高純生鐵

隨著我國由鑄件大國向鑄造強國轉型，鑄件產量連年居世界之首，高純生鐵的需求量日趨增大，但生產高端鑄件所需的高純生鐵全部依賴進口。

1.原料

冶鍊高純生鐵必須選擇優質原燃料，要求入爐料焦炭和礦石中雜質硫、磷、錳、鈦及其他微量元素達到冶鍊高純生鐵的標準。

2.冶鍊

1)高爐爐缸工作均勻活躍，風口工作均勻，探尺下料均勻順暢，爐缸渣鐵熱度充足，流動性好，成分前後基本一致。高爐煤氣流分佈合理。

2)高純生鐵Si含量在0.4-0.6%，因小高爐爐缸直徑小，爐缸熱儲備少，路況變化快，要求做好高爐上下部調劑，爐外加強設備點檢潤滑，實行定修制，實現高爐穩定，減少爐內崩懸料。

3)適當提高爐渣鹼度。爐渣二元鹼度控制在1.14-1.18，Ls一般在35-40，能將生鐵中硫控制在0.02%。

4)冶鍊低硅鐵，有利於抑制Ti還原，高爐Si含量在0.4-0.6%，Ti在高爐內還原率35-38%。

5)P在高爐內幾乎全部還原，因此欲控制出鐵含P量，需嚴格控制爐料帶入的含P量。

3.煤氣流控制

運用高爐上下部調劑手段，縮小風口面積，提高風速，來保持爐缸工作均勻活躍，控制氣流合理分佈。

4.提高風溫

提高風溫能使高溫區下移，有利於冶鍊高純生鐵，風溫控制在1150℃左右。

5.精準操作

實行標準化操作，要求Si偏差0.013%，嚴格工藝制度，實現精準操作。

加拿大、南非、日本、美國、瑞典、挪威、德國、俄羅斯和巴西等國都有高純生鐵。由於各國所用礦源不同，生產工藝不同，高純生鐵中元素含量的指標亦不同，因此，不存在統一的標準。

鑄鐵與鑄鋼，本身也存在“純”的問題。鋼的牌號很多，許多元素被廣泛用作合金元素，純凈鋼(潔凈鋼)通常是在主爐冶鍊之後，再經精鍊爐精鍊，嚴格限制O、H、N、S和P等元素的含量(如S+O+P+N之和低於100~10r6)。此外，鋼中成分元素含量要穩定地控制在精確的範圍之內。當然，不同鋼種還會有各自的特殊要求，如某些軸承鋼要脫Ti，某些不鏽鋼要超低C等。鑄鐵則不然，它是Fe.C—Si系材料，多數鑄鐵組織中有石墨，結晶時常常要考慮石墨化因素。多數鑄鐵件不熱處理或不作複雜的熱處理。高端鑄鐵件，要重點關注晶內和晶界的雜質和有害相。鑄鐵的熔煉，不像鋼是以廢鋼為爐料，又有氧化和還原過程，鑄鐵是以廢鋼、生鐵和回爐料為爐料，所以要提防生鐵和廢鋼中留存的微量元素對鑄鐵組織的影響。因此，高端鑄鐵對生鐵爐料的要求，主要著眼於其中S、P、Mn和有害微量元素的含量。

在分析了低溫用高韌性球墨鑄鐵件、等溫淬火球墨鑄鐵件、大型球墨鑄鐵件、特殊性能球墨鑄鐵件和薄壁高強度灰鑄鐵件等對鑄鐵化學成分的要求后，提出了《鑄造用高純生鐵》的牌號，規定了Ti、Mn、P、S的“特”、“1”兩個層面的含量，以及Cr、V、Mo、Sn、Sb、Pb、Bi、 Te、As、B、Al等各自含量的最大值，且規定了Tj和上述11個微量元素總和的含量不應大於0.1% 。

以釩鈦磁鐵礦精粉為原料，由高爐煉出的鐵液含有較低的si，一定量的V、Ti、cr和較多的P。再將該高爐鐵液在另外的熔煉爐或專用包內用分步氧化法調節si、v、Ti、s、P等的含量，生產出Ti<0.01% 、P和Mn約為0.02%、Si-O的生鐵，其中微量元素很少。v渣還可供提取V2O 和TiO2之用。

以低P、低Ti的優質鐵礦精粉為原料，通過高爐低溫冶鍊和爐前的精細化輔助措施，可生產出Ti<0.03%、P<0.025% 、Mn<0.1% 、0.4%～1.2%Si內可調，微量元素很低的生鐵。

以海綿鐵或普通廢鋼和增碳劑為爐料，在電弧爐內調控化學成分，得到高純生鐵。與廢鋼相比，海綿鐵的化學成分純而穩定，但海綿鐵中鐵的含量在73%～84%，爐料中Fe的收得率低。此外，海綿鐵中有脈石帶來的雜質，電弧爐冶鍊要多加石灰，耗電多，加之增碳量大的緣故，使這種方法的生產成本較高。用固體料間斷生產，生產率低，產量不大。

綜上可見，方法三沒有價格優勢，產量低，很難實現規模化生產。20世紀80年代，我國有些單位已掌握第一種方法，但未予實施。前幾年，有工廠用方法一生產出了高純生鐵，並取得了專利。該廠高爐容積小，鐵液大部分供生產鑄件，外供量不多。因此，我國當前生產高純生鐵的主流方法是方法二。現有兩家企業生產鑄造用高純生鐵，並有企業標準，2010年的產銷量約12萬t。此外，尚有幾家企業的產品接近於鑄造用高純生鐵的水平。

1.對用方法二生產鑄造用高純生鐵的企業來說，2010年是拓疆之年，穩定的市場已初步形成。但面對某些高端鑄件的更高要求，需進一步降低Ti、P的含量，例如P≤0.02%，Ti≤0.02%。為此，應按規模化生產要求進行技術改造，重組工藝流程，通過不斷的技術改進，逐步擺脫依賴好礦才能生產出優質生鐵的局面。

2.由方法一生產出的鑄造用高純生鐵，產量太少，無法承接較大的訂單。根據國家政策，小高爐無法擴容或新建，攀西地區和承德地區有豐富的釩鈦磁鐵礦，承鋼和攀鋼以鋼鐵、釩產品和鈦產品為主業，還有釩鈦資源開發公司。

如果能通過工信部的協調，從中分流出一些高爐鐵液用來生產鑄造用高純生鐵，乃是一條捷徑，對相關鋼鐵企業來說只不過是分出生鐵量的百分之幾的份額，卻彌補了鑄造業的一個不小的缺口。

3.國外某品牌高純生鐵，其Ti量和其他二十餘種元素的含量極低，這是由其冶鍊工藝所決定的。只要是鑄鐵件所能接受的“純”就可以了。迄今，有關微量元素的影響及其在不同情況下的限量，大多是重複引用，未作考證。建議以高爐企業為主體，與用戶合作，藉助於院校的幫助，通過積累，總結出高純生鐵中合適的微量元素含量。

4.鑄造用高純生鐵的市場有個培育過程。管理層對近期和中長期鑄造用高純生鐵的需求量要做出預測，因勢利導，防止產能過剩。