翁雪鶴 彭鋒 李曉

一、概述

傳統(tǒng)意義上，鐵合金是指鐵與一種或幾種元素組成的中間合金，但目前一般泛指所有煉鋼用的中間合金，不論含鐵與否（如硅鈣合金），而且習(xí)慣上還把某些純金屬添加劑及氧化物添加劑也包含在內(nèi)。

目前，我國鐵合金按用途大致可分為：單一鐵合金、復(fù)合鐵合金、氮化制品、氧化團(tuán)塊四大類；按所含元素大致可分為：硅系合金、錳系合金、鉻系鐵合金、鎳系合金、鉬系合金、釩系合金、鎢系合金等幾大類。

我國鐵合金主要產(chǎn)品品種有：硅鐵、錳鐵、硅錳、鉻鐵、鎢鐵、釩鐵、鎳鐵、鉬鐵、鈦鐵、稀土鎂硅、稀土硅鐵、硅鈣合金、硅鋇合金、硅鋁合金、鉭鈮、磷鐵、硼鐵等。硅鐵再進(jìn)一步可細(xì)分為：含硅95%、75%、45%等硅鐵，貧硅鐵（含硅12%），硅鋁合金，硅鈣合金，等等。錳鐵再進(jìn)一步可細(xì)分為：高碳錳鐵（含碳為7%）、中碳錳鐵（含碳1%～1.5%）、低碳錳鐵（含碳0.5%）、金屬錳、硅錳合金等。

鐵合金產(chǎn)品按功能可分為普通和特種兩大類，普通鐵合金一般包括硅鐵、高碳錳鐵、錳硅合金和中低碳錳鐵等，主要作為鋼冶煉中的脫氧劑以及在鑄造時(shí)改善鑄件性能；特種鐵合金包括高碳鉻鐵、中低碳鉻鐵、微碳鉻鐵、氮化鉻鐵、氮化錳鐵、硅鉻合金、稀土鐵合金、硅鈣合金、鉬鐵等，主要作為煉鋼的合金添加劑，構(gòu)成鋼的實(shí)體成分，用于冶煉優(yōu)質(zhì)鋼和特殊鋼。

我國鐵合金主要用途有：

一是作為煉鋼脫氧劑。在煉鋼過程中脫除鋼水中的氧，某些鐵合金還可脫除鋼中的其他雜質(zhì)，如硫、氮等。

二是作為鋼種的合金添加劑。按鋼種成分要求，添加合金元素到鋼內(nèi)以改善鋼的性能。

三是作為鑄件的孕育劑。在鑄鐵澆鑄前加進(jìn)鐵水中，改善鑄件的結(jié)晶組織。

四是作為金屬還原劑及其他用途。在金屬熱還原法生產(chǎn)中，用于其他鐵合金和有色金屬的還原，還有少量用于化學(xué)工業(yè)和其他工業(yè)。

因此，煉鋼生產(chǎn)過程中的脫氧和添加合金，大多以鐵合金的形式加入。

二、我國鐵合金市場分析及發(fā)展趨勢

1.鐵合金生產(chǎn)

2012年，我國擁有鐵合金生產(chǎn)企業(yè)約1400家，其中：中鋼集團(tuán)吉林鐵合金股份有限公司、中信錦州金屬股份有限公司、騰達(dá)西北鐵合金有限責(zé)任公司、中鋼集團(tuán)廣西鐵合金有限公司、四川川投峨嵋鐵合金有限公司、青海物通實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司、四川金廣實(shí)業(yè)股份有限公司、山西絳縣明邁特有限公司、山西東方資源發(fā)展有限公司、四川明達(dá)集團(tuán)實(shí)業(yè)有限公司等企業(yè)是行業(yè)內(nèi)較大的鐵合金生產(chǎn)企業(yè)。

2012年，我國擁有鐵合金生產(chǎn)能力為4100萬噸，實(shí)產(chǎn)鐵合金3129萬噸。2009—2012年我國分省市鐵合金產(chǎn)量見表1。

表1 2009—2012年我國分省市產(chǎn)量 單位/萬噸

從表1可以看出，我國鐵合金產(chǎn)能主要集中在中南、西南、華北及西北地區(qū)，2012年分別占全國總產(chǎn)能的27.07%、23.10%、18.28%和18.05%。4個(gè)地區(qū)合計(jì)占全國總產(chǎn)能的86.5%。從近4年發(fā)展趨勢看，西北和西南地區(qū)所占比例處于增加趨勢，分別增加了4.34和0.94個(gè)百分點(diǎn)，中南和華北地區(qū)所占比例處于減少趨勢，分別減少了2.58和1.74個(gè)百分點(diǎn)。其余2個(gè)地區(qū)，華東地區(qū)占比8.98%，比例基本處于不變狀態(tài)，東北地區(qū)占比4.52%，比例處于減少趨勢。

從分省產(chǎn)量情況看，2012年廣西、內(nèi)蒙、貴州、湖南和四川5個(gè)省分別占據(jù)我國前五位，占比分別為12.29%、11.49%、9.9%、9.76%和6.61%，從近4年發(fā)展趨勢看，發(fā)展較快的省份有寧夏、云南、青海、山西和貴州，占比分別增加2.43、2.37、1.69、1.47和0.49個(gè)百分點(diǎn)，主要集中在西北和西南地區(qū)。

從分年產(chǎn)量增速上看，2009—2012年我國鐵合金產(chǎn)量同比增速分別為20.4%、8.2%、16.7%和10.1%，4年來一直保持著較高速度的增長。

2.鐵合金冶煉設(shè)備能力及數(shù)量構(gòu)成

2011年，從我國鐵合金生產(chǎn)方法來看，電爐冶煉方法產(chǎn)能約為3800萬噸，約占96.5%，高爐、轉(zhuǎn)爐或其他方法產(chǎn)能約為140萬噸，約占3.5%。

截至2011年底，我國鐵合金電爐6300kVA以下冶煉爐數(shù)量約占9.4%，產(chǎn)能約占全國總產(chǎn)能的3.4%；6300kVA冶煉爐數(shù)量約占31.6%，產(chǎn)能約占全國總產(chǎn)能的21.1%；6300～12500kVA冶煉爐數(shù)量約占12.5%，產(chǎn)能約占全國總產(chǎn)能的12.1%；12500～25000kVA冶煉爐數(shù)量約占43.9%，產(chǎn)能約占全國總產(chǎn)能的56.8%，大于25000kVA冶煉爐數(shù)量約占2.7%，產(chǎn)能約占全國總產(chǎn)能的6.6%，見表2。

表2 2011年底我國各種鐵合金爐型數(shù)量以及產(chǎn)能比例

3.我國鐵合金消費(fèi)量及進(jìn)出口分析

（1）我國鐵合金消費(fèi)量

目前，我國是世界最大鐵合金生產(chǎn)國和消費(fèi)國。2012年，我國生產(chǎn)鐵合金3129萬噸，出口鐵合金64萬噸（不含電解金屬錳13萬噸），進(jìn)口鐵合金189萬噸（不含電解金屬錳0.05萬噸），凈進(jìn)口鐵合金125萬噸，我國鐵合金表觀消費(fèi)量為3254萬噸，與2011年同比增長14.02%。為此，近年來，我國鐵合金消費(fèi)量一直也保持著較高速度增長。

從鐵合金分品種消費(fèi)看，我國普通鐵合金消費(fèi)量約占67.5%，其中硅鐵約占17%，錳鐵（含電爐錳鐵和高爐錳鐵）約占19%，錳硅合金約占24%，中、低碳錳鐵約占7.5%；特種鐵合金消費(fèi)量約占32.5%，其中：高、中、低、微碳鉻鐵約占23.5%，氮化鉻鐵、氮化錳鐵、硅鉻合金等約占9%。

（2）我國鐵合金進(jìn)出口分析

2012年，我國鐵合金出口63.65萬噸（不含工業(yè)硅和電解金屬錳），同比減少31.9%。其中：75%硅鐵出口41.13萬噸，同比減少28.95%；中低碳錳鐵出口1.07萬噸，同比減少53.82%；錳硅合金出口0.36萬噸，同比減少78.92%；高碳鉻鐵出口3.95萬噸，同比減少64.85%。此外，工業(yè)硅出口48.01萬噸，同比減少17.8%；電解金屬錳出口13.04萬噸，同比減少19.48%。

2012年，我國進(jìn)口鐵合金189.43萬噸（不含工業(yè)硅和電解金屬錳），同比減少7.77%。其中：鉻鐵（C＞4）152.88萬噸，同比減少15.22%；錳硅合金進(jìn)口3.07萬噸，同比增加175.16%；鎳鐵進(jìn)口24.4萬噸，同比增加68.85%；鈮鐵進(jìn)口1.99萬噸，同比增長3.85%。此外，工業(yè)硅進(jìn)口0.34萬噸，同比減少59.48%；電解金屬錳進(jìn)口502t，同比減少62.01%。

2012年，全國鐵合金凈進(jìn)口125.78萬噸（不含工業(yè)硅和電解金屬錳），同比增加12.38%，進(jìn)一步加劇了國內(nèi)市場鐵合金供需失衡，致使國內(nèi)鐵合金市場價(jià)格一跌再跌。在此，需要特別指出的是，2011年以前我國錳硅合金一直是主要出口產(chǎn)品之一。但是，2012年錳硅合金僅出口 3634t，進(jìn)口30702t，凈進(jìn)口27068t，說明我國鐵合金在國際市場上的競爭能力在下降。

4.今后產(chǎn)能預(yù)計(jì)

據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，2012年我國主要在西北地區(qū)已建和在建鐵合金產(chǎn)能約300萬噸，預(yù)計(jì)2013—2015年期間，我國每年新建鐵合金產(chǎn)能將達(dá)到350萬噸左右。

同時(shí)，國家積極推動鐵合金電爐大型化和規(guī)?；?，并依據(jù)產(chǎn)業(yè)政策，大量6300kVA及以下電爐將在2015年前被逐步淘汰，預(yù)計(jì)在2015年前我國鐵合金小爐型的產(chǎn)能將每年淘汰100～150萬噸。

為此，預(yù)計(jì)2015年我國鐵合金產(chǎn)能將達(dá)到5000萬噸以上，鐵合金產(chǎn)量將達(dá)到4070萬噸。

三、我國鐵合金電爐采用炭電極代替電極糊可行性分析

1.采用炭電極代替電極糊的優(yōu)點(diǎn)

（1）可節(jié)電約2%～5%

炭電極代替電極糊后，不需要經(jīng)過熔融硬化過程，加上炭電極電阻率一般為38～45μ Ωm（也有更低的），要比硬化后的電極糊電阻率低10%～15%，為此，估計(jì)噸鐵合金可節(jié)電2%～5%。

（2）可提高鐵合金產(chǎn)量5%～10%

炭電極電阻率低，可使鐵合金電爐通過電流密度增加，可增加電爐鐵合金產(chǎn)量。

（3）能改善鐵合金電爐操作環(huán)境

鐵合金采用炭電極生產(chǎn)時(shí)，基本不產(chǎn)生瀝青煙，可以節(jié)省部分煙氣處理費(fèi)用。而鐵合金采用電極糊生產(chǎn)時(shí)，電極糊硬化時(shí)，會產(chǎn)生大量瀝青煙，這些瀝青煙與粉塵混合在一起，處理較難，處理費(fèi)用較高。

（4）對鐵合金冶煉生產(chǎn)較為方便

炭電極生產(chǎn)時(shí)，可生產(chǎn)成空心炭電極，對炭電極生產(chǎn)來說，難度不大，但對鐵合金生產(chǎn)來說，就非常方便。在鐵合金生產(chǎn)時(shí)，通過炭電極中空心可以隨時(shí)加料。

（5）消除鐵合金生產(chǎn)軟斷風(fēng)險(xiǎn)

鐵合金采用電極糊生產(chǎn)時(shí)，操作不好或管理不善，有時(shí)會發(fā)生軟斷事故，而炭電極不存在軟斷風(fēng)險(xiǎn)。

（6）炭電極消耗要比電極糊低

據(jù)初步測算，炭電極噸鐵合金消耗約為20～25kg，電極糊噸鐵合金消耗約為25～36kg，平均消耗要降低20%～25%。

2.采用炭電極代替電極糊的缺點(diǎn)

（1）增加鐵合金冶煉成本

大規(guī)格炭電極目前售價(jià)一般在8000元左右，而優(yōu)質(zhì)電極糊（密閉糊）一般在3500元左右，噸鐵合金平均消耗電極糊約28 kg，折成噸鐵合金成本98元，噸鐵合金平均消耗炭電極約23 kg，折成噸鐵合金成本184元，每噸約高86元。

（2）增加鐵合金冶煉時(shí)硬斷風(fēng)險(xiǎn)

根據(jù)目前鐵合金冶煉原理，采用電極糊冶煉時(shí)，由于鐵殼內(nèi)有鋼筋，電極糊硬化后，硬斷可能性較小，采用炭電極冶煉時(shí)，炭電極連接比較長，全部依賴炭電極接頭連接，遇到礦石等硬物撞擊時(shí)，雖然也不太容易折斷，但相對于電極糊來說，概率還是要高一些。

3.初步結(jié)論

綜上，筆者認(rèn)為，炭電極代替電極糊是可行的。目前，難點(diǎn)主要是鐵合金冶煉的習(xí)慣，以及鐵合金電爐需要改造。因此，筆者建議最好要從新建鐵合金電爐開始，設(shè)計(jì)時(shí)就改為炭電極冶煉。其次，要將現(xiàn)有鐵合金分品種，分步進(jìn)行。例如：第一步，金屬錳、金屬鉻等現(xiàn)基本采用石墨電極，可采用炭電極替代；第二步，錳硅合金、硅鉻合金、硅鈣合金等沒有鐵元素的鐵合金可以采用炭電極；第三步，高中低鉻鐵、釩鐵等高附加值的鐵合金可以逐步實(shí)施采用炭電極；第四步，才是硅鐵等附加值比較低的鐵合金。

四、我國鐵合金電爐采用炭電極代替電極糊市場分析

表3 2015年我國鐵合金用炭電極需求預(yù)測

預(yù)計(jì)到2015年我國鐵合金產(chǎn)量約為4070萬噸，其中電爐鐵合金產(chǎn)量約為3950萬噸。假如我國鐵合金電爐全部采用炭電極冶煉，需要炭電極大約為90萬噸。分品種鐵合金消耗炭電極需要預(yù)測見表3。

[1]劉維國.2012年“十二五”我國鐵合金行業(yè)發(fā)展趨勢解析[N].中國冶金報(bào)，2012-04-19.

[2]劉衛(wèi).鐵合金生產(chǎn)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005.

[3]中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會鐵合金統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù).http://www.chinaisa.org.cn/gxportal/login.jsp