械成形时还必须考虑以下因素：①粘度为102Pa·s与106Pa·s的温度差（T上限－T下限）。此温度差大则料性长，成形时机速相对较慢；此温度差小则料性短，机速较快。②成形温度范围内的散热速度。散热速度快则机速可适当加快。③玻璃液相温度的粘度与成形开始温度与液相温度之差。液相温度下粘度大则成形析晶倾向小，同样成形开始温度与液相温度之差小，则成形时可迅速越过析晶区，析晶倾向减小。除粘度外，玻璃成形还与玻璃的热传导、表面张力、比热容、密度和热膨胀等因素有关。玻璃退火玻璃中的应力消除一般是通过粘滞流动和弹性松弛来消除的。在粘度为1011.5~1013Pa·s的温度范围内，主要通过粘滞流动来消除应力，应力消除的速度与粘度成反比，与应力大小成正比。1012Pa·s的粘度可作为退火过程的参考点，当温度较低（粘度低于1013Pa·s的温度，特别是低于粘度为1014Pa·s的温度）时有相当一部分应力是通