高纯生铁（特定微量元素含量少的专用铁）

我国现状

十一届全国人大四次会议提到，要真正使我国经济转到主要依靠科技进步和提高劳动者素质上来，着重提升经济的增长质量和效益。虽然我国铸件产量已多年稳居世界之首，但要真正强大起来，还必须把数量优势转变为质量优势。对此，高层专家和管理者有不少论述和建言。生铁是铸铁件的基础炉料，优质铸造生铁，特别是高纯生铁的生产和应用，事关铸件品质的提高。基础件、基础零部件和关键件的水平提高了，必然促进我国装备制造业的产业升级和国产化率的提高，亦必将大大提升我国装备制造业的国际竞争力。

随着我国由铸件大国向铸造强国转型，铸件产量连年居世界之首，高纯生铁的需求量日趋增大，但生产高端铸件所需的高纯生铁全部依赖进口。

要点

1.原料

冶炼高纯生铁必须选择优质原燃料，要求入炉料焦炭和矿石中杂质硫、磷、锰、钛及其他微量元素达到冶炼高纯生铁的标准。

2.冶炼

1)高炉炉缸工作均匀活跃，风口工作均匀，探尺下料均匀顺畅，炉缸渣铁热度充足，流动性好，成分前后基本一致。高炉煤气流分布合理。

2)高纯生铁Si含量在0.4-0.6%，因小高炉炉缸直径小，炉缸热储备少，路况变化快，要求做好高炉上下部调剂，炉外加强设备点检润滑，实行定修制，实现高炉稳定，减少炉内崩悬料。

3)适当提高炉渣碱度。炉渣二元碱度控制在1.14-1.18，Ls一般在35-40，能将生铁中硫控制在0.02%。

4)冶炼低硅铁，有利于抑制Ti还原，高炉Si含量在0.4-0.6%，Ti在高炉内还原率35-38%。

5)P在高炉内几乎全部还原，因此欲控制出铁含P量，需严格控制炉料带入的含P量。

3.煤气流控制

运用高炉上下部调剂手段，缩小风口面积，提高风速，来保持炉缸工作均匀活跃，控制气流合理分布。

4.提高风温

提高风温能使高温区下移，有利于冶炼高纯生铁，风温控制在1150℃左右。

5.精准操作

实行标准化操作，要求Si偏差0.013%，严格工艺制度，实现精准操作。

纯的规定

加拿大、南非、日本、美国、瑞典、挪威、德国、俄罗斯和巴西等国都有高纯生铁。由于各国所用矿源不同，生产工艺不同，高纯生铁中元素含量的指标亦不同，因此，不存在统一的标准。

铸铁与铸钢，本身也存在“纯”的问题。钢的牌号很多，许多元素被广泛用作合金元素，纯净钢(洁净钢)通常是在主炉冶炼之后，再经精炼炉精炼，严格限制O、H、N、S和P等元素的含量(如S+O+P+N之和低于100~10r6)。此外，钢中成分元素含量要稳定地控制在精确的范围之内。当然，不同钢种还会有各自的特殊要求，如某些轴承钢要脱Ti，某些不锈钢要超低C等。铸铁则不然，它是Fe.C—Si系材料，多数铸铁组织中有石墨，结晶时常常要考虑石墨化因素。多数铸铁件不热处理或不作复杂的热处理。高端铸铁件，要重点关注晶内和晶界的杂质和有害相。铸铁的熔炼，不像钢是以废钢为炉料，又有氧化和还原过程，铸铁是以废钢、生铁和回炉料为炉料，所以要提防生铁和废钢中留存的微量元素对铸铁组织的影响。因此，高端铸铁对生铁炉料的要求，主要着眼于其中S、P、Mn和有害微量元素的含量。

在分析了低温用高韧性球墨铸铁件、等温淬火球墨铸铁件、大型球墨铸铁件、特殊性能球墨铸铁件和薄壁高强度灰铸铁件等对铸铁化学成分的要求后，提出了《铸造用高纯生铁》的牌号，规定了Ti、Mn、P、S的“特”、“1”两个层面的含量，以及Cr、V、Mo、Sn、Sb、Pb、Bi、Te、As、B、Al等各自含量的最大值，且规定了Tj和上述11个微量元素总和的含量不应大于0.1%。

生产方法

以钒钛磁铁矿精粉为原料，由高炉炼出的铁液含有较低的si，一定量的V、Ti、cr和较多的P。再将该高炉铁液在另外的熔炼炉或专用包内用分步氧化法调节si、v、Ti、s、P等的含量，生产出Ti<0.01%、P和Mn约为0.02%、Si-O的生铁，其中微量元素很少。v渣还可供提取V2O和TiO2之用。

以低P、低Ti的优质铁矿精粉为原料，通过高炉低温冶炼和炉前的精细化辅助措施，可生产出Ti<0.03%、P<0.025%、Mn<0.1%、0.4%～1.2%Si内可调，微量元素很低的生铁。

以海绵铁或普通废钢和增碳剂为炉料，在电弧炉内调控化学成分，得到高纯生铁。与废钢相比，海绵铁的化学成分纯而稳定，但海绵铁中铁的含量在73%～84%，炉料中Fe的收得率低。此外，海绵铁中有脉石带来的杂质，电弧炉冶炼要多加石灰，耗电多，加之增碳量大的缘故，使这种方法的生产成本较高。用固体料间断生产，生产率低，产量不大。

综上可见，方法三没有价格优势，产量低，很难实现规模化生产。20世纪80年代，我国有些单位已掌握第一种方法，但未予实施。前几年，有工厂用方法一生产出了高纯生铁，并取得了专利。该厂高炉容积小，铁液大部分供生产铸件，外供量不多。因此，我国当前生产高纯生铁的主流方法是方法二。现有两家企业生产铸造用高纯生铁，并有企业标准，2010年的产销量约12万t。此外，尚有几家企业的产品接近于铸造用高纯生铁的水平。

建议

1.对用方法二生产铸造用高纯生铁的企业来说，2010年是拓疆之年，稳定的市场已初步形成。但面对某些高端铸件的更高要求，需进一步降低Ti、P的含量，例如P≤0.02%，Ti≤0.02%。为此，应按规模化生产要求进行技术改造，重组工艺流程，通过不断的技术改进，逐步摆脱依赖好矿才能生产出优质生铁的局面。

2.由方法一生产出的铸造用高纯生铁，产量太少，无法承接较大的订单。根据国家政策，小高炉无法扩容或新建，攀西地区和承德地区有丰富的钒钛磁铁矿，承钢和攀钢以钢铁、钒产品和钛产品为主业，还有钒钛资源开发公司。

如果能通过工信部的协调，从中分流出一些高炉铁液用来生产铸造用高纯生铁，乃是一条捷径，对相关钢铁企业来说只不过是分出生铁量的百分之几的份额，却弥补了铸造业的一个不小的缺口。

3.国外某品牌高纯生铁，其Ti量和其他二十余种元素的含量极低，这是由其冶炼工艺所决定的。只要是铸铁件所能接受的“纯”就可以了。迄今，有关微量元素的影响及其在不同情况下的限量，大多是重复引用，未作考证。建议以高炉企业为主体，与用户合作，借助于院校的帮助，通过积累，总结出高纯生铁中合适的微量元素含量。

4.铸造用高纯生铁的市场有个培育过程。管理层对近期和中长期铸造用高纯生铁的需求量要做出预测，因势利导，防止产能过剩。^[1]