利用碳含量测定比较两台碳硫分析仪的性能

【核心介绍】在实际工作中,因要为本单位的检测工作提供参考依据,故进行本试验.实验方法是在美国LECO-CS600型高频红外碳硫分析仪和无锡金义博-CS8800型高频红外碳硫分析仪上,分别用三种不同碳含量的合金钢标样作为试样进行碳含量测定，计算平均值和相对标准偏差（RSD）,比较两台设备的准确度和精密度，以判断其性能差异。实验结果表明,试样中的碳含量在0.01-2.0%时,LECO-CS600碳硫分析仪的精密度和稳定性都好于金义博-CS8800碳硫分析仪,仪器性能更出色。 　

利用碳含量测定比较两台碳硫分析仪的性能

刘丽娜 王志成 刘志民

（天津重型装备工程研究有限公司理化部化学实验室，天津 ,300457）

摘要 在实际工作中,因要为本单位的检测工作提供参考依据,故进行本试验.实验方法是在美国LECO-CS600型高频红外碳硫分析仪和无锡金义博-CS8800型高频红外碳硫分析仪上,分别用三种不同碳含量的合金钢标样作为试样进行碳含量测定，计算平均值和相对标准偏差（RSD）,比较两台设备的准确度和精密度，以判断其性能差异。实验结果表明,试样中的碳含量在0.01-2.0%时,LECO-CS600碳硫分析仪的精密度和稳定性都好于金义博-CS8800碳硫分析仪,仪器性能更出色。

关键词 碳硫分析仪；碳含量；精密度；性能

中图分类号 O656.32

The Performance of two Carbon Sulfur Analyzer was Determined by using the Carbon Content.

Liu Lina， Wang Zhicheng，Liu Zhimin

(Tianjin Heavy Equipment Engineering Research Co., Ltd., Chemical Laboratory, Tianjin, 300457)

Abstract in the practical work to provide reference for the unit testing, the experiment was processed. Experiment method is based on the United States LECO-CS600 type high frequency infrared carbon sulfur analyzer and Wuxi gold Yibo -CS8800 type high frequency infrared carbon sulfur analyzer respectively, three kinds of different carbon containing alloy steel standard samples were used as a sample for determination of carbon, the average and relative standard deviation (RSD) were calculated. The accuracy and precision of two pieces of equipments were compared to determine the difference of the performance. The experimental results showed that when the carbon content in the sample is 0.01-2.0%, the precision and stability of LECO-CS600 carbon sulfur analyzer are better than that of Jin Yibo -CS8800 carbon sulfur analyzer, and the performance of the instrument is better.

Key words Carbon sulfur analyzer; Carbon content; Precision; Performance

我单位于2006年和2010年先后配备了两台高频红外碳硫分析仪,分别是美国LECO-CS600型高频红外碳硫分析仪(以下简称LECO-CS600碳硫分析仪)和无锡金义博-CS8800型高频红外碳硫分析仪(以下简称金义博-CS8800碳硫分析仪)。其中LECO-CS600碳硫分析仪主要用于各种钢铁材料中碳硫元素含量的测定,金义博-CS8800碳硫分析仪主要用于矿石原材料中碳硫元素含量的测定。在日常工作中,由于检测试样较多，金义博-CS8800碳硫分析仪也经常用于检测钢铁材料中碳硫元素 含量。为了确切比较这两台碳硫分析仪在检测钢铁材料时的性能好坏,现用三种不同碳含量的合金钢标样做为试样在这两台设备上进行检测,进行准确度和精密度的比较,判断其性能差异，以为检测工作提供参考依据。

1 设备简介和工作原理

1.1设备简介

LECO-CS600碳硫分析仪: 该设备是美国LECO公司设计制造的非金属元素分析仪,自从2003年被推向世界市场后,使用反馈较好,市场占有率较高。我国大多数钢铁企业和检测部门都选用该设备进行碳和硫的分析测定。它由五个部分组成:高频震荡发生器部分、红外检测部分、电脑、打印机、电子天平。高频震荡发生器部分和红外检测部分是主要部分。高频震荡发生器部分将试样转化成被检测的气体，红外检测部分测定气体的含量^[1]。

金义博-CS8800碳硫分析仪: 该设备结构与LECO-CS600碳硫分析仪类似，其特点是与WF-L88型高频感应燃烧炉配套使用，能快速、准确地测定钢、铁、合金、有色金属、水泥、矿石、催化剂、玻璃及其它材料中碳、硫两元素的含量。这套设备是集光、机、电、计算机、分析技术等于一体的高新技术产品，具有测量范围宽、分析结果准确可靠等特点。由于采用了微机控制，仪器的智能化、屏幕显示的图、文及数据的采集、处理等都达到了国内先进水平，是诸多行业测定碳、硫两元素理想的分析设备。

1.2 工作原理

LECO-CS600碳硫分析仪: 高频振荡器发生高频震荡,交变的磁场产生磁质损耗,试样产生涡流热效应,在富氧的环境下燃烧,使试样中的碳和硫发生反应生成CO,CO₂和SO₂并释放出来,由载气送到红外检测系统进行检测。由于这三种气体对红外光有特定波长的吸收,所以在特定红外波长下,吸收值与气体含量浓度间的关系符合朗伯-比尔定律,测定被吸收后的红外光强度,将光信号转化为电信号,就可以得到气体的浓度^[1],通过电脑显示曲线和数值,并把检测结果打印出来。

金义博-CS8800碳硫分析仪: 该设备的工作原理与LECO-CS600碳硫分析仪类似，不再详述。

2  实验方法

2.1仪器和试剂

仪器：LECO-CS600碳硫分析仪,金义博-CS8800碳硫分析仪。

试剂和规格:为了保证实验结果空白的稳定性,该两台设备在实验中均采用相同的助熔剂和瓷坩埚。因我单位日常检测的钢铁材料中,试样的碳含量范围多数在0.01-2%之间,故在此范围内选取三种不同碳含量的合金钢标样作为试样进行实验,有较大实用和参考意义。

助熔剂:钨锡助熔剂(C<0.0008%,S<0.0005%),粒度是-20~+40目。

瓷坩埚:直径是25mm×25mm(经1050℃灼烧4h以上,冷却后保存于干燥器中)^[2]。

试样：GBW01657(C%:0.069),YSBC11219-94(C%:0.211),GSBA64016-89(C%:1.13)。

2.2实验过程与结果

按仪器操作规程,对两台设备开机预热,调试检查仪器,使之处于正常稳定状态。在这两台设备上,分别用以上三种试样来测定碳含量,计算其平均值和相对标准偏差(RSD)，以分析其性能差异。实验结果见表1,表2,表3。

表1 C%:0.01-0.1% 试样GBW01657连续进行11次碳含量测定的结果^[3]

试样GBW01657中碳含量的标准值是0.069.

表2 C%:0.1-1.0% 试样YSBC11219-94连续进行11次碳含量测定的结果^[3]

试样YSBC11219-94中碳含量的标准值是0.211。

表3  C%:1.0-2.0% 试样GSBA64016-89连续进行11次碳含量测定的结果^[3]

试样GSBA64016-89碳含量的标准值是1.13.

3  结果分析

精密度是衡量仪器性能好坏的重要指标之一，它是保证测定结果准确度的先决条件，只有在精密度比较高的前提下，才能保证分析结果的可靠性。精密度用RSD表示，RSD越小，仪器的精密度越高，测定结果越可靠，仪器性能越出色^[4]。

当试样中的碳含量在0.01-0.1%和0.1-1.0%时, LECO-CS600碳硫分析仪与金义博-CS8800碳硫分析仪测定的结果相比，RSD均更小，其测定结果平均值与试样标准值均相同，说明该仪器的精密度更高，测定结果更可靠，分析结果的准确度更好，其仪器性能更优越。（见表1和表2）

当试样中的碳含量在1.0-2.0%时,LECO-CS600碳硫分析仪测定的结果与金义博-CS8800碳硫分析仪相比，虽然都是1.13，与试样标准值相同，但其RSD更小，说明该仪器的精密度更高，稳定性更强，仪器性能更出色，测定结果更可靠。（见表3）

当试样中的碳含量在0.01-2.0%时，LECO-CS600碳硫分析仪与金义博-CS8800碳硫分析仪测定的结果相比，RSD更小，说明该仪器的精密度更高，稳定性更强，测定结果更可靠，仪器性能更出色。（见表1,表2,表3）

从实验结果看，虽然金义博-CS8800碳硫分析仪的精密度不如LECO-CS600碳硫分析仪，但都在仪器说明书规定的正常范围内，其测定结果的平均值在试样标准值允许的误差范围内，说明测定结果的准确度也在正常范围内，故可以满足钢样中碳含量在0.01-2.0%时的一般检测要求。

4  结论

试样中的碳含量在0.01-2.0%时,LECO-CS600碳硫分析仪的精密度好于金义博-CS8800碳硫分析仪,仪器性能更出色,仪器稳定性更强，测试结果更可靠。在日常工作中,当钢样中碳含量的检测要求较高时,如科研课题试样等,建议使用LECO-CS600碳硫分析仪分析试样;当钢样中碳含量检测要求不太高时,如车间里批量生产的试样等,使用金义博-CS8800碳硫分析仪也能满足分析需要。

致谢：感谢本单位化学实验室王志成主任对本实验的支持和帮助。

感谢本单位化学实验室刘志民高工在实验中的指导和帮助。

参考文献：

[1] 王艳.LECO CS 600型高频红外碳硫仪常见故障的检修[J].分析仪器.2007.(4)：62-63.

[2] 王新潮. 高频红外碳硫分析仪测定碳化硅中总硫[J].理化检验-化学手册.2003.39（7）：423.

[3] 李庆美. 红外碳硫仪单标样法测定碳硫[J].山东冶金.2002.24（2）：53-54.

[4] 机械工业理化检验人员技术培训和资格鉴定委员会.化学分析[M].北京.中国计量出版社.2008(6):331-332.