铁合金

英文名称:
ferro-alloy
定义:
基体金属与一种或几种元素组成在金属熔炼、金属液处理等工艺中添加的合金。
所属学科:

机械工程(一级学科);铸造(二级学科);铸造用原辅材料(三级学科)

铁合金(英文Ferroalloys ),铁与一种或几种元素组成的中间合金,主要用于钢铁冶炼。在钢铁工业中一般还把所有炼钢用的中间合金,不论含铁与否(如硅钙合金),都称为“铁合金”。习惯上还把某些纯金属添加剂化物添加剂也包括在内。

铁合金生产状况 铁合金产量情况如下:2001-2009年产量统计

 

453.2 489.3 637.4 865.5 1067 1433.2 1746.7 1824.99 2209.36

 

铁合金一般用作

脱氧剂。在炼钢过程中脱除钢水中的氧,某些铁合金还可脱除钢中的其他杂质如等。②合金添加剂。按钢种成分要求,添加合金元素到钢内以改善钢的性能。③孕育剂。在铸铁浇铸前加进铁水中,改善铸件的结晶组织。此外,还用作以金属热还原法生产其他铁合金和有色金属的还原剂;有色合金的合金添加剂;还少量用于化学工业和其他工业。

 

冶炼

性质

铁合金的主体元素一般熔点较高,或者它的氧化物难于还原,难于炼出纯金属,若与铁在一起则较易还原冶炼。在钢铁冶炼中使用铁合金,其中含铁非但无害,而因为易熔于钢水反较

有利。因此,炼钢过程中脱氧和添加合金,大多以铁合金的形式加入。铁合金一般很脆,不能作为金属材料使用。

工业炼制

用坩埚冶炼低品位铁合金是1860年左右开始的。后来发展了用高炉锰铁和含硅12%以下的硅铁。1890~1910年间在法国开始用电弧炉生产铁合金。穆瓦桑 (H.Moissan)曾用电弧炉对难还原元素进行系统试验,埃鲁(P.L.T.H□roult)应用于工业生产,当时都用焦炭和木炭作还原剂还原有关矿石,产品大多是高的。1920年以后,为了满足优质钢和不锈钢发展的需要,开始生产低碳铁合金的新阶段。一方面,在戈尔德施米特 (K.Goldschmidt)1898年提出的铝热法制取金属的工艺基础上,发展出用铝热法冶炼一些不含碳的铁合金和纯金属;另一方面研制出在电炉中氧化含硅合金的脱硅精炼法。由于铝热法生产费用太高,脱硅精炼法得到了较多的应用。直到现在中碳、低碳、微碳铬铁,中碳、低碳锰铁金属锰大多仍用此法精炼。精炼铬铁的热兑法即把液态的矿石、石灰熔体与硅铬合金,通过热兑混合加速反应,是脱硅精炼法的进一步发展。此外也用电解法生产纯净的合金添加剂(如金属锰),并采用真空脱碳法生产含碳极低的超微碳铬铁。近年还发展出应用纯氧吹炼法精炼铬铁、锰铁的方法。

 

中国在1940年左右用小型电炉生产硅铁、锰铁。1955年起吉林铁合金厂开始大规模生产。随后在各地建设了一批铁合金厂,并用小型高炉生产锰铁,满足了全国钢铁工业的需要。

 

资源

炼铁合金用的矿石原料除硅石各地普遍存在以外,大都集中在少数地区,如铬矿90%赋存在南部非洲,锰矿大量储存在南非和苏联。矿石多数以氧化物或含氧盐的形式存在

(如铬、锰、、镍、钒、等),有些为硫化物(如钼)。这些矿石品位不同,大都需要选矿富集。中国钨矿储量居世界第一位。镍、钼资源在70年代勘明有较大储量。攀枝花等地的钒钛磁铁矿含有大量钒、钛资源。锰矿在湖南、广西、贵州等地有相当储量,但品位较低。

 

品种用途

基本用途

作为炼钢脱氧剂,应用最广泛的是硅锰、锰铁和硅铁。强烈的脱氧剂为铝(铝铁)、硅钙、硅锆等(见钢的脱氧反应)。用作合金添加剂的常用品种有:锰铁、铬铁、硅铁、钨铁钼铁钒铁钛铁镍铁()铁、稀土铁合金、硼铁磷铁等。各种铁合金又根据炼钢需要,按合金元素含量或含碳高低规定许多等级,并严格限定杂质含量。含有两种或多种合金元素的铁合金叫做复合铁合金,使用这类铁合金可同时加入脱氧或合金化元素,对炼钢工艺有利,且能较经济合理地综合利用共生矿石资源。常用的有:锰硅、硅钙、硅锆、硅锰铝、硅锰钙和稀土硅铁等。

 

炼钢用纯金属添加剂有铝、钛、镍和金属硅、金属锰、金属铬等。某些易还原的氧化物如MoO、NiO,也用于代替铁合金。此外,还有氮化铁合金,如经过氮化处理的铬铁、锰铁等,以及混有发热剂的发热铁合金等。

基本种类

硅铁、锰铁、硅锰、铬铁、钨铁、钒铁、镍铁、钼铁、钛铁、稀土镁硅、稀土硅铁、硅钙合金、硅合金、硅铝合金、钽铌、磷铁、硼铁等

 

生产和消费

铁合金主要用电炉生产,电耗高(每吨综合平均约5000千瓦·时),需要丰富而价廉的电力资源。法国成为早期铁合金的主要生产国,挪威成为最大铁合金输出国,都是以当

地丰富的水电资源为基础。70年代工业发达国家的铁合金消费量,按每生产一吨粗钢计,大致为20公斤;其中主要合金元素所占的份额为:锰5.5~6.5公斤,硅2~3公斤,铬2~3公斤。

 

铁合金专利技术集

1、3500kva矿热炉生产硅铝铁合金的方法

 

2、r-铁合金的制造法

 

3、奥氏体镍-铬-铁合金结构零件的改进

 

4、板坯连铸机的结晶器板上电镀镍铁合金的工艺

 

5、板坯连铸机结晶器铜板上电镀镍-铁合金的方法

 

6、钡硅铁合金生产工艺

 

7、不易粉化铝铁合金及其生产方法

 

8、超磁致伸缩稀土铁合金棒的制造方法

 

9、齿轮电镀-铁合金及其黑色钝化工艺

 

10、串叠造型装置中湿型非铁合金非重力浇铸后浇口封闭法

 

11、磁记录介质用的强磁性铁合金粉末及其制造方法

 

12、磁铁合金薄带及树脂粘结磁铁

13、带有铁铝扩散层的铁合金及其制备方法

 

14、低磷低硫铝铁合金

 

15、低铝硅钛铁合金的制造方法

 

16、低温电镀铁合金配方

 

17、镀镍-铁合金的聚酯膜

 

18、多层镍铁合金复合涂镀工艺

 

19、粉铬矿还原性烧结造块冶炼铬铁合金工艺

 

20、复合碳铁合金块及其生产方法

 

21、感应炉引熔重熔硅铁合金粉粒的方法

 

22、高纯度硼铁合金、铁基非晶态合金用母合金和铁基非晶态合金及其制造方法

 

23、高含铁量锌-铁合金材料的丝材加工方法

 

24、高钛铁合金粉制备方法

 

25、硅钡钙硼镁铁合金及其制备方法

 

26、硅钡钙铁合金复合脱氧剂及其制备方法

 

27、硅钙钡铁合金复合脱氧剂

 

28、含钼、铜和硼的铁合金

 

29、含锰硅的铁合金中频电炉冶炼方法

 

30、含钛量高的钛铁合金制造方法

 

31、灰色铸铁合金和铸造内燃机部件

 

32、降低钨-镍-铁合金机械特性值分散性的方法

 

33、交流等离子熔融还原直接冶炼微碳铁合金的方法和装置

 

34、抗腐蚀的非晶态铁合金

 

35、颗粒状硅磷铁合金的生产方法

 

36、快速滚镀镍-铁合金的电镀液及方法

 

37、矿热炉、感应炉双联压力加镁生产稀土镁硅铁合金的生产工艺

 

38、矿热炉、中频工频电炉双联熔炼压力加镁、稀土镁硅铁合金生产工艺

 

39、矿热炉冶炼铁合金的方法及其所用的碳质还原剂

 

40、矿热炉一步法生产硅钙铝钡铁合金工艺

 

41、矿热炉一步法生产硅铝钡铁合金复合脱氧剂的方法

 

42、基稀土(镁)硅铁合金及其冶炼工艺

 

43、离合器片模具铁合金衬套

 

44、利用铁合金炉渣制取耐火材料制品的方法

 

45、连续式铁合金烘烤炉

 

46、连铸结晶器铜板工作面电镀镍铁合金工艺

 

47、炼钢脱氧剂硅钡锶钙铁合金

 

48、炼钢用的微硅低碳低磷低硫锰铝钛铁合金

 

49、磷铁合金及其在水泥复合物中的应用

 

50、铝镁铁合金脱氧剂

 

51、铝-铁合金极薄带材的制备方法

 

52、耐氧化性能优良的永久磁铁合金

 

53、铌铁精矿制取优质铌铁合金的方法

 

54、镍铁合金及其生产方法

 

55、镍硅铁合金

 

56、镍铁合金电镀法

 

57、镍铜硅铁合金

 

58、泡沫铁合金材料、泡沫铁基复合材料及其制备方法

 

59、硼硅铁、硼铁合金的冶炼方法

 

60、汽轮机铁合金零件被磨损表面的修复方法

 

61、球墨铸铁合金

 

62、熔炼铁合金的方法和装置

 

63、熔炼铁合金的方法及其设备

 

64、熔融铁合金的脱硫方法

 

65、生产合成炉渣及生铁合金的方法及装置

 

66、生产铝基低铁合金的坩埚

 

67、使用原煤作还原剂生产铁合金的方法

 

68、适用于精炼钢合金化处理的钛铝铁合金

 

69、适用于一步法生产稀土硅铁合金的矿热炉

 

70、钛铁合金的制造方法

 

71、碳热还原矿制取稀土硅铁合金的工艺

 

72、提高铁合金强度的活化混合物

 

73、铁合金不锈炊具锅

 

74、铁合金材料的烧结方法

 

75、铁合金成型铸锭

 

76、铁合金场地浇铸装置

77、铁合金的破碎方法

 

78、铁合金的生产方法

 

79、铁合金电炉烟气净化装置

 

80、铁合金电炉用压力环

 

81、铁合金粉屑的成型方法

 

82、铁合金粉压块技术

 

83、铁合金封闭电炉煤气干法除尘方法

 

84、铁合金高压锅及其制造方法

 

85、铁合金颗粒成型机

 

86、铁合金矿热炉阻抗监控仪

 

87、铁合金连续铸造用结晶器

 

88、铁合金埋弧炉炉况分析仪

 

89、铁合金碎粉料的回收利用工艺

 

90、铁合金烟气净化制胶工艺设备

 

91、铜与含铁合金组合的高炉冷却壁

 

92、铁合金锅及其制造方法

 

93、稀土硅钡钙钛铁合金及其制备方法

 

94、稀土硅镁钙铁合金及其制备方法

 

95、稀土铝锰钒铁合金及其制备方法

 

96、稀土粘结磁铁与稀土铁硼型磁铁合金

 

97、锌-铁合金镀层的电沉积

 

98、锌铁合金锅

 

99、氧化物分散体增强的含铬的铁素体铁合金管的生产方法

 

100、冶炼硅铁合金的方法

 

铁合金生产的主要污染物

铁合金生产的主要污染物有烟尘、废渣、废水,对环境影响最大的是烟尘。根据规定,废气可分为含颗粒物废气和含气态污染物废气两大类。铁合金厂废气来源于矿热电炉、精炼电炉、焙烧回转窑、多层机械焙烧炉和铝金属法熔炼炉。铁合金厂废气的排放量大,含尘浓度高,废气中90%是二氧化硅,还含有气、氮氧化物、一氧化碳、二氧化硫等。废渣、废水里是铬化合物的污染最为严重。

 

国家经贸委、环保总局等部门还在联合下发的《关于加快我国铁合金工业结构调整的意见》中(国经贸产业[1999]633号)提出,从1999年起到2005年,停止新建各类铁合金电炉(炉窑)和高炉。

 

当前国家环保部门正推出环境保护相关规章制度,及淘汰落后产能以加速产业集中管理,解决污染难以治理问题。

 

铁合金的牌号及表示方法

简介

铁合金的种类很多,用途也较广。铁合金是一种炉料,用于钢铁及共它金属冶炼和铸造等用。用作脱氧剂、变质剂。以及作为合金元素加入。

铁合金牌号表示方法

铁合金牌号表示方法(GB7738-87):

 

(1)采用汉语拼音字母,化学元素符号及阿拉伯数字相结合的方法表示,铁合金产品牌号,混合稀土元素用“RE”表示。

 

(2)采用汉语拼音表示产品名称、用途、特性和工艺方法时,一般从代表该汉字的汉语拼音中选取,原则上取第一字母。

 

(3)各类铁合金产品牌号表示方法按下列格式编写x(a)x(b)x(c)x(d)

 

a、表示杂质元素及其最高百分含量或组别

 

b、表示主元素(或化合物)及百分含量

 

c、表示含铁元素的铁合金产品,以化学元素符号“Fe”表示

 

d、表示铁合金产品工艺和产品特性(以汉语拼音拼母表示)

 

中国铁合金工业发展概况

近年来,中国铁合金工业无论从产品品质还是品种、数量都取得了飞跃性的进步,在国际铁合金工业领域中的地位也日益提高。中国已成为名副其实的世界第一大铁合金生产、消费和出口大国。

 

2005年1-12月,中国铁合金冶炼行业实现累计工业总产值100,853,953千元,比2004年同期增长了26.00%;实现累计产品销售收入95,323,955千元,比2004年同期增长了22.03%;实现累计利润总额1,017,906千元,比2004年同期下降了73.01%。

 

2006年1-12月,中国铁合金冶炼行业实现累计工业总产值124,284,813千元,比2005年同期增长了25.28%;实现累计产品销售收入119,534,000千元,比2005年同期增长了26.57%;实现累计利润总额1,838,668千元,比2005年同期增长了92.56%。

 

2007年1-8月,中国铁合金冶炼行业实现累计工业总产值110,678,981千元,比2006年同期增长了51.96%;实现累计产品销售收入104,695,008千元,比2006年同期增长了50.14%;实现累计利润总额3,821,454千元,比2006年同期增长了1,292.53%。

 

中国铁合金工业在发展的同时,一些问题也日益显露出来。特别是工艺装备水平低下,资源消耗偏高,环保治理落后,严重受制于矿产资源的制约,而且原材料涨价等因素也严重制约了行业的进一步发展和品质的提高。

 

因此,中国铁合金企业必须抓住新的发展形势,加大整合铁合金行业生产企业力度,坚持走科学发展观的道路,严格把好铁合金生产企业关,行业自身加强自律,规范有秩序竞争,加强人员培训,全面提高素质,只有这样才能在新形势下立于不败之地。

 

我国铁合金工业未来发展方向

 

我国铁合金工业是伴随着钢铁工业发展而成长起来的,解放前只有很少几种铁合金产品试制和少量生产。新中国成立后;随着新建和改造一批铁合金骨干企业,到1979年我国铁合金产量突被百万吨,达116.36万吨,全国铁合金供应紧张的局面得到缓解。

 

改革开放后,随着日本、韩国和东南亚市场对铁合金产品需求的增长-我国铁合金在满足国内市场需求的同时,开始进入国际市场。上世纪90年代末,由于对外贸易的不断扩大和国内市场需求的不断增多,我国铁合金工业发展步入“快车道”,几个骨干铁合金企业改、扩、建工程陆续完成,民营铁合金企业如雨后春笋迅猛发展,铁合金产能成倍增长。随着苏联解体,我国成为世界铁合金第一生产大国和出口大国,在世界铁合金行业具有举足轻重的地位。

 

发展概况

 

品种齐全,基本能够满足我国钢铁工业发展需要。我国铁合金产品品种较为齐全,除少数优级特殊品种产品的生产工艺技术尚不成熟正待研发外,几乎可生产所有脱氧剂、合金剂、孕育剂、粉剂和各类包芯线产品,基本能够满足我国钢铁工业生产需要。

 

生产量和出口量同步增长。2003年—2007年我国铁合金产量增长迅速,比粗钢年平均增长速度大约快10个百分点,国内铁合金产品供大于求,促使了铁合金产品出口不断增多。从1981年铁合金产品开始出口以后,出口量逐年增多,1994年出口量接近百万吨,1995年~2002年略有起伏,年平均出口124.74万吨,2003年~2007年出口一直在递增,年平均出口226.23万吨。

 

存在的主要问题

 

我国的铁合金工业从无到有、从小到大、从弱到强发展至今,取得了丰硕的成果,但与铁合金工业强国仍有较大差距,主要表现在以下4个方面:

 

生产企业发展不均衡。我国铁合金企业数量众多,布局分散,良莠不齐,25000干伏安以上矿热炉数量仅占全国矿热炉总数的0.81%;生产能力10万吨以上的企业数仅占总数的1.8%,而生产能力1万吨以下企业数占总数的50.1%。这导致我国铁合金行业不能形成良性竞争环境,制约了行业的健康有序发展。

 

技术进步与创新步伐缓慢。在铁合金工业发展壮大的过程中,我国投资兴建了一批大型铁合金企业,但由于企业负担重、资金不足,无力开展技术创新,发展缓慢;新建的铁合金企业技术力量薄弱,大多未采用先进技术,导致全行业工艺装备水平较低,技术进步和创新步伐缓慢。

 

高档品种少,能耗、物耗偏高,劳动生产率低。我国铁合金品种基本能够满足国内钢铁工业发展的需要,但纯净产品、氮化产品、炉外精炼产品、复合脱氧剂、多元合金剂、粒化和粉剂产品、包芯线产品等科技含量和附加值高的产品产量较少。

 

随着国家对行业实施准入制度和逐步落实节能减排政策,铁合金产品综合能耗、物耗有所降低,但产品能耗、物耗较高,二次能源综合利用远远落后于先进国家。

 

由于我国小型电炉数量较多,工艺简单、设备简陋陈旧,机械化、自动化程度低,人均实物劳动生产率仅为45吨/年左右,而国外同行业人均实物劳动生产率达300吨/年左右。

 

铁合金产能较大,产业集中度低。在我国铁合金行业发展壮大的过程中,有些地区不顾产业政策和工艺装备水平高低,盲目发展铁合金项目,低水平重复建设严重,导致铁合金生产企业点多面广,布局分散,装备技术水平低。

 

目前,我国铁合金总产能达到3400万吨/年左右,企业总数达2000家以上,平均每家企业产能仅为1.7万吨左右,产量不足1万吨。据统计,我国产能在10万吨以上的铁合金企业仅有28家,产能在20万吨以上企业仅有8家,产能在50万吨以上企业仅有2家,而产能在1万吨以下的企业多达近1000家,行业产能庞大,产业集中度低。

 

未来发展方向

 

未来我国铁合金工业要着力转变发展方式,控制总量规模,淘汰落后产能,提高整体装备水平;优化产业布局和资源配置,提高产业集中度;实施“走出去”战略,增强国际竞争力,实现我国铁合金工业全面可持续发展。

 

大力淘汰落后产能,严格控制新建项目。目前,我国铁合金生产装备6300干伏安及以下电炉所占比例较大,要通过淘汰落后产能,控制新建项目,整体提高我国铁合金电炉的工艺技术和装备水平。

 

针对铁合金行业存在严重产能过剩的问题,国家相关部门应从宏观调控和微观治理两方面着手,严格审批铁合金新建项目,控制总量,杜绝低水平重复建设。

 

合理配置资源、能源,大力发展循环经济。在大力发展铁合金工业循环经济中,要做到以下几点:一是为有效综合利用锰矿、铬矿资源,提高资源、能源利用效率,推行实施锰矿火法富集和脱磷、矿石预热和预还原处理、烧结、球团等粉矿造块工艺技术。二是优化国产贫矿与进口富矿的配比,提高入炉矿石品位,确保锰系、铬系产品能耗指标和主元素回收率达到一定水平。三是对半封闭和全封闭电炉回收的煤气、炉渣和烟尘等进行综合利用和循环利用。四是以上游煤、电产业链为纽带,组建“煤、电、冶”一体化的铁合金企业集团,大力发展循环经济。

 

发挥区域优势组建大型企业集团,提高产业集中度。要想中国真正成为铁合金生产强国,就必须将企业做大、做强,形成规模化生产和经营,组建一批具有较大生产规模、较高管理水平和高品质产品的新的产业集团。主要应做到以下:

 

一是要按照市场原则,以现有的大企业集团为基础,加速实施企业的兼并重组,扩大生产规模。二是要鼓励和扶持有实力的大型企业,以资产、资源、品牌和产业链为纽带实施跨国度、跨地区、跨行业的兼并联合,构建上下游通联的新型大企业集团。三是要规范各地高载能工业园区的建设,加强本地区域的企业联合,促进产业向集中化、大型化、基地化方向发展。

 

近年来,中钢、中信、五矿和川投公司分别整合重组了吉铁、锦铁、湖铁、峨铁,但总体步子小,进展慢。按照钢铁产业振兴的规划,要做强、做大铁合金行业,产业大规模整合重组势在必行。

 

实施“走出去”战略,加强资源战略保障,提高产业安全。我国既是铁合金生产大国,也是铁合金产品消费大国。2008年,我国铁合金满足了国内5亿吨粗钢生产的需求,支撑了我国钢铁工业的快速发展,同时还有1/6的铁合金产品在严格的出口政策限制下走出了国门。这表明我国铁合金工业无论是生产能力还是供应能力,在国际上具有相当的影响力。因此,在合理开发利用国内铬矿、贫锰矿及其他矿产资源的情况下,我国应鼓励有条件的生产、经贸、矿山企业共同携手,优化资源配置、互惠互利、共同发展。

 

总之,从世界钢铁工业的发展看,全球化特点越来越突出,循环经济发展模式获得广泛认同,联合重组的形势越来越紧迫。中国铁合金工业应顺应世界钢铁工业发展潮流,着力调整和优化产品结构,发展模式实现从数量向质量的转变,加大做好资源和环境保护工作的力度,努力实现产业发展和资源、环境相协调,走可持续健康发展道路。

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