標題電弧燃燒爐中添加劑對鋼鐵中碳、硫元素的影響

電弧燃燒爐中添加劑對鋼鐵中碳、硫元素的影響
 一般企業檢測鋼鐵材料中的碳硫含量，大多使用氣體容量法定碳、碘量法定硫的碳硫分析儀（簡稱氣容儀）。其試樣燃燒多使用電弧爐。

電弧爐用于燃燒樣品。將其燃氣導入氣容儀等各種分析設備，定量分析樣品中的碳、硫含量。

電弧爐的工作原理是：在一定壓力的富氧條件下，以瞬間高頻高壓電使試樣與電極間產生電弧，以瞬間的工頻大電流點燃在一定壓力的富氧條件下的樣品，讓其高速燃燒，使樣品中的碳元素氧化成CO2、硫元素氧化成SO2。用本設備燃燒鋼鐵樣品的基本工藝是 “前大氧、后控氣”。“前大氧”是指燃燒室（由爐體和坩堝組成）前供應的氧氣要“大”（具體講是氧氣壓力要達到40kPa）、“后控氣”是指流出燃燒室的燃氣流速要控制在一定范圍（具體要求是控制在80-100L/h）。這樣才能保證充分燃燒。電弧爐可在很多情況下（尤其是碳、硫分析方面）代替管式爐。它與管式爐比具有體積小，重量輕，不必預熱，無熱輻射，清潔衛生，并且有顯著的節能效果。

    鋼的熔點約為1515℃，鐵的熔點約在1535℃。這么高的熔點電弧爐是怎么將其熔化并釋放出CO2和SO2呢?是添加劑起了至關重要的作用。

    第一、添加劑在氧氣流中氧化燃燒。輸出大量的熱能．可以提高爐溫．有顯著的發熱作用；

    第二、添加劑由于液化密度小于鐵的氧化物或受熱后生成氣體物質，在爐體 內部向上飄浮的過程中，可加快碳、硫離子的擴散，有利于與氧氣接觸，使氧化反應加快起到良好的攪拌作用；

    第三、氧化燃燒生成的CO2，和SO2部屬于酸性氧化物，堿性介質不利于CO2和SO2的釋放，而選取適量的偏酸性添加劑加入燃燒體系可使介質變成中性或弱酸性．有利于CO2和SO2的逸出；

    第四、燃燒后生成的Fe2O3、SnO2，等粉塵對SO2有吸 附作用，導致測試結果偏低。加入有關的添加劑可阻止吸附消除干擾。電弧燃燒爐中常用的添加劑有純錫粒和硅鉬粉。 硅主要起發熱作用．燃燒產生熱量，另外硅氧化后的產物是SiO2屬酸性氧化物，它的密度比鐵及其氧化物都小，在液體中有漂浮作用，有利于CO2和SO2的釋放。MoO3是酸性氧化物，它的加入有利于SO2的釋放。它在1155℃生成氣體， 從液相中逸出時．起到良好的攪拌作用，有利于硫離子的擴散和SO2的生成。它能破壞Fe2O3的催化作用，防止管道吸附。 錫的熔點是231℃，可以降低整個燃燒體系的熔點，主要作用是助熔并兼有發熱穩燃的作用。

    第五、分析檢測鐵或鐵合金時，要加入適量純鐵（以添加后和試樣合計為1克為宜），其主要作用是幫助燃燒，有利于在瞬間提高爐體內的溫度，保證試樣中碳硫的釋放。

   由于添加劑所起的重要作用，因此對添加劑的要求也很高，要求雜質成份含量少，碳、硫含量低，它的幾何形狀， 粒度、空隙度也有一定的要求。目前市場上銷售的一些添加劑中碳硫含量偏高、粒度大，有些硅鉬粉中的SiO2、直接采用石英砂�；蛘邽榱私档筒牧铣杀�，隨意改變MoO3和SiO2的配比。使用這些添加劑會對測量的結果產生很大的誤差而影響生產，建議用戶選擇品牌產品或有一定規模實力的企業所生產的添加劑。

    由于鐵的熔點比鋼高，而其稱樣往往只有鋼的試樣的一半或四分之一，因此保證鐵試樣在電弧爐中的燃燒是非常重要的。需要注意以下方面：

    1.  正確確定稱樣重量和應添加的純鐵份量；

    2.  做好試樣的制樣工作，樣品顆粒小一點為宜，這樣才能保證試樣與氧氣充分接觸，有利于引弧燃燒，使碳硫充分釋放；

    3.  硅鉬粉和錫粒等添加劑配比適當；

    4.  及時清理電弧爐除塵器，防止過多的粉塵吸附SO2；

    5.  及時清理電極上的積炭，保證引弧燃燒效果。

                                                                               南京諾金高速分析儀器廠

                                                                                   2011-07-18