紅外碳硫分析儀采用高頻燃燒爐配合紅外碳硫分析儀能快速、準(zhǔn)確地測(cè)定鐵合金、高中低鋼、錳鋼、鑄造用材料、灰、球鐵、礦石、硅鐵、錳鐵、鎳鐵、個(gè)鐵等各種材料。

碳硫含量對(duì)鋼鐵質(zhì)量的影響

碳對(duì)鋼鐵鋼鐵分析儀的性能起著重要的作用：隨著碳含量的增加，鋼的硬度和強(qiáng)度提高，其韌性和塑性下降;反之，碳含量減少，則硬度和強(qiáng)度下降，而韌性和塑性增加。碳硫分析儀是企業(yè)理化分析室中的一種常用計(jì)量器具，用于對(duì)金屬和非金屬材料中的碳和硫元素含量進(jìn)行定量分析，廣泛應(yīng)用于冶金、鑄造、機(jī)械、車(chē)輛、泵閥、礦石、環(huán)保、質(zhì)檢等行業(yè)和領(lǐng)域，可以方便快捷的進(jìn)行原料驗(yàn)收、爐前分析、成品檢驗(yàn)等階段的分析測(cè)試。 

硫存在于鋼鐵中，會(huì)惡化鋼鐵的質(zhì)量，降低其力學(xué)性能及耐蝕性、可焊性。特別是鋼中的硫，若以硫化鐵的狀態(tài)存在時(shí)，由于它的熔點(diǎn)低(1000℃左右)，會(huì)引起鋼的“熱脆”現(xiàn)象，即熱變形，高溫時(shí)工作產(chǎn)生裂紋，影響產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命。所以，鋼中的硫含量越低越好。一般要求，普通鋼中的硫含量小于0.050%,工具鋼中的硫含量小于0.045%，而優(yōu)質(zhì)鋼中的硫含量要小于0.020%。鑒于碳硫含量對(duì)鋼鐵質(zhì)量和性能的重要作用，因此檢測(cè)鋼鐵中的碳硫含量，即碳硫分析具有重要意義。

鋼鐵不銹鋼分析儀中的碳硫元素在高溫下(1200℃～1400℃)通氧燃燒。均能轉(zhuǎn)化為氣體，生成CO2和SO2，這就是燃燒法分析碳硫的基礎(chǔ)。 碳硫元素分析儀分析的原理，就是將試樣在高溫爐中(如電阻爐也稱(chēng)管式爐、電弧爐、高頻感應(yīng)燃燒爐等)通氧燃燒，生成并逸出CO2和SO2氣體，用此法實(shí)現(xiàn)碳硫元素與金屬元素及其化合物的分離，然后測(cè)定CO2和SO2的含量，再換算出試樣中的碳硫含量。

在當(dāng)前的鋼鐵分析檢驗(yàn)中，對(duì)碳和硫的分析用紅外碳硫分析儀有儀器設(shè)備便宜、操作方便和易于維護(hù)等其他分析儀器不能取代的優(yōu)點(diǎn)。例如，對(duì)超低碳超低硫或高碳、高硫的分析若用光譜法很難滿(mǎn)足檢測(cè)要求，而采用紅外碳硫分析法卻能滿(mǎn)足要求。筆者通過(guò)實(shí)際使用碳硫檢驗(yàn)設(shè)備多年的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)紅外碳硫儀的分析原理進(jìn)行介紹，可以為其他使用者在工作中提供參考。

紅外碳硫分析儀的相關(guān)工作原理

1.紅外線氣體分析方法的基本理論

紅外線氣體分析儀，是利用紅外線進(jìn)行氣體分析。它基于待分析組分的濃度不同，吸收的輻射能不同，剩下的輻射能使得檢測(cè)器里的溫度升高不同，動(dòng)片薄膜兩邊所受的壓力不同，從而產(chǎn)生一個(gè)電容檢測(cè)器的電信號(hào)。這樣，就可間接測(cè)量出待分析組分的濃度。所有無(wú)機(jī)或有機(jī)分子，除雙極性分子如或單原子氣體外，均吸收紅外線，可以利用紅外線氣體分析法進(jìn)行分析，氣體常用此法分析。

2.紅外碳硫儀的熔樣原理

紅外碳硫儀中熔樣是在高頻感應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行的。高頻感應(yīng)爐由高頻發(fā)生器、感應(yīng)線圈、石英燃燒管、清掃機(jī)構(gòu)、坩堝升降器等組成。它的熔樣原理是：在爐膛內(nèi)，瓷坩堝內(nèi)的樣品和助熔劑在高頻感應(yīng)線圈通電時(shí)，金屬和助熔劑感應(yīng)產(chǎn)生高頻渦流，產(chǎn)生極高的溫度，樣品在純氧氣流中劇烈燃燒成熔渣，樣品中的碳、硫在高溫下全部轉(zhuǎn)化成被測(cè)氣體，從而通過(guò)對(duì)被測(cè)氣體濃度的測(cè)量確定樣品中碳、硫的含量。

3.紅外碳硫儀的工作原理

將加入助熔劑的被測(cè)樣品在感應(yīng)爐高溫作用下熔化，樣品中的碳轉(zhuǎn)化為，硫轉(zhuǎn)化為，釋放氣用氧氣作為載氣帶出，經(jīng)過(guò)無(wú)水過(guò)氯酸鎂干燥管除去氣體中的水分，再經(jīng)過(guò)濾塵器除去氣體中的粉塵，氣體含量經(jīng)二氧化硫紅外檢測(cè)器測(cè)出，氣體含量經(jīng)二氧化碳紅外檢測(cè)器測(cè)出。

4.紅外池的工作原理(以氣體測(cè)量為例)

紅外檢測(cè)器屬于半導(dǎo)體探測(cè)器，紅外池由紅外光源、斬波馬達(dá)、濾波器、聚光錐頭、半導(dǎo)體紅外能量檢測(cè)器和池體組成。紅外源由絲組成，加熱到大約850℃可輻射出可見(jiàn)光及紅外光譜所有波長(zhǎng)的光。紅外線經(jīng)過(guò)吸收池內(nèi)從濾光片出來(lái)。濾光片只讓能被吸收的紅外線通過(guò)，紅外線再經(jīng)聚光椎聚集在半導(dǎo)體探測(cè)器的含鋰二極管上，該二極管對(duì)熱量十分敏感，紅外線輻射二極管上改變其溫度并影響其電參數(shù)。

二極管處在放大線路的基極上，通過(guò)改變基極的電壓，改變放大電路的輸出值，這一輸出值隨著氣體濃度增加有規(guī)律地變化，遵循郎伯一比爾定律，再通過(guò)電子線路轉(zhuǎn)化成線性關(guān)系，從而達(dá)到檢測(cè)氣體含量的目的。

紅外碳硫分析儀的分析的原理就是將試樣在高溫爐中通氧燃燒，生成并逸出CO2和SO2氣體，用此法實(shí)現(xiàn)碳硫元素與金屬元素及其化合物的分離，然后測(cè)定CO2和SO2的含量，再換算出試樣中的碳硫含量。

紅外碳硫分析儀的試驗(yàn)測(cè)量方法：

容量法：

常用的有測(cè)碳為氣體容量法和非水滴定法，測(cè)硫?yàn)榈饬糠?、酸堿滴定法。特別是氣體容量法測(cè)碳、碘量法定硫，既快速又準(zhǔn)確，是我國(guó)碳、硫聯(lián)合測(cè)定Z常用的方法，采用此方法的碳硫分析儀的精度，碳含量下限為0.050%，硫含量下限為0.005%，可滿(mǎn)足大多數(shù)場(chǎng)合的需要。

重量法：

常用堿石棉吸收二氧化碳，由“增量”求出碳含量。硫的測(cè)定常用濕法，試樣用酸分解氧化，轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩猁}，然后在鹽酸介質(zhì)中加入氯化鋇，生成硫酸鋇，經(jīng)沉淀、過(guò)濾、洗滌、灼燒，稱(chēng)量Z后計(jì)算得出硫的含量。重量法的缺點(diǎn)是分析速度慢，所以不可能用于企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)碳硫分析，優(yōu)點(diǎn)是具有較高的準(zhǔn)確度，至今仍被國(guó)內(nèi)外作為標(biāo)準(zhǔn)方法推薦，適用于標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室和研究機(jī)構(gòu)。

電導(dǎo)法：

用電導(dǎo)法測(cè)定碳、硫，其特點(diǎn)是準(zhǔn)確，快速、靈敏。多用于低碳、低硫的測(cè)定。測(cè)定金屬中的碳、硫含量，還有ICP法、直讀光譜法、X光熒光法、質(zhì)譜法、色譜法、活化分析法等，各有其優(yōu)點(diǎn)和適用范圍。

紅外光度法：

試樣中的碳、硫經(jīng)過(guò)富氧條件下的高溫加熱，氧化為二氧化碳、二氧化硫氣體。該氣體經(jīng)處理后進(jìn)入相應(yīng)的吸收池，對(duì)相應(yīng)的紅外輻射進(jìn)行吸收，由探測(cè)器轉(zhuǎn)發(fā)為信號(hào)，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理輸出結(jié)果。此方法具有準(zhǔn)確、快速、靈敏度高的特點(diǎn)，高低碳硫含量均使用，采用此方法的紅外碳硫分析儀，自動(dòng)化程度較高，價(jià)格也比較高，適用于分析精度要求較高的場(chǎng)合。

紅外碳硫分析儀能快速、準(zhǔn)確地測(cè)定鋼、鐵、合金、礦石及其他材料中碳、硫兩元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。是集光、電、計(jì)算機(jī)、分析技術(shù)于一體的高新技術(shù)產(chǎn)品，具有測(cè)量范圍寬、分析結(jié)果準(zhǔn)確可靠等特點(diǎn)。紅外碳硫儀的分析原理在分析儀器中是相對(duì)簡(jiǎn)單的，技術(shù)是成熟的。在分析中遇到問(wèn)題時(shí)要具體問(wèn)題具體分析，排除故障，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。還要加強(qiáng)碳硫設(shè)備的維護(hù)，責(zé)任落實(shí)到人，做好設(shè)備使用及維護(hù)記錄，提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性并延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。