多年来，对钢铁中碳、硫的分析，普遍采用“气体容量法”测碳，碘量法测硫的经典方法。经典方法操作水平要求高、准确度高，但使用的管式电炉耗能多，升温慢且在不测定时也须保持1150℃左右。加上劳动强度大、分析速度较慢等已不能适应冶金生产的要求。进入60年代后，我国著名化学家高洪先生提出了“高速分析”理论，为快速分析的实践提共了理论依据。此后，各研究单位和生产厂家纷纷投入大量人力物力潜心研究。但由于各方面条件限制进展不大。70年代末80年代初，国内各生产厂家已充分注意到冶金分析检测，逐渐由手工操作向设备化方向发展的大趋势。特别是机、电、仪、计算机一体化的设计，向简单化、快速化、经济化、实用化方面发展。在这一领域内“南京第四分析仪器厂”、“无锡高速分析仪器厂”等尤为突出。此类仪器在国内中小型冶金企业中应用广泛，具有快、简、省的特点，但大型企业和科研单位一般都不采用。另一些厂家则依靠引进技术，彻底摆脱旧的化学分析方法的束缚，采用红外检测器进行检测，提高了分析灵敏度和分析速度，如我公司生产的ZY-HWC9型高频红外碳硫分析仪。近几年来，作者有幸组织并参与了几种碳硫仪的安装与调试工作，下面结合实际对两种不同厂家的产品进行分析评估。
1测定仪器
该仪器采用电磁阀控制气路，由电子继电器式程序控制完成气体容量法自动定碳，硫仍然采用碘量法自动滴定。碳硫测定结果可直接数字显示，与ZY-DRL型电弧燃烧炉联用后，可快速测定钢、铁中硫碳结果。
2工作原理及仪器构造
上述碳硫仪，从工作原理上看都没能彻底摆脱经典方法的束缚，仍然采用了气体容量法及碘量法来测定试样中的碳硫值。在读数方面均采用了对数曲线直读分析结果，从而减少了查表计算的手续，提高了分析速度。
从仪器构造方面看，这两套仪器都采用了程序式设计，将经典方法与机、电、仪相结合，并以氧气为动力源，大大提高了自动化水平，从而有效地降低了工人的劳动强度，同时又各具特色。
2.ZY-C4型特点
采用了单片机来完成程序控制和模拟滴定，特别是在定硫分析中，利用吸收液颜色的变化改变光电转换的输出信号，运用模数转换接口电路与滴定基准电压比较，输出一个高电平值，返回到McS一51中而控制整个滴定过程，实现了滴定过程的自动控制，从而完成了经典方法的一个飞跃。但同时也存在一些问题需要进一步改进。
(1)由于该过程有一个延迟时间(约10秒左右)，往往导致滴定过量，对此我们考虑能否利用电平值的改变直接用数字信号显示，以摆脱碘量法的束缚;
(2)由于该仪器由单片机控制，在第二个试样燃烧前，无法将上次试验的残留气体排出，故第二个试样定容后的气体中混有少量的残留气体，尤其对硫的测定影响较大;
(3)由于定容是由通气时间来控制的，所以在电弧引燃稍有滞后的情况下有部分炉气就进不了量气管致使结果偏低;
(4)定硫吸收杯内部无法清洗，在使用较长时间后由于粉尘的污染，使吸收杯透光率降低，从而影响自动滴定的灵敏度。2.2QR一2型特点采用了集成块组成的控制电路，以大功率晶体管驱动电磁阀工作，全过程基本上实现了无触点运行。定硫仍采用手工方法，提高了仪器的可靠性，但也存在一些问题:
(l)量气管和定硫滴定管上部的电极探针一般都用铜丝制成，时间一长就被腐蚀，导致接触不良(接触酸性水或碱性滴定液);
(2)控制箱内集成块易坏(可能是设计负担不合理);
(3)电弧炉能阻挡高温熔渣飞溅的阻挡网没有可靠的安全装置，经常脱落或烧坏，从而引起过滤粉尘的滤纸也烧掉或橡皮管部分烧毁。
该类仪器还具有两个共同特点:一是都有电弧引燃炉燃烧试样;二是都需加入添加剂助燃。
3实际测试应用情况
3.1采用电弧引燃炉燃烧试样
在钢铁中，碳主要以游离碳和Mn3C、Fe3C等形式存在，硫则主要以MnS，FeS的形式存在着，在富氧条件下完全燃烧时的△H298。分别见表1。
由此可以看出，碳的存在形式远不及硫的存在形式稳定。这一点也可以由产物的分子结构上看出:CO2为键角180o的非极性分子，而SO2则为键角120o的极性分子。因此，碳的燃烧反应比硫的燃烧反应易于进行。同时也说明SO2比CO2易于吸附，这就使得碳、硫的联合测定出现了一定困难。用热力学观点分析，碳随温度升高转化率上升，而硫则反之。据资料介绍，当温度在130。℃时，碳转化率为93%左右，而硫的转化率只有75%左右。因此，温度对测定结果的影响尤为重要。
在经典方法中，运用管式炉燃烧试样，一般温度控制在1300℃左右，但钢的熔点为1200℃以上，而铁的熔点为1400℃以上。因此，借助于氧气的助燃产生高温，供氧的充足和稳定是决定性因素，直接影响分析结果的准确性，上述两种电弧炉基本上解决了这一问题。电弧炉没有外部热源供给，只能在富氧条件下使样品点火发生剧烈反应产生化学热，使其在瞬间完全熔解。因此，这两种电弧炉都采用了“前大氧”的供氧方法，使反应区温度在瞬间达1600℃左右，能完全保证试样熔解，同时氧气又作为载气，输送混合气体于吸收器中进行测定，因此压力不能太大，故采用“后控气”的工艺控制，确保分析结果的稳定可靠。
3.2采用添加剂助燃
在燃烧法测定碳硫中，吸附作用是一个长期存在的问题，尤其是对SO2的吸附已直接影响硫的测定，同时熔渣的情况也影响测定结果的准确性。
在经典方法中，常用锡粒作助熔剂。产生的粉尘主要成分为二氧化锡—一种弱碱性氧化物。而燃烧后的混合气体为酸性，粉尘对其有吸附作用，致使转化率受到影响。作为添加剂使用的助熔剂，加入三氧化相则有效也抑制了吸附作用的影响。三氧化相为酸性氧化物，熔点为800℃，在电弧炉中徽烧瞬间升华，但进入管道后又发生凝聚形成大颗粒三氧化钥，包裹了二氧化锡，消除吸附作用。二氧化硅的加入，使熔渣呈为酸性更有利于CO2和SO2的转化，铝粉的加入有效地提高了燃烧温度，确保了熔渣情况良好，从而更有效地保证分析结果的准确性和稳定性。因此，我们认为添加剂的作用主要为助燃、供热、稳定、改性。既然二氧化锡对燃气有吸附作用，锡的加入量就将直接影响分析结果，对此，我们进行了试验(见表2)。
从实验情况看:锡的加入量一般以0.3一0.59
为宜，低于。.29熔渣极差，但高于0.59结果明显降低，说明吸附作用严重。添加剂的加入量低于0.39，熔渣不好，但高于0.59则粉尘太多，也影响测定。
4测定结果的准确性和稳定性
在两年的使用中，这两套仪器在分析钢铁中碳时，重现性和稳定性都比较好，基本不受试样堆放形式的限制，在八小时的连续使
用中其结果的变动性很小。但硫的测定情况不理想，低硫时更为显著。除了仪器本身的间题外，样品的堆放形式也有重要影响。ZY-C4型仪器，由于其延迟作用，常常影响分析结果的准确测定。ZY-C1型仪器采用手动滴定后则可基本上得到保证。其次ZY-DRL型电弧炉为接触式放电，极易枯渣;ZY-DRL型虽属于非接触式放电，但经反复使用后也出现粘渣，若不及时清除也将导致分析结果波动。另外，样品在增垠中的堆放形式决定了试样在增祸中的燃烧情况，也直接影响分析结果。因此，为了保证燃烧过程充分完全，除需严格按要求操作外，还应注意添加剂不可与试样混合，否则将导致燃烧不完全。一般应将试样均匀地平铺在引燃剂上即可;锡粒可与试样混合也可与添加剂混合，对结果影响不大;试样应以紧密为宜，太松散则徽烧不好，特别是钢样要压紧;生铁试样为防止石墨碳的吹散，可用锡纸包裹。充分注意以上几个问题，分析结果是可以满足要求的，重现性的试验结果也证明了这点。
5操作使用
这类仪器自动化程度均较高，一般分析一个试样只需要两分钟，可满足快速分析的要求，且操作简单，工人的劳动强度不大。但冶金工厂生产过程是连续式(24小时不间断的连续使用)，国内的许多仪器生产厂家又往往忽视对电子元件及零部件的严格筛选，在使用一段时间后，设备故障就连续出现。给使用者增加了许多困难。
6适用性能
在适用性能方面，无论是硅铁、锰铁还是生铁、钢，只要能充分地燃烧就能准确地测定，而使用电弧炉只要选择适宜的添加剂，这一问题也能够得到很好地解决(一般在分析硅铁、锰铁时，需要加入一定量的试剂纯铁助燃)。据资料介绍，还可以分析原料、焦炭等。
另外从经济效益方面看，使用这类设备可大大降低电耗、节约成本，因此有较大的前途。