对直接影响优特钢质量的铁合金工业的研究（三）

第三部分   铁合金为提高钢质和增加品种服务

　　1、钢质的提高、品种的发展为铁合金生产提出新问题

　　几年前，我国已成为年钢产量超过亿吨的钢铁大国，但还称不上是钢铁强国。钢铁生产的工艺技术和装备与先进工艺国家还存在明显的差距。我国汽车工业用钢板，冷轧薄板，镀锌板，不锈钢板，冷轧硅钢片，管线钢板，造船板，镀锡板，家电用钢板，石油钢管等高附加值钢材年进口量都在1000万吨以上，每年耗用外汇约15－20亿美元。这一点与钢铁工业的生产工艺和技术装备的落后有直接关系，还与钢质的纯净度差有着内在联系。以臻国内需要的这些高质量钢材还不能完全立足国内生产。影响钢的纯洁度的因素很多，其中存在有钢水S、P、气体和夹杂物含量偏高，钢水脱氧控制不当等多种因素。应该清醒地看到上述影响钢质的因素中也与铁合金产品的质量有关系。铁合金生产厂家有义务根据订货合同为钢厂用户提供质量合格的铁合金商品。

　　与非合金钢比较，合金钢具有较好的强韧性、抗疲劳性、比强度、比刚度、淬透性、耐磨性、不锈性、耐低温性等一系列特殊性能。建筑结构钢、机械结构钢（合金结构钢、弹簧钢、轴承钢）合金工具钢以及特殊性能钢（不锈钢、耐热钢、无磁钢）等类合金钢也可按含主要合金元素进行分类，可以看也，主要合金元素对合金钢性能的重要影响。而这些合金元素是由铁合金添入的。铁合金品种和质量状况应引起炼钢、材料研究和铁合金技术专家的共同关注。目前，中国的合金钢的一般比例在5－6%，低于工业发达国家10－15%的水平。我国合金钢比例较低与大量进口成套设备、机械和合金钢材有关。当然也与我国合金钢的生产和应用水平较低有关系。这点也是造成我国特种铁合金生产和消耗量偏低有直接关系。但随着钢铁工业的发展、生产工艺技术的进步及合金钢应用比例的提高，特种铁合金的生产与使用量将会大幅度增加。不难理解合金钢的生产和应用与铁合金的生产，尤其是特种铁合金的生产存在着密切关系。以较贵重元素为主要特征的特种铁合金的品种和质量水平存在着较大的发展空间。

　　2、优质的特种铁合金的发展现状

　　2.1　普钢用铁合金

　　生产普通钢材使用的常规脱氧剂、合金剂有高碳、中碳锰铁，锰硅合金和硅铁等通用合金。其产品质量已与国外生产的产品几乎质量相当。这类合金的产量远大于国内需要，每年均有近百万吨的出口。生产常规铁合金的不少企业的技术装备条件较其它铁合金生产大国明显落后，环境质量不好，生产效率低下。但国内铁合金生产工艺技术水平和消耗并不比国外差。在电力价格相对较高的条件下，国内铁合金的生产成本仍然相对较低，在国际市场有较好的竞争力。

　　2.2　纯净铁合金

　　提高钢的内在质量，主要是提高纯净度，清洁度，均匀性、细化组织以及性能高级化和稳定化，以提高钢材产品的实物质量水平。为适应合金钢和部分非合金钢的质量提高和洁净化的生产需要，铁合金生产厂家近年来以自主的工艺开发为主，为钢厂用户研制、生产出了纯净硅铁，超低碳硅铁，低碳、低磷的纯净锰铁、纯净硅锰合金，低钛、低磷的高碳铬铁，高纯净的微碳铬铁和硅铬合金等特种铁合金产品，并已成功地用于特殊钢的生产，推动了合金钢质量水平的提高和品种的发展。

　　（1）纯净硅铁

　　利用常规原料生产的75硅铁，其含铝量一般在1.5－2.5%。经科研单位、高校与铁合金生产厂的合作，采用硅铁包炉外精炼技术，可以根据硅铁用户的订货合同要求，生产出含铝量在低于2.0,1.5,0.5，0.3,0.1%等品级的低铝硅铁。

　　遵义铁合金（集团）股份有限公司可以为钢厂用户批量提供实物范围（%）如下的低碳低铝硅铁，Si75-76，Al＜0.1　Ca＜0.05　C＜0.015。也可为钢厂用户提供Al＜0.05,0.1,0.5,0.8%的硅铁系列产品。目前，一些拥有3200－6000KVA矿热电炉的生产厂家为武钢、宝钢、太钢等特钢企业提供纯净硅铁和低碳、低铝硅铁。遵义铁合金公司拥有50000KVA的硅铁电视，每次出铁量都在8－10吨左右。这样的铁水包最适合生产纯净硅铁和超低碳硅铁，且成分稳定硅铁质量高，钢厂使用起来才更放心。

　　　　（2）纯净硅锰合金

　　纯净硅锰合金是冶炼高级钢种的合金剂，其特点是C，P含量低，Mn+Si的主元素总量高于普通硅锰合金。可以用纯净硅锰合金代替硅铁和低碳锰铁的使用。

　　（3）超低碳，低硫纯净锰铁

　　遵义铁合金公司根据用户的需要生产含C＜0.1%（也可以生产C＜0.05%）的纯净锰铁、其硅、硫含量比1＃金属锰的标准还低很多。可以用该合金替代金属锰。

　　（4）超纯铬铁

　　吉林铁合金股份公司采用先进的工艺生产的超纯铬铁，合金中的C，S，P及N，H，O等有害元素，气体含量均很低，其表面光洁、组织致密。

　　该合金可用于生产不锈钢，也可部分替代金属铬生产精密合金，能大幅降低合金的生产成本。

　　（5）低钛、低磷铬铁

　　上海、吉林厂通过优质原料和冶炼工艺技术开发生产的低钛、低磷高碳铬铁，特别是申佳的低Ti高碳铬铁的含Ti量远低于瑞典轴承钢使用的高碳铬铁。这些产品已成功地用于轴承钢的生产，颇受特钢厂欢迎，成为抢手货。

　　（6）低磷，低碳硅铬合金

　　该合金硅、铬含量高，有害杂质元素C、P含量低。炼钢时时替代微碳铬铁和硅铁，Si利用率高，可降低炼钢成本。该合金用于炼钢的脱氧剂，合金剂和铸造孕育剂。

　　2.3　特殊铁合金

　　（1）钙铝合金芯线

　　十年前，钢研总院研究开心成功含Ca30－70%的钙铝合金。目前用金属钙制成钝化钙粉剂已成为现实。钝化的金属钙粉粒与金属铝粉粒按一定比例混合后，再包制成合金芯线，用于优质钢种的精炼。这种钙铝合金芯线可以对钢液进行深度的脱氧、脱硫和脱磷，其产物易于上浮去除。根据冶炼钢种要求可以包制各种比例的合金芯线，Ca/Al可从2/8到5/5。该种合金芯线的有害杂质极少，对钢水污染量可以降到很低。

　　如果一些重要的钢铁公司有意开发此项技术，钢研总院可以提供相关内容的技术支持与协助。

　　（2）硅钡铝及硅钙钡铝合金

　　　硅钡铝及硅钙钡铝合金是工艺性能良好的终脱氧剂，钢中杂夹明显降低。利用其对钢水进行脱氧时，钡具有较强的脱氧、脱硫及钿化晶粒的效果。

　　（3）高氮铬铁

　　高氮铬铁是用于冶炼大型发电机用超高强度护环钢，阀门钢、优质轴承钢和耐热钢的合金添加剂。具有N含量高，杂质含量低和氮的利用率高等特点。

　　（4）氮化锰铁

　　氮化锰铁主要用于钢中的N的添加剂，能提高钢的强度，细化晶粒，稳定奥氏体。　　（5）氮化金属锰

　　氮化金属锰用作N和Mn的添加剂。冶炼不锈钢、高强度钢、耐热钢时，可提高钢的强度，细化晶粒，改善加工性能。

　　（6）低铝硼铁和镍硼合金

　　由钢研总院与辽阳铁合金公司共同开发的低铝硼铁，是生产非晶态合金材料理想的合金添加剂。精制的低铝低碳硼铁还可用于生产钕铁硼磁性合金材料的合金添加剂。

　　镍硼合金是冶炼特殊钢和特殊合金的合金添加剂，用于增强合金的强度和耐蚀性，也可用于含镍合金的脱氧处理。

　　（7）高钒铁和氮化钒合金

　　由攀钢开发研制和生产的高钒铁（FeV80）和氮化钒合金是生产低合高强度钢的合金添加剂。氮化钒的使用可以有效地提高钢的强度，是生产III级钢筋的最有效的合金添加剂，可减少合金利用量。

　　3、铁合金的合理使用

　　3.1　偏高的铁合金消耗

　　我国铁合金的综合消耗按吨钢衡量约为20－22Kg/t钢，国外先进的工业化国家约在13－16Kg/t钢。中国吨钢铁合金消耗约高出国外先进工业国30%，这除了与中国翻砂件铸铁用量大、耗用硅铁多的因素以外，还与炼钢时用于脱氧、增碳的铁合金使用量较多有关。中国一些转炉钢厂习惯于过吹操作，往往造成钢水的过氧化，以致不得不过量使用铁合金剂。高碳锰铁的用量较多地用于脱氧和增碳（全国钢产量平均用量约为8－9Kg/t钢）可以验证这个问题。而国外转炉较习惯于高位碳操作，脱氧用铁合金数量可以明显减少，炼钢时铁合金消耗量高，增加了炼钢成本，其脱氧产物又可能对钢水造成污染，因为它们不可能全部上浮除去。不断改进炼钢生产中的工艺操作，减少脱氧及合金化的铁合金使用量，可以有利于钢水的洁净化。

　　钢厂根据自身钢水精炼装备条件，决定如何选择用于钢水成分和温度微调的铁合金，以及它们成分和物理形态。炼钢生产中科学选用块状铁合金、粉剂和合金芯线，可以节约铁合金用量并能确保钢材产品质量。目前，重点铁合金企业可以做到，向用户可以提各种粒级的块状合金、粉剂和合金芯线。供钢厂用户做出合理选择。

　　3.2　稀缺铁合金的供给

　　鉴于我国钴、镍、铌等元素的资源贫乏或严重短缺，致每年都有数量不小的金属钴、金属镍和巴西铌铁进口，主要用于钢铁材料工业。仅铌铁一项每年就从巴西进口1000余吨。

　　近年来每年大约进口约100万吨的铬矿和锰矿，用于生产铬系列和锰系列铁合金。目前国外一些大公司已出现了逐步限制初级资源铬矿、锰矿出口的动向，倾向于以深加工的铁合金产品进入市场。说不定在若干年后，会出现停止部分或大部分铬矿的进口，转而改为铬铁进口，这也是毫不奇怪的。那时可能会对中国的合金钢，尤其是不锈钢的生产带来不小的震动。特殊钢和铁合金行业以及生产企业应该清醒地看到和冷静的接受这个事实，搞好待业自律，延缓这种状况的发生。从现在开始就要学会珍惜与合理使用铬锰系列铁合金，特别是那些依赖进口的稀缺铁合金。