锰系合金的发展现状

严旺生

(湖南省冶金行业管理办公室，湖南 长沙　410002)

锰系合金的发展现状

严旺生

(湖南省冶金行业管理办公室，湖南 长沙410002)

摘要：以近年来大量详实的数据描述了锰系铁合金及锰基合金产业的发展情况，分析了锰系合金产品产能、产量、出口及行业发展动态，综述了锰氮合金和锰铝合金的发展现状。

关键词：锰系铁合金；锰基合金；发展现状

锰加工产业是以从事锰的冶炼、加工等工业生产活动为主的工业行业，锰及锰系列产品涉及民生必需和经济社会众多领域，是国民经济和社会发展的重要的基础性原材料。锰加工产业涉锰产品多，内容量大，本文将着重讨论锰系合金的发展现状和趋势。

1世界锰系铁合金市场

1.1　世界产量及贸易量

截至2013年底，世界锰系铁合金年生产能力约2 850万t/a。其中，中国产能约1 800万t/a，其他国家产能合计约1 050万t/a。根据中国铁合金工业协会、国际锰协(IMnI)、美国地质调查局(USGS)，日本铁合金协会及日本JFE测算数据汇总整理资料，近几年世界主要锰系铁合金产量和品种见表1~3。

近几年来，除2009年受世界金融危机的影响，世界锰系铁合金进出口贸易量大幅下降外，其他年份基本上保持在每年近500万t，见表4。

1.2　中国锰系铁合金市场及发展动态

我国锰系铁合金工业是随着我国钢铁工业的发展而发展壮大的。六十多年来，经过几代人的艰苦

奋斗，特别是2005年以来在国家发展和改革委员会、工业和信息化部的领导下，通过开展行业准入管理，加大淘汰落后产能力度，锰系铁合金行业结构调整取得了积极成效。

据初步统计，截至2013年底全国锰系铁合金企业650家左右，生产能力约1 800万t/a，主要分布在广西、湖南、贵州、四川、云南、内蒙古、山西、吉林、辽宁、甘肃、宁夏、陕西、重庆、河南、福建、新疆、河北、湖北、天津、安徽等省(市、自治区)。

1.2.1产量情况

近几年来受国内粗钢产量大幅增长的拉动，我国锰系铁合金产量大幅增长，即使受世界金融危机冲击的2008-2009年，我国锰系铁合金产量增幅仍然达到8.26%和5.34%。2013年我国锰系铁合金产量再度超越千万吨，达到了1 149.50万t，其中锰硅787万t。中国锰系铁合金产能及产量排名第1的是广西铁合金有限责任公司，2013年该企业锰系铁合金产量29.4万t，其中锰硅21.7万t。近9年我国锰系铁合金分品种的产量情况见图1[1-3]。

高硅锰硅合金作为普通锰硅合金的延深加工产品，因其有害元素及杂质含量低，尤其是低微碳、低磷、低硫产品，日益受到用户青睐。高硅锰硅主要用于铬锰不锈钢、低微碳锰铁和电炉金属锰冶炼。

国内外一些钢厂使用高硅锰硅替代电解金属锰、硅铁和低碳锰铁，如钢厂利用高硅锰硅生产焊丝钢、Q195钢可大幅度降低成本，产品质量稳定。2013年国内高硅锰硅市场规模约55万t，其中200系不锈钢采用一部分高硅锰硅，约有15万t的电解金属锰市场已被高硅锰硅替代。预计国内钢企为提高产品质量、纯净钢种冶炼和降低炼钢成本，在高硅锰硅性价比优势明显的情况下，可能逐步加大高硅锰硅的使用量。

冶炼高硅锰硅比冶炼普通锰硅对入炉原料的要求更高，需要更多使用进口优质富锰矿和富锰渣。从锰硅合金生成的热力学条件可知，硅含量愈高，还原反应的温度愈高，因此生产高硅锰硅应保持比生产普通锰硅更高的炉温。生产含硅14%的锰硅和28%的锰硅，二氧化硅开始的还原温度分别为1 475，1 510℃，还原温度高则冶炼电耗亦高，通常高硅锰硅单位产品冶炼电耗达5 500~6 000 kW·h。因此电价偏高的地区并不适宜生产高硅锰硅，也没有成本竞争力。

1.2.2出口情况

2007年前我国锰系铁合金产品，在国际市场上有较强的竞争力，出口量逐年大幅增长，见表5[1-3]。但是，自2005年以后国家实行限制铁合金出口政策，先取消出口退税，后又不断加征出口关税到20%。目前，由于我国实行限制铁合金出口的政策，以及节能减排环保、美元汇率变化、人民币升值、劳动力成本上升等众多交互因素影响，目前我国锰系铁合金产品的出口竞争力严重下降，已没有走出国门的优势。

1.2.3发展动态

我国锰系铁合金工业在60年的发展过程中，不断探索研发和推广先进工艺技术装备。20世纪80年代以后，几个大型铁合金厂陆续引进或与外国合作制造，建成了1台30 000 kV·A、1台31 500 kV·A全封闭式锰硅合金矿热电炉和电炉烟气净化回收系统，以及加料捣炉机、浇铸机、产品破碎机等专用附属装置，使我国锰系铁合金电炉顺利迈向大型化。

随后，许多大中型铁合金厂在技术改造中消化吸收和创新，分别采用了先进的电炉设备或结构部件，矿热电炉功率补偿技术以及直流、低频矿热电炉的开发应用也有相当成效。通过实施行业结构调整，淘汰落后产能，我国锰系铁合金电炉的容量与装备水平明显提高。目前6 300 kV·A以上至25 000 kV·A矿热炉已占大多数，25 000 kV·A及以上的大型矿热炉大约55台，而且已经出现了50 000 kV·A(有功功率)、49 500 kV·A全封闭式大型锰硅合金矿热电炉。

近几年来，我国锰系铁合金企业还积极采用节能型电气装备与节能措施，同时，增配锰矿的烧结或球团、干燥、预热、预还原等精料措施，革新冶炼工艺操作，采用热装热兑联合工艺与炉外精炼，并继续研究新工艺、新技术。应用在控制电极压放、调节电炉功率，以及自动化配料的基础上，已经开始开发应用矿热炉控管一体化工业计算机系统。锰系铁合金电炉相继配套烟气净化设施，并回收余热和煤气综合利用，广西铁合金有限责任公司已分别取得锰硅合金电炉余热发电突破。各种冶炼炉渣分别回收利用，有的直接返回生产使用，有的冲水淬渣作水泥掺合料，有的作灰渣砖等。

此外，我国已经成功开发生产了高硅低碳锰硅合金等新产品，摸索出一套比较成熟的先进工艺技术。有的重点企业锰系铁合金产品的原料与电力消耗指标已达到国际领先水平。

2中国锰基合金发展现状

含锰的锰基合金是中间基础合金，广泛用于钢铁、有色金属、机械、铸造、国防军工、航空航天等领域。其实锰系铁合金中的锰硅合金、锰铁也属锰基合金的范畴，这里所指的锰基合金主要是附加值高、成熟度高和应用广泛的锰氮合金(氮化锰铁、氮化金属锰)和锰铝合金。其他的锰基合金由于专一性用途强、应用领域狭窄和市场容量很小，近期很难具有产业化发展前景。

2.1　锰氮合金

锰氮合金分为氮化锰铁、氮化金属锰两类，主要用于高强低合金钢、特殊合金钢、不锈钢、耐热钢等钢种，尤其是在天燃气、大口径石油输送管以及造船和汽车用高强钢等方面，具有良好的应用前景。氮能提高钢的强度、韧性和蠕变抗力。在不锈钢中，氮属强烈的奥氏体形成元素，锰、氮联合具有促进形成和扩大奥氏体的作用。因此锰氮合金也主要用于奥氏体不锈钢—铬锰不锈钢(200系)、铬镍不锈钢(300系)，锰、氮结合既可代镍、节镍，又可合金化、细化晶粒，稳定奥氏体金相组织。

目前，国内企业生产的锰氮合金，氮含量在4%以上，个别企业已经将氮含量提高到7%左右，如山西交城义望铁合金有限责任公司和安阳恒泰冶金耐材有限公司等企业。国际上，此类产品氮含量平均值为5%左右。湘西自治州丰达合金科技有限公司2013年生产氮化金属锰4 500 t，产品中的氮含量8%左右，在同类企业中有较强的竞争优势。

鉴于我国镍资源紧缺，镍矿大量进口和精镍价格高，开发节镍、低镍型的不锈钢种已成为趋势，氮、锰元素的运用会更加频繁，锰氮合金产品有潜在广阔的市场空间，国际市场的需求量在逐年增加。目前锰氮合金产品在国内市场用量很少，主要原因：我国含氮系列不锈钢冶炼多采用加入氮气进行氮合金化的工艺，与锰氮合金工艺相比，氮气合金化工艺具有可灵活用气、无外加热热源、生产成本低、产品氮含量高、氮含量易控制的显著优点，可实现氮成分的精度控制。其他的含氮钢如高氮钢、高强钢、不锈钢钢种可以采用氮气合金化工艺，也可以选用钒氮合金或氮化铬铁。

2.2　锰铝合金

锰是炼钢的主要的合金化和重要的脱氧元素，铝是强脱氧元素。因此，锰铝合金在炼钢生产中既是合金剂也是强脱氧剂。锰铝合金的比重大于铝锭，作为钢水的脱氧剂使用，可以提高铝收得率约20%，减少铝消耗、降低炼钢成本。锰铝合金在钢水中容易下沉，脱氧形成固相及液相的氧化铝和氧化锰产物容易上浮到钢液表面排除，减少钢中夹杂，提高钢的纯净度。

锰铝合金作为轻金属合金材料的铝中间合金锭，主要是用于铝合金、镁合金，其作用是固溶强化，调整成分，增加合金的强度，主要用来生产材质为3003、3004、3005、3105等牌号的锰铝合金铝板、带材等。我国工业化生产锰铝合金有两种方法，即重熔熔合法(合金重熔熔合法、前包熔兑法)和粉末成型法。

我国电解金属锰生产企业户数多，产量大，国内许多电解金属锰和铁合金企业，特别是电解金属锰主产区的企业，大多都配置有中频电炉重熔电解金属锰，生产低微碳锰铁和金属锰，其中有不少的企业也可以生产锰铝合金，主要分布在湖南、广西、重庆、贵州等地区，全国这类工厂至少有几十家。

目前我国生产的锰铝合金主要是用来出口，国内锰铝合金市场规模取决于钢铁企业的炼钢需求、锰铝合金产品性价比及替代竞争力，因此我国企业生产锰铝合金具有很大的不确定性。而铝合金、镁合金等轻合金材料中，只有几个高强牌号的品种需使用锰铝合金，其锰铝合金用量不过数千吨。

参考文献：

[1]高海亮，严旺生. 后危机时期锰系铁合金的可持续发展[J]. 中国锰业, 2010, 28(2)：6-11.

[2]全国锰业技术委员会，中国铁合金工业协会. 中国锰系铁合金市场及重点企业研究报告[R]. 湖南：长沙，2011.

[3]中国铁合金工业协会. 我国铁合金工业(锰系)可持续发展政策研究[R]. 北京，2013.

Development Status of Mn-alloy Series

YAN Wangsheng

(HunanMetallurgyIndustryManagementOffice,Changsha,Hunan410002,China)

Abstract:In recent years, large and detailed data has shown a wide content and information in depth to describe the development situation of Mn-ferroalloy and Mn-alloy industry. This article has its full depth to analyze production capacity, including export and industry development on Mn-nitrogen alloy and Mn-aluminum in development status.

Key words:Manganese series ferroalloys; Manganese base; Development

中图分类号：TG145

文献标识码：A

doi：10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2015.01.001

作者简介：严旺生(1957-)，男，湖南津市人，高级工程师，副处长，全国锰业技术委员会副秘书长，研究方向：冶金工程与技术、锰产业技术开发研究，手机：13548543596，E-mail：yws9876@163.com.

收稿日期：2014-10-16