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1、铁合金行业 发展的历史、现状与未来,报告提纲,1 钢铁及铁合金的发展现状 2 钢铁及铁合金的发展历史 3 钢铁工业新发展及其对铁合金产品的要求 3.1 洁净钢生产与高纯锰系铁合金产品开发 3.2 合金钢生产与新型锰系铁合金产品开发 3.3 我国锰系铁合金产品的未来发展 4 锰系铁合金行业其它技术研发新进展,第一部分 钢铁及铁合金的发展现状,钢铁行业发展现状（最新数据还得重新找）,我国铁合金与粗钢产量 （图不清楚，待调整，粗稿的重点在ppt思路）,我国铁合金品种产能分布情况 （图不清楚，待调整，粗稿的重点在ppt思路）,我国锰系铁合金产量的发展（数据需更新）单位：万吨,我国钢铁行业发展的空间？,
2、铁合金行业发展面临的问题,1 钢铁行业发展到顶峰之后将如何发展？ 2 钢铁行业发展对铁合金产品提出的新要求？ 3 铁合金行业的其它发展方向在哪？,第二部分 钢铁及铁合金的发展历史,钢铁冶金的发展历史,炼铁的历史已经超过了3000年,早期炼铁方法,最早的钢熟铁或炒钢,明代宋应星的 (1637) 天工开物中记载的炒钢制炼过程。,近代炼钢技术起源,1850年至1860年间英国的亨利贝塞麦（Henry Bessemer）试验成功了向铁水表面吹空气去除杂质的炼钢新工艺。,近代炼钢技术的发展阶段,1850-1860年：酸性炉衬空气转炉技术 1879年：碱性炉衬空气转炉技术 1855年：平炉炼钢技术 190
3、0年：电弧炉炼钢技术 1950年：氧气碱性炉衬转炉技术,现代钢铁冶金主流程,非常短暂的铁合金历史,1800年以前没有钢液合金化和脱氧的概念 在合金化之前，钢铁材料的主成分为“Fe+C”； 历史上的“超级钢”，如“大马士革钢”、“布拉特钢”、“多多罗钢”。 其优良的性能是基于特殊的制作工艺，而不是依赖合金化。,大马士革刀 冷兵器时代的兵器之王,大马士革钢的化学成分,为什么现代钢铁行业需要铁合金？,（1）钢液脱氧的需要 1950年开始采用氧气顶吹转炉，钢液的脱氧成为了关键问题。 （2） 钢液合金化的需要 19世纪开始，钢液成分、结构和性能之间的关系得到揭示，合金元素作为提高钢材性能的主要手段之一。
4、,钢中常见合金化元素及其影响和应用,铁合金冶炼简史,（1）1800年以前：没有铁合金产品 （2）19世纪铁合金行业的发展 1）高炉生产低锰的高碳锰铁 (俗称镜铁) 2）高炉生产低硅硅铁(20%Si) 3）坩埚法生产含铬小于25%的铬铁 （3）20世纪以后铁合金行业的发展 矿热电炉生产铁合金（借鉴矿热炉冶炼电石）,21,第三部分 钢铁工业新发展 及其对铁合金产品的要求,3.1 洁净钢生产与高纯锰系铁合金产品开发 3.2 合金钢生产与新型锰系铁合金产品开发 3.3 我国锰系铁合金产品的未来发展,3.1钢铁工业发展方向之一：洁净钢生产,典型钢种的纯净度水平（10-6）,钢铁工业发展方向之一：洁净钢生
5、产,典型国外厂家超纯净钢生产工艺与技术水平（10-6）,洁净钢新发展的新阶段,20世纪90年代是洁净钢生产的技术开发期，主要目标是解决如何生产高洁净钢的生产工艺技术。 进入21世纪，洁净钢生产进入新的历史发展期，主要目标是如何实现高效、低成本大批量稳定生产洁净钢的技术问题。,高效低成本洁净钢制造平台的基本定义 （1） 转炉生产洁净钢(S+P+N+T.O+H)10010-6； （2）转炉洁净钢的生产效率比传统转炉提高1倍； （3）洁净钢生产成本比传统转炉降低50100元/t。,铁合金中的杂质成分,冶炼后期，铁合金清洁度和夹杂物对钢洁净度影响很大,26,27,炼钢过程铁合金加入阶段,铁合金中氧含量
6、有多少？,28,不同工艺生产的锰铁中的氧含量,吹氧脱碳法：,第一步：锰矿，用矿热炉生产高碳锰铁 第二步：高碳锰铁吹氧脱碳 2CFe-Mn +O2=2CO+(FeMn),普通产品：O=890011100ppm（商品） 精炼产品：O= 200 400 ppm（商品）,29,不同工艺生产的锰铁中的氧含量,摇炉电硅热法：,普通产品：O=3901710ppm（商品） 精炼产品：O=110150 ppm（试产品）,第一步：锰矿、硅石，矿热炉生产低C的的锰硅铁合金； 第二步：锰硅脱Si增Mn。 SiMn-Si +2(MnO)矿+(CaO)=2Mn+CaOSiO2,30,结论,1）国内中、低碳锰铁合金产品中的
7、全氧含量波动值为0.0390.171wt%，介于国外采用吹氧脱碳法生产的普通与精炼两种中、低碳锰铁产品氧含量之间； 2）洁净钢生产工艺中用作Mn合金元素微调用的中、低碳锰铁，建议采用TO150ppm精炼产品，可避免因调整合金元素含量而造成的精炼末期钢水全氧含量的增加； 3）锰铁合金中的氧化物夹杂，有可能造成钢中夹杂物在数量、尺寸和组成成份的改变，由此影响钢材的实物质量。,31,两点建议,1）目前，国内关于铁合金中非金属夹杂物对品种钢质量影响的系统研究报导很少。随着洁净钢产量日益增长的需求，如何建立纯净铁合金生产工艺及装备体系应该是钢铁研究领域中需要重视的研究方向； 2）铁合金生产企业只是按照国
8、家标准提供产品的部分组成信息，一般均缺乏铁合金中其他元素的具体含量和赋存方式等方面的知识，这就需要钢厂与铁合金企业合作，对特需的产品采取优质优价的经营模式。,3.2钢铁工业发展方向之二：新型合金钢,（1）我国粗钢产量达到8亿吨，但其中合乎通用质量标准的普碳钢、合金钢产量居绝对多数。优质普碳钢、合金钢的产量占总钢产量，约为10-15%，与占30%的日本等发达国家相比，存在明显差距。 （2）新型高锰钢TWIP钢,TWIP钢的主要用途,锰含量对钢种塑性的影响,钢材强度和延伸率的关系,TWIP钢对化学成分要求,对氮磷硫等微量元素的要求: P 100 ppm, S 50 ppm ，N 100 ppm,锰
9、系铁合金产品成分,锰系铁合金不能满足TWIP钢要求（除电解锰）,TWIP钢冶炼需要低成本的低碳，低磷和低氮的锰系铁合金,欧盟资助的采用电弧炉低成本生产高锰钢的工艺研究结题报告,该报告建议采用铁锰矿直接冶炼高锰钢,全世界铁锰矿分布图（中国储量丰富）,（1）铁合金产品纯净化的需求； （2）钢铁产品发展对铁合金成分的个性化需求 钢材品种的个性化需求向合金品种蔓延, 炼钢消耗的铁合金种类明显增加, 同时对各项元素指标的稳定性提出更高的要求。对于硅铁、硅锰、锰铁、金属锰等传统铁合金的质量指标进一步分类细化。,3.3 我国锰系铁合金产品的未来发展,44,锰系铁合金产品的发展,我国电炉精炼锰铁牌号及化学成分
10、 GB379587,45,瑞典锰合金中其他化学元素的最大含量 (%),46,美国锰硅铁合金标准中对某些杂质元素的要求,47,淡水河谷（VALE）硅锰合金,47,48,特殊锰硅铁合金的三个标准,48,铁合金概念的深化 真正意义上的铁合金是什么？,铁合金的组成: 主成分 (50-90%); Si, Mn, Cr, . 剩余部分是铁 伴生成分; Si, C, Al. 来自原材料、还原剂 杂质: S, P. 杂质：O, N, H, 水分 夹杂物 : 氧化物, 氮化物, 硫化物,49,高碳锰铁的显微组织图,纳米钢生产用铁合金产品开发,（1）纳米强化是既可以提高钢材强度，又可以提高塑性的手段。 （2）纳米
11、钢是目前新型钢种研发的重点，能否以铁合金作为载体往钢液中添加纳米粒子（碳氮化合物）？,第四部分 锰系铁合金行业 其它技术研发新进展,4.1 二次资源综合利用,（1）锰渣制备矿渣棉 （2）锰粉尘制备涂料,（1）锰渣与矿渣棉的化学组成,（2）锰粉尘制备涂料,（1）锰铁生产过程中产生的粉尘粒度小，锰系氧化物含量高的特点，创造性地将其作为原料，通过改进防腐蚀涂料的配方和工艺，生产出高性能的防腐蚀涂料。 （2）可代替毒性很大且有致癌作用的铬酸盐系和铅系颜料，满足了人们对防腐蚀涂料越来越高的环保要求。,4.2 城市矿山处理,（1）碳化硅冶炼低碳锰铁和硅锰合金 （2）废旧锌锰电池回收,中国太阳能电池发展历程
12、,单位：兆瓦,废料回收市场简析,多晶硅生产中产生的废料及其回收现状,多晶硅原料,工业硅,多晶硅铸锭,多晶硅硅片,提纯,铸造,切割,废料种类,目前处理方式,-四氯化硅(SiCl4)、氯化氢(HCl)和氯气(Cl2),产生量,-每生产一吨多晶硅，将产生8-10吨SiCl4,-很大部分厂家将SiCl4简单处理后排放，造成严重环境污染 -部分企业将SiCl4资源化利用，可产生一定的经济效益 -光伏产业十二五规划中要求，还原尾气中SiCl4 、 HCl 、 Cl2回收利用率不低于98.5%、99%、99%,-多晶硅锭铸造后产生的头尾料、边皮料,-每个铸锭可产生20-25%的废料,-根据访问和市场调查，大部分厂家将废料直接和原料混合后重新铸锭，没有成规模的回收市场,-切片过程中产生的废砂浆，主要成分包括30%高纯硅、30%碳化硅、30%聚乙二醇和水、5%的铁,-多晶硅锭切割过程中，约40-50%的硅粉损失,-目前主要是回收废砂浆中的聚乙二醇废液，对于硅粉的回收存在技术困难 -根据调查，市场上对于废砂浆中的硅粉回收存在需求,（2）废旧锌锰电池制备锰系铁合金,
