電弧燃燒爐中添加劑對鋼鐵中碳、硫元素的影響
 一般企業(yè)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?xì)鈱?dǎo)入氣容儀等各種分析設(shè)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(chǎn)生電弧，以瞬間的工頻大電流點(diǎn)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(shè)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(yīng)的氧氣要“大”（具體講是氧氣壓力要達(dá)到40kPa）、“后控氣”是指流出燃燒室的燃?xì)饬魉僖�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(yù)熱，無熱輻射，清潔衛(wèi)生，并且有顯著的節(jié)能效果。

    鋼的熔點(diǎn)約為1515℃，鐵的熔點(diǎn)約在1535℃。這么高的熔點(diǎn)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(guān)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(fā)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(zhì)，在爐體 內(nèi)部向上飄浮的過程中，可加快碳、硫離子的擴(kuò)散，有利于與氧氣接觸，使氧化反應(yīng)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(zhì)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(zhì)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(dǎo)致測試結(jié)果偏低。加入有關(guān)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(fā)熱作用．燃燒產(chǎn)生熱量，另外硅氧化后的產(chǎn)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(shí)．起到良好的攪拌作用，有利于硫離子的擴(kuò)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(diǎn)是231℃，可以降低整個(gè)燃燒體系的熔點(diǎn)，主要作用是助熔并兼有發(fā)熱穩(wěn)燃的作用。

    第五、分析檢測鐵或鐵合金時(shí)，要加入適量純鐵（以添加后和試樣合計(jì)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(nèi)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(zhì)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。或者為了降低材料成本，隨意改變MoO3和SiO2的配比。使用這些添加劑會(huì)對測量的結(jié)果產(chǎn)生很大的誤差而影響生產(chǎn)，建議用戶選擇品牌產(chǎn)品或有一定規(guī)模實(shí)力的企業(yè)所生產(chǎn)的添加劑。

    由于鐵的熔點(diǎn)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(yīng)添加的純鐵份量；

    2.  做好試樣的制樣工作，樣品顆粒小一點(diǎn)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(dāng)；

    4.  及時(shí)清理電弧爐除塵器，防止過多的粉塵吸附SO2；

    5.  及時(shí)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