現代化鑄造業的不斷發展是伴隨著科學儀器的不斷進步的,兩者相輔相成,碳硫儀作為一種成熟的產品,有效檢測鑄件產品中碳及硫兩種元素,直讀光譜儀等多款儀器,可檢測范圍更廣,碳硫儀的使用,是否還有必要?
分析碳的經典方法是燃燒氣體容量法,分析硫的方法是燃燒碘量法和燃燒碘酸鉀法。該方法,設備簡單,分析準確,但是速度慢,靈敏度低,不能適應爐前快速分析的要求。
自從轉爐出現后,爐前分析一直用光電直讀光譜儀分析包括碳硫在內的各種成分,由于碳硫的分析線都在真空紫外區,故光譜儀都需要真空型。但是發射光譜中光譜干擾總是存在,碳的分析線就受鋁線的干擾,只有進行校正才能準確分析碳含量。X熒光光譜儀對碳硫也可進行分析,但是碳屬于輕元素,靈敏度不夠高。
碳硫儀在現代鑄造業中的廣泛應用
目前廣泛使用的碳硫儀為紅外碳硫儀,利用CO2、SO2對紅外線的選擇性吸收這一原理來實現的。
按照量子力學的理論,凡是有偶極距的分子,就可以產生紅外吸收。偶極分子本身正負電荷中心不重合,發生振動和轉動時,就吸收紅外光的能量。因此,像CO、SO2等分子是不對稱的偶極分子,這樣的分子要吸收紅外光。CO2是一個對稱型的分子,不是偶極分子,但在振動時,其分子產生瞬時偶極,所以也要吸收紅外光。當然,CO2分子在轉動時不產生瞬時偶極,因而也不會產生紅外光吸收。
金屬氣體分析所采用的紅外分析,均屬于不分光的紅外光譜分析。由于對稱的雙原子氣體分子如N2、O2、H2、Cl2等,和單原子的惰性氣體如He、Ar,其本身不吸收紅外線輻射,因此紅外線吸收光譜法不能分析N2、H2和O2。換言之,不分光紅外吸收法測定CO2和SO2時,N2、O2、H2不干擾測定。但水分子偶極距很大,有強烈的吸收,所以一定要消除H2O的干擾。
對紅外光的吸收,均有特定的波長。其中CO2有兩個特征吸收波長:4.26μm和14.99μm.,一般選擇4.26μm;SO2的特征吸收波長為7.35μm。CO2和SO2吸收紅外線的規律同樣服從光的吸收定律—朗伯-比爾定律。
紅外光通過紅外線吸收池后,由于CO、CO2、SO2等對紅外線的吸收,使能量減少,其減少的程度與CO2或SO2的濃度有關。因此測量紅外檢測器輸出值的變化,也即測量了碳或硫的含量。
碳硫儀即便在現代化鑄造生產中,亦有著廣泛的應用,其測量數據更為準確,滿足了鑄造企業的分析需求。