【摘要】本文介绍了钢铁工业发展方向，宝钢炼钢铁合金的使用现状及铁合金的单耗，提出了目

前铁合金存在的问题，并对铁合金的品质提出了新的要求。

【关键词】铁合金，炼钢，有害元素，成本

   1．前言

　　随着社会不断发展，对钢铁工业提出更高的要求，钢材发展从初期的一般碳素钢向纯净钢、超纯净钢、特种钢铁材料发展，其性能也不断提高。

　　铁合金作为炼钢工艺调整成份的添加剂，是控制钢材使用性能的重要手段之一。铁合金按品种可分为锰系合金、硅系合金、铝系合金、特殊合金，这些种类的铁合金又分不同的品级，适用于不同的钢种。

　　随着社会对钢材新要求的不断出现，对铁合金的品级、内在质量也提出了更高的要求，其主要指标为：杂质含量、合金元素／铁比、铁合金有害元素含量、氧化物含量、铁合金颗粒控制等，上述指标直接影响钢材的优劣。

　　2．钢铁工业的发展方向

　　（l）纯净化、超纯净化

　　随着钢材要求的不断提高，钢材逐步走向纯净化、超纯净化的发展方向，其典型的是S、P、O、N、H五元素之和≤100ppm的纯净钢；S、P、O、N、H五元素之和≤40ppm的超纯净钢，它代表了当今钢铁工业的顶尖水平。宝钢为努力攀登冶金技术新高峰，已成功开发出S、P、O、N、H五元素之和≤80ppm的纯净钢。当今世界更多的是控制五元素≤200ppm的趋纯净化钢材。

　　另一典型是钢中有害元素控制，有害元素对钢材性能的影响正逐步被工程技术人员所认识，新的控制要求及控制元素不断提出。

　　钢材纯净、化超纯净化、有害元素控制对铁合金工业提出更高的要求。

　　（2）低合金化

　　随着可持续发展理念的提出，钢材发展走向低合金化的发展方向，通过在钢中添加部分特殊合金的途径，使钢材的各项性能指标大幅度提高。这种途径既达到用户的要求，又减少了资源的消耗。随着钢材低合金化比例的不断提高，特殊铁金的消耗也将不断上升。

　　（3）特种化

　　随着航空、航天工业的发展，不断开发出各种特殊钢材。在满足航空、航天工业的发展的同时，各种特殊钢材逐步走向民用化，这将进一步促进铁合金工业的发展。

　　（4）夹杂可控化

　　钢材纯净化、超纯净化可极大提高使用性能，但也带来成本上升问题，也不能解决所有问题。

　　通过工程技术人员的不懈努力，发现控制钢中夹杂的组成可解决一些纯净化、超纯净化无法解决的问题，夹杂可控化概念应运而生。

　　夹杂可控化对铁合金的杂质、氧含量及氧化物种类提出更高的要求要求。

　　3．目前宝钢钢种合金成份范围

　　宝钢的主要产品是冷轧产品，约占总产量的70％以上，但也有一定量的热轧板、钢管、条钢等产品，其产品特点是各钢种成份跨度相当大，铁合金使用量变化也相当大。

　　(1)锰硅含量范围

 　　2003年一炼钢钢种锰硅含量及生产比例见图1。从图中可以看出，宝钢的产品中锰硅含量≤0.4%的钢种占主要部分，比例占53.5%；但锰硅含量≥1.2%的钢种也有相当大的比例，占20.7%。

　　(2)特殊合金含量范围

　　2003年一炼钢生产的钢种中特殊合金含量及生产比例见图2。从图看出，宝钢特殊合金含量范围跨度相当大，最高特殊合金含量达到 13%以上，但80%以上的钢种特殊合金含量0.1小于%。

　　3．铁合金单耗

　　(1)锰、硅系合金单耗

 　　(2)铬系合金单耗kg/T

 　　(3)铝系合金单耗kg/T

 　  （4)其它特殊合金单耗kg/T

 　　（5）铁合金总单耗及使用合金特点

　　根据宝钢目前钢种质量要求，一般选择低杂质含量的铁合金，也要求主元素／铁比较高的铁合金，在铝合金脱氧剂方面选择比重较大的品种或复合脱氧剂。

　　2003年宝钢铁合金单耗为14.22Kg／T，其中特殊铁合金单耗为4.39 Kg／T。

　　4．目前铁合金存在的问题

　　需要的元素是有益的，其它都是有害的。

　　（l）杂质含量

　　铁合金的杂质主要是S、P含量，最主要是P含量，这一点在锰系合金中表现最明显。根据钢种锰含量情况，高碳锰铁的增P量在3～20ppm／吨（300吨转炉）、中低碳锰铁的增P量在3～6ppm／吨电（300吨转炉），影响钢材纯净化的程度及成本消耗上升。

　　为控制锰系合金增P问题，宝钢大量采购低磷高碳锰铁（P≤0.25％）、甚至进口超低磷高碳锰铁（P≤0.10％）来缓解转炉冶炼压力，控制钢种的磷含量。

　　（2）合金元素／铁比

　　铁合金中的合金元素是控制钢水成份的添加剂，多余的铁则带来温降问题。合金中的铁温降幅度在9℃／吨，需要提高钢水出钢温度来弥补。而转炉提高出钢温度的成本在0.5～0.7元／℃，当铁合金使用量上升到增加的钢产量带来的价值低于转炉成本损失时，合金中的铁量则成为累赘。

　　宝钢部分钢种合金含量较高，对合金中的元素含量较敏感，一般选择合金含量高的品种，如低磷高碳锰铁的锰含量控制在70％以上、超低磷高碳锰铁的锰含量控制在78％以上、部分铬系合金的铬含量控制在69％以上，甚至采用电解锰来缓解温度压力。

　　（3）铁合金有害元素含量

　　随着科技的发展，对钢材提出许多不同的性能要求，有害元素控制要求也越来越高，如：残余铬、钛、铝、硼等，甚至提出五害元素（铅、锡、砷、铋、锑）控制。

　　宝钢在使用铁合金时发现钢水残余钛、硼有时偏高，并发现在钢组织内存在钛氧化物的现象，对钢材性能产生较大的影响。

　　根据目前国内铁合金的使用效果看，部分种类的铁合金存在有害元素较高的问题，主要体现在程系合金的钛含量问题、锰系及硅系合金的硼含量问题等。

　　（4）氧化物含量

　　宝钢在精炼后期钢水完全脱氧后加铁合金时发现钢水夹杂物增加、合金收得率较低的现象，这种现象目前尚无法解释，原因是无法进行铁合金总氧含量测定，也无法通过分析确定铁合金中主元素存在的状态。

　　这种现象造成钢材纯净度控制及夹杂物可控化的难度，同时也造成钢水精炼时间延长，通过延长时间来控制钢水夹杂物总量，对转炉一连铸工艺匹配带来一定的影响。

　　（5）铁合金颗粒控制

　　铁合金一般采用浇注块工艺，加工成粒度20～200mm的国标块、或10～50mm的加工块。由于铁合金比重及进入方式的原因，容易形成钢包初期成份偏析，对钢水精炼工序产生误导，对按目标成份准确控制带来较大的影响。宝钢通过延长精炼时间来完成成份准确控制，对转炉一连铸工艺匹配带来一定的影响。

　　铁合金浇注块工艺同时也带来一定的成份偏析问题，个别企业未严格控制铁合金浇注厚度，成份偏析尤为严重，宝钢在铁合金进厂质检中发现铁合金部分批次连续取样成份偏差较大的现象。

　　铁合金浇注块在加工过程中产生一定的碎屑，个别较脆的铁合金如硅铁、钛铁的加工损耗高达10％以上，成材率低造成的成本转嫁到使用方，对使用方成本控制带来一定的影响。

　　（6）铁合金有害元素及氧化物分析标准

　　铁合金的有害元素及氧化物对钢材性能产生较大的影响，但国内在铁合金有害元素及氧化物分析标准开发方面严重滞后，钢铁企业无法通过分析来确定特定供货方的有害元素及氧化物的含量范围，只能通过使用来大致判断影响程度。

　　5．铁合金生产企业需加强的工作

　　（l）提高铁合金品种品质

　　随着国内钢铁企业的发展及产品性能要求不断提高，对铁合金的晶质要求也将不断提高，届时将形成不同层次的要求，即一般钢材使用低档次铁合金控制成本、高品质钢材使用高档次铁合金控制性能。

　　所谓高档次铁合金是指低杂质、低有害元素、低氧化物含量、高主元素含量的铁合金。

　　（2）完善国家分析标准

　　国内部分技术力量较强的铁合金企业已开始进行有害元素及氧化物分析方法的开发，建议国家有关部门集中力量，尽快建立有害元素及氧化物国家分析标准，满足钢铁企业对铁合金品质的要求。（3）铁合金颗粒控制工艺

　　目前国外有资料报道，铁合金采用水淬造粒工艺，控制铁合金粒度及不同颗粒度的比例，且保持铁合金成份的均匀性，降低铁合金碎届比例。这种合理粒级的铁合金在使用时能控制钢包成份的均匀性，提高收得率。

　　建议铁合金企业进行这方面的研究。

　　6．结束语

　　钢铁工业的发展离不开铁合金工业的支持，作为与钢铁工业紧密相关的上游企业，通过科技进步，与钢铁工业一起担负起提供社会文明发展所需钢材的神圣职责。