钢铁工业对铁合金的质量要求及铁合金发展方向
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2019年第2期总第277期铁合金FERRO-ALLOYS2019N O.2Tot277D01：10.16122/ki.issnl001-1943.2019.02.012钢铁工业对铁合金的质量要求及铁合金发展方向邸久海宋耀欣庞建明潘聪超罗林根(中国钢研新冶高科技集团有限公司北京中国100081)摘要介绍了铁合金在钢铁工业中的应用以及钢铁工业对铁合金的质量要求，提出铁合金产品多元化、纯净化、精品化，终产品制备技术先进化，生产装备水平智能化，铁合金生产的节能化、清洁化，以及铁合金科研投入加大 化、企业管理标准化发展是未来铁合金发展的重要方向。
关键词铁合金质量要求多元化纯净化智能化节能化清洁化标准化中图分类号TF662 文献标识码B 文章编号1001-1943(2019)02-0045-04QUALITY REQUIREMENTS AND DEVELOPMENT DIRECTIONS OF FERROALLOY IN IRON AND STEEL INDUSTRYDI Jiuhai, SONG Yaoxin, PANG Jianming, PAN Congchao, LUO Lingen (N ew Metallurgy Hi-Tech Group Co., Ltd., China Iron & Steel Research Institute Group, Beijing 100081, China) Abstract This article introduces the application of ferroalloy in iron and steel industry, and the quality requirements of ferroalloy in the iron and steel industry. It is pointed out that diversification, purification and quality of the ferroalloy ,advanced processing technology of final products, intelligent production equipment, energy-saving and clean ferroalloy production, increasing investment in ferroalloy scientific research and standardization of enterprise management are important directions for future development of ferroalloy.Keywords ferroalloy, quality requirement, diversification, purification, intelligent, energy saving, clean production, standardization刖S铁合金是基础原材料工业之一，主要用于钢铁 行业。
铁合金产品和工艺的技术进步与钢的品级 更新和质量优化密切相关。
高质量的钢材离不开 铁合金的有力支撑，钢铁工业的进步带动了铁合金 生产的技术进步，尤其是现代炼钢工艺的发展，钢 铁工业对铁合金的品种和质量要求越来越高。
铁 合金品种和质量改进也会带来铁合金利用效率的 提高，从而降低炼钢成本。
紧紧跟随钢铁工业发展 的脚步，同时应对当今能源、环境等问题，是铁合金工业发展的主导方向。
1铁合金的应用及其生产方法[1]多数铁合金是由合金元素与铁组成。
由于生 产工艺和市场用途相近，人们也把金属硅、金属铬、金属锰列入铁合金范畴。
铁合金主要用于钢铁行 业，其在炼钢中的主要功效是脱氧、合金化和夹杂 物变性。
铁合金生产方法种类繁多，就品种和元素而言，铁合金生产几乎囊括了大多数黑色和有色金属 元素的还原过程。
由于材料行业对铁合金产品质作者简介邸久海男，1977年2月出生，2008年硕士毕业于北京科技大学工商管理专业，工程师，现从事冶金工程类相关工作。
通讯作者宋耀欣女，1981年6月出生，2007年硕士毕业于北京科技大学钢铁冶金专业，工程师，现主要从事铁合金相关工 作〇 E-m ail:syx68@0收稿日期2018-09-05•46•铁合金2019 年量的严格要求，铁合金生产还包括富集有用的合金 元素和分离杂质元素的精炼工艺流程。
以还原机 理分类，铁合金冶炼过程包括了固态还原、熔态还 原、气相还原。
以还原剂分类，铁合金的还原可以 分作碳热、硅热和铝热等金属热法。
以设备类型对 铁合金分类有电炉法、高炉法、炉外法、电解法。
锰 铁、铬铁等大多数铁合金生产过程中有大量炉渣生 成，此类铁合金工艺称为有渣法工艺。
理论上硼 铁、金属硅和硅铁等铁合金的熔炼过程没有炉渣生 成，该类铁合金生产工艺被称为无渣法。
2钢铁工业对铁合金的质量要求[2]铁合金在炼钢中的主要功效是脱氧、合金化和 夹杂物变性。
在炼钢过程中，铁合金的添加多在钢 水连铸前的炉外精炼中完成，铁合金中的杂质元素 和非金属夹杂物大部分留在了钢中。
钢水的炉外 精炼大大提高了合金元素的利用率，同时也对铁合 金品种、纯净度、成分均匀性、粒度均匀性、非金属 夹杂物含量提出了越来越高的要求。
要生产高洁 净度、高均匀性、超细组织和超高精度的钢材产品，铁合金产品质量必须满足更严格的要求。
未来炼钢技术发展对铁合金的质量需求方向 为:①低夹杂含量、低夹杂物的清洁铁合金;②将铜、锡、砷、锑等痕量元素控制在较低水平;③优化 铁合金品种，开发复合脱氧合金及新型合金;④铁 合金粒度均匀，满足运输和使用过程中机械化、自动化要求;⑤强度高、粉率低;⑥降低元素偏析，合 金元素含量控制在更小的范围。
钢铁工业对铁合金质量要求主要有以下几方面。
2.1铁合金纯净度要求纯净铁合金的质量要求主要包括对杂质元素 含量要求、对气体含量要求、对非金属夹杂物含量 要求等。
在炼钢工艺中大部分合金元素，特别是杂质元 素，进入钢水的比例很高。
为了保证钢水质量，必须 严格控制铁合金中杂质元素含量。
钢种不同，杂质元 素含量要求不同。
比如超细晶粒结构的微合金钢要 求钢中碳、氧、硫、氢、氮的总和不大于150 ppm，宝钢 规定纯净钢中杂质元素含量总和不大于80 PPm，这就 要求铁合金的纯净度与之相适应。
IF钢(超低碳钢）的生产要求使用低碳、低氧、低铝的钛铁，越来越多的 钢种需要杂质含量更低的纯净铁合金产品。
需要注意的是，杂质元素的有害作用程度因其用途和铁合 金品种而有所区别，杂质元素的有害作用是相对的，比如硅铁中的铝对电工钢是有害的，但对于作 为硅热法还原剂的用途是有益的。
铬铁中的钛对 于滚珠轴承钢的寿命有不良影响，但对某些既含铬 又含钛的合金钢而言却是有用元素。
铁合金中的气体含量普遍比钢水高，比如锰铁 中含氮量大于200 i)Pm，气体会被带入钢水，并对钢 水产生恶劣影响。
比如氢会导致钢材脆性和应力 腐蚀，氮会引起钢材加工后的时效硬化，氧则多在 钢水凝固时以氧化夹杂物形式析出。
为了满足钢 铁工业的需求，要严格控制铁合金中的气体含量，比如管线钢要求含氮量低于40 rom，汽车用超深冲 IF钢含氮量低于25 ppm。
钢中非金属夹杂含量是直接影响钢材力学性 能，铁合金是钢水外来夹杂物的主要来源，铁合金 中存在的一些非金属夹杂物在钢水炉外精炼中很 难排出，比如锰铁中的M n0-MnS-Si02夹杂。
不同 钢种对夹杂物的要求不同，帘线钢中的夹杂物不得 大于10 pm，IF钢所有夹杂都要小于100評。
2.2铁合金均匀性要求高端钢铁产品对元素含量范围有严格要求，要 求炼钢中对元素精准控制。
对于洁净钢生产，特别 是超低碳钢的生产，铁合金成分的均匀性是质量 保证限制因素之一。
每100 t钢水铌、硼等铁合金元 素加入量分别为5 k g和0.4 kg。
0.002%的含铌量或 0.000 1%的含硼量变化使IF钢的力学性能发生巨 大变化。
薄板坯连铸技术要求钢水化学成分准确 控制在更窄的范围之内。
因此，炉外精炼加入的铁 合金元素含量范围也需要加以控制，以保证钢水的 铸造性能和成品质量。
成分不均匀的铁合金会给 炉外精炼工艺条件带来诸多变动因素。
使用合金 元素含量波动范围小的铁合金，可以显著提高合金 效率，降低炼钢成本。
13铁合金块度和强度要求现代冶金工艺自动化程度很高，块度过大或过 小直接影响输送和添加。
在合金破碎中产生的粉 料还会影响合金收得率。
此外部分铁合金存在粉 化现象，影响储存和使用。
3铁合金主要发展方向3.1铁合金产品品种多元化钢铁工艺的技术进步对铁合金产品品种有了更第2期邸久海等钢铁工业对铁合金的质量要求及铁合金发展方向•47•高的要求。
要根据钢种质量需要开发不同品级和成 分的铁合金，也就是特种合金。
比如硅钢要求使用低 钛的纯净桂铁，轴承钢要求使用低钛铬铁，微合金化 的超低碳钢要求开发低碳含量的硼铁合金。
为了满足炼钢脱氧、合金化要求，进行多元复 合合金的开发和应用。
硅和铝可以稳定合金中的 碱土金属和稀土金属，是重要的复合铁合金的主元 素。
桂系复合铁合金有稀土桂铁、桂钡合金、含银 硅铁、硅钙钡合金等;铝系复合脱氧剂有铝铁、硅铝 铁、硅铝钡、硅铝钡钙、铝硅锰、铝锰铁、铝锰钛铁 等。
不锈钢与低合金高强度钢的需要量的不断增 长，使得对铬、镍、钒、铌、钼、钛和稀土等类合金需 求量的增长速度逐步超过普通钢所用铁合金的增 长速度。
3.2铁合金产品纯净化、精品化铁合金不仅是有用元素的主要来源，也是引进 钢水杂质元素的来源。
铁合金杂质元素的含量控 制对于生产高品质钢材至关重要。
通过原料处理、改进冶炼工艺等手段提纯净化铁合金，获得杂质含 量低、气体含量低、夹杂少的纯净铁合金，将是铁合 金生产工艺技术开发的主要方向。
3.3铁合金终产品制备技术先进化铁合金终产品的块度、形状、强度等直接影响 铁合金产品的使用效果。
不同的使用范围，采用不 同性状的铁合金产品。
为满足钢包合金化和喷射 冶金的需要，近年来已生产出各种粒状、粉状铁合 金、包芯线产品以及含多种成分的压块铁合金等。
如包芯线产品可以为合金加入量少，烧损严重或者 收得率不稳定的硼铁、钛铁、铌铁、钒铁及稀土铁合 金等合金剂的使用带来了改变。
为了减少合金粉 料比例，铁合金粒化浇注技术的开发和应用。
对于 铁合金产品粉化问题，比如硅铁、硅铝铁等，对粉化 机理及控制措施正在逐步深入研究。
3.4铁合金生产装备智能化生产装备是铁合金生产技术得以实施的重要 基础，先进装备一方面可以在保证产品质量中发挥 作用，另一方面利于企业的节能降耗。
