·1018 工程科学学报，第40卷，第9期 在炼钢过程中，铁合金是必不可少的原辅料，主 钢平均消耗量为168.4kg. 要用于脱氧和合金化.钢铁行业是铁合金的消费大 截止到2016年底，我国铁合金产能约为5800 户，炼钢过程中的铁合金消耗量占铁合金总消耗量 万t,品种分布如图2所示.在炼钢过程中各类铁合 的90%以上.当前我国钢铁行业产能过剩，处于关 金的收得率均比较低，如低合金钢用锰铁的收得率 键的转型时期，相应的炼钢过程中合金的应用也须 为84%~90%，硅铁的收得率为约82%网.用于脱 进行相应的技术改进，降本增效，减少合金的耗量， 氧的铝线收得率一般为25%~40%，用于合金化的 从合金使用的角度节约炼钢成本并提高钢质量 铝收得率为50%~70%，硅钙合金收得率一般为 目前炼钢用合金的收得率普遍不高，均具有较 10%~35%.如果将各类合金的收得率提高5%，则 大的提升空间.如脱氧用铝线的平均收得率不足 将节省相当可观的约130亿元的炼钢成本，如表1 50%,钙的收得率不足30%1习.不少学者针对不 所示.而且铁合金的生产是高耗能过程，烟尘、废渣 同种类合金在炼钢过程中的使用工艺和收得率进行 和废水等污染排放严重，减少炼钢过程中的合金耗 了研究，探索了不同的合金结构类型和使用工艺下 量还可以推动铁合金产量的降低，为节能减排做出 的合金收得率B-山.然而这些探索大部分仅停留在 贡献 工艺试验对比阶段，没有深入研究合金的损失途径 和损失机理，如合金在存储过程中的粉化和氧化损 失、合金加入钢液过程中的烧损和蒸发损失、合金在 155m 钢液中熔化运动过程的上浮烧损和气化逃逸损失 等.可见炼钢过程中合金减量化的研究尚有很多切 系合金 入点值得深入探索，只有明确合金在使用过程中的 I230万 212 损失途径和机理，才能有针对性地进行合金性能、合 金加入工艺和炼钢工艺的改进，减少合金损失以提 生采合金 1170万 高其收得率。因此，炼钢过程中的合金减量化具有 20.2% 广阔的研究前景和较高的应用价值 1 我国铁合金产量及消耗概况 图2不同种类铁合金的产能情况 Fig.2 Capacity of different kinds of ferroalloy 近10年我国铁合金产量、表观消费量和粗钢产 量情况如图1所示，可以看出我国铁合金产量与粗 表1合金收得率提高5%时可节省成本 钢产量呈较强的正相关性，并且近3年均趋于稳定. Table 1 Cost saving when improving yield of ferroalloy by 5% 其中2016年我国铁合金产量和消费量分别为3559 合金种类 消费量/万t单价/（元t1)节省成本/亿元 万t和3932万t,根据中国钢铁工业协会网站公布 锰系铁合金 1302 7000 45.6 的会员企业数据得知：国内67家钢厂长流程炼钢共 硅系铁合金 802 5000 20.0 42000万t钢的合金平均消耗量每吨钢为16.3kg, 铬系铁合金 411 10000 20.6 19家特钢企业短流程炼钢共1847万t钢的合金吨 镍系铁合金 843 70000 295.0 4500F 回铁合金产量 90000 其他合金 617 6000 18.5 4000 ☐铁合金消费量 3500 。一相钢产量 80000 3000 70000 2炼钢过程中合金减量化研究现状 2500 2000 60000 50000 炼钢过程中的合金耗量一方面取决于炼钢脱氧 1500 和合金化工艺所需的合金量，另一方面取决于合金 1000 40000 500 加入钢液的收得率.合金的减量化研究主要从减少 30000 合金在使用过程中的损耗、提高合金的收得率方面 年份 着手，影响合金收得率的主要因素有合金的基本理 图1我国铁合金产量和粗钢产量情况 化特征、合金的加入方式和炼钢工艺等，合金减量化 Fig.I Ferroalloy production and crude steel production in China 技术的研究路线可归纳为如图3所示工程科学学报，第 40 卷，第 9 期 在炼钢过程中，铁合金是必不可少的原辅料，主 要用于脱氧和合金化． 钢铁行业是铁合金的消费大 户，炼钢过程中的铁合金消耗量占铁合金总消耗量 的 90% 以上． 当前我国钢铁行业产能过剩，处于关 键的转型时期，相应的炼钢过程中合金的应用也须 进行相应的技术改进，降本增效，减少合金的耗量， 从合金使用的角度节约炼钢成本并提高钢质量． 目前炼钢用合金的收得率普遍不高，均具有较 大的提升空间． 如脱氧用铝线的平均收得率不足 50% ，钙的收得率不足 30%［1--2］． 不少学者针对不 同种类合金在炼钢过程中的使用工艺和收得率进行 了研究，探索了不同的合金结构类型和使用工艺下 的合金收得率［3--11］． 然而这些探索大部分仅停留在 工艺试验对比阶段，没有深入研究合金的损失途径 和损失机理，如合金在存储过程中的粉化和氧化损 失、合金加入钢液过程中的烧损和蒸发损失、合金在 钢液中熔化运动过程的上浮烧损和气化逃逸损失 等． 可见炼钢过程中合金减量化的研究尚有很多切 入点值得深入探索，只有明确合金在使用过程中的 损失途径和机理，才能有针对性地进行合金性能、合 金加入工艺和炼钢工艺的改进，减少合金损失以提 高其收得率． 因此，炼钢过程中的合金减量化具有 广阔的研究前景和较高的应用价值． 图 1 我国铁合金产量和粗钢产量情况 Fig． 1 Ferroalloy production and crude steel production in China 1 我国铁合金产量及消耗概况 近 10 年我国铁合金产量、表观消费量和粗钢产 量情况如图 1 所示，可以看出我国铁合金产量与粗 钢产量呈较强的正相关性，并且近 3 年均趋于稳定． 其中 2016 年我国铁合金产量和消费量分别为 3559 万 t 和 3932 万 t，根据中国钢铁工业协会网站公布 的会员企业数据得知: 国内 67 家钢厂长流程炼钢共 42000 万 t 钢的合金平均消耗量每吨钢为 16. 3 kg， 19 家特钢企业短流程炼钢共 1847 万 t 钢的合金吨 钢平均消耗量为 168. 4 kg． 截止到 2016 年底，我国铁合金产能约为 5800 万 t，品种分布如图 2 所示． 在炼钢过程中各类铁合 金的收得率均比较低，如低合金钢用锰铁的收得率 为 84% ～ 90% ，硅铁的收得率为约 82%［12］． 用于脱 氧的铝线收得率一般为 25% ～ 40% ，用于合金化的 铝收得率为 50% ～ 70% ，硅钙合金收得率一般为 10% ～ 35% ． 如果将各类合金的收得率提高 5% ，则 将节省相当可观的约 130 亿元的炼钢成本，如表 1 所示． 而且铁合金的生产是高耗能过程，烟尘、废渣 和废水等污染排放严重，减少炼钢过程中的合金耗 量还可以推动铁合金产量的降低，为节能减排做出 贡献． 图 2 不同种类铁合金的产能情况 Fig． 2 Capacity of different kinds of ferroalloy 表 1 合金收得率提高 5% 时可节省成本 Table 1 Cost saving when improving yield of ferroalloy by 5% 合金种类 消费量/万 t 单价/( 元·t － 1 ) 节省成本/亿元 锰系铁合金 1302 7000 45. 6 硅系铁合金 802 5000 20. 0 铬系铁合金 411 10000 20. 6 镍系铁合金 843 70000 295. 0 其他合金 617 6000 18. 5 2 炼钢过程中合金减量化研究现状 炼钢过程中的合金耗量一方面取决于炼钢脱氧 和合金化工艺所需的合金量，另一方面取决于合金 加入钢液的收得率． 合金的减量化研究主要从减少 合金在使用过程中的损耗、提高合金的收得率方面 着手，影响合金收得率的主要因素有合金的基本理 化特征、合金的加入方式和炼钢工艺等，合金减量化 技术的研究路线可归纳为如图 3 所示． · 8101 ·