我国高纯生铁的研制、生产与应用
高纯度金属生产与提纯技术
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技术创新
随着科学技术的不断发展，高纯度金属生 产与提纯技术也在不断创新，如开发新型
的分离技术、高效利用能源等。
规模化生产
随着市场需求不断扩大，高纯度金属生产 将逐渐规模化，提高生产效率，降低成本
。
环保化
随着环保意识的提高，高纯度金属生产过 程中的环保措施将更加严格，减少对环境 的污染。
智能化生产
随着工业4.0的发展，高纯度金属生产将逐 渐实现智能化，提高产品质量和生产效率 。
区域熔炼法
总结词
通过连续地缓慢加热和冷却金属锭，使 杂质在锭内部分离并聚集，从而实现提 纯。
VS
详细描述
区域熔炼法是一种通过连续地缓慢加热和 冷却金属锭来提纯金属的方法。在加热过 程中，杂质在金属锭内部分离并聚集，而 在冷却过程中，纯净的金属则会结晶析出 。通过反复加热和冷却，可以去除金属中 的大部分杂质，实现高纯度金属的制备。
钴等金属。
注意事项
03
选择合适的离子交换剂和操作条件，确保高纯度金属的制备效
果和产物的纯度。
03
高纯度金属的应用领域
电子工业
集成电路
高纯度金属是集成电路制造中的关键材料，用于制造电路、引线 框架和连接器等。
薄膜沉积
高纯度金属在电子器件的薄膜沉积过程中起到重要作用，如镀铜 、镀金等。
电子封装
高纯度金属用于制造电子封装材料，如焊料、导电胶等，以确保 电子产品的可靠性和稳定性。
真空蒸馏法
总结词
利用不同金属在高温下蒸气压的差异进行分离，适用于多种金属的提纯。
详细描述
真空蒸馏法是一种基于不同金属在高温下蒸气压的差异进行分离的提纯技术。在真空条件下，将金属 加热至高温，利用不同金属蒸气压的不同，使它们在蒸馏过程中得以分离。这种方法适用于多种金属 的提纯，尤其适用于那些蒸气压相差较大的金属。
高纯生铁、超高纯生铁在特钢行业的应用
１ 高 纯 生铁 、 超 高 纯生铁 的 基本情 况 介绍 １ ． １ 理化 指标 河 北龙 凤 山 铸 业 有 限 公 司 （ 简称 Ｌ Ｆ Ｓ铸 业 ） 采用精 料 、 精炼 、 精处理 “ 三精法 ” 生 产 工 艺 自主
＜ ０ ． ０ ０ ０ ８ ％， Ｂ ｉ ＜０ ． ０ ０ ０ ５ ％， Ｐ ｂ＜０ ． ０ ０ １ ％； 超 纯
生铁 Ａ ｓ＜ ０ ．０ ０ １ ５ ％ ，Ｓ ｎ ＜０ ．０ ０ １ ％ ，Ｓ ｂ＜
０． ０ ０ ０ １ ％ ， Ｂｉ＜０． ０ ０ ０ ０１ ％ ， Ｐｂ＜０． ０ ０ ０ １ ％ 。
ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｆ ｏ ｒ ｎ ｕ ｃ ｌ ｅ ａ ｒ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ Ｓ Ｏ ０ ／ １ ．Ｍｅ ａ ｎ ｗｈ ｉ ｌ ｅ ，ｔ ｈ ｅ ｉ ｒ ｏ ｎ ｃ ｏ ｕ ｌ ｄ ｂ ｅ ｔ ａ ｋ ｅ ｎ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ｒ ａ ｗ ｍａ ｔ ｅ ｉａ ｒ ｌ ｏｒ ｆ ｌ ａ ｄ ｌ ｅ ｆ ｕ ｎａ ｒ ｃ ｅ ｉ ｎ ｓ ｔ ｅ ａ ｄ ｏ ｆ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ａ ｄ ｄ ｉ ｔ ｉ ｖ ｅ ａ ｎ ｄ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｄ ｅ ，ｆ ｉ ｎ ａ ｌ ｌ ｙ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｓ ｔ ｃ ｏ ｕ ｌ ｄ ｂ ｅ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｂ ｙ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ａ ｄ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｕ ｌ ｔ ｒ ａ — ｈ ｉ ｇ ｈ
ｕ ｓ ｅ ｄ ａ ｓ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ｍａ ｔ ｅ ｉａ ｒ ｌ ｆ ｏ ｒ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｍｅ ｌ ｔ ｉ ｎ ｇ， ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ ｃ ｏ ｒ ｄ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ，ｂ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ，ｆ ｏ ｒ ｇ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｏｒ ｆ ｌ ｏ ｗ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｒ ｏ ｔ ｏ ｒ ａ ｎ ｄ ｆ ｏ ｒ ｇ —
我国高纯生铁的研制、生产和应用
我国高纯生铁的研制、生产与应用武成1,白佳鑫1,马敬仲2,曾艺成 2（1、龙凤山铸业2、原第一机床厂3、中国机械科学研究院总院）我国研制与生产高纯生铁的背景2000～2002我国浦东建造高速磁悬浮列车,因未采用高纯生铁,在生产磁悬浮列车的球墨铸铁复合连接体时产生了众多困扰。
表1为球铁复合连接体的技术要求。
我国中标企业因废品率较高难以生产，二次要求降低标准，第一次将-20℃冲击值由10J降至4J，第二次又将伸长率由13%降至11%，见表2经多次攻关，其间曾用南非高纯生铁生产过2炉，伸长率、低温冲击值明显提高，但因价格因素未能使用。
在未用高纯生铁下，我国中标的生产厂于2002年5月～7月批量投产，开始时5月低温冲击值不合格率44.1%，6月为14.8%，7月为10.1%后性能趋于平稳，据悉德方要求连接件数量10万～12万套，但我国生产厂试制时却付出了2万套的代价。
随着我国高速列车、风力发电、核电、汽车等行业的大发展，对低温铁素体球墨铸铁、等温淬火球墨铸铁ADl、大断面球铁及高性能球铁需求量日益增大。
普通球铁生铁中Si、Mn、P、Ti及其微量元素含量无法满足高端铸件的要求。
高纯生铁的供应已成为高端球铁件发展及进一步提高性能与质量的瓶颈。
高纯生铁的研究与生产已刻不容缓。
2007年中国铸造活动周中，我国学者著文呼吁尽快研制与生产高纯生铁。
从2007年至2010年，我国开始研制高纯生铁，到2010年开始批量生产高纯生铁。
华德机械公司用高纯生铁生产-40℃～-50℃的高铁上的转向架轴箱，电机底座等低温铁素体球铁，为中国客车集团、庞厐巴迪、阿尔斯通、舍佛勒供应低温铁素体轨道产品。
至今生产各类产品2万余套，无一废品。
该公司负责人总结产品质量稳定性问题时说：“采用高纯生铁是保证高性能低温铁素体球铁质量与质量稳定性的基础”。
一、我国生产高纯生铁的工艺特点国外生产高纯生铁的工艺主要是氧化法，以著名的“Sorelmetal”为例，其生产工艺是先将铁矿石和无烟煤混合后置于电弧炉中，经加热，将不同的金属氧化物还原，然后倒入另炉进行氧化吹炼，通过氧化处理，大幅度地脱除了P、Si、Mn、Ti、V、Cr等元素，此法可使各种杂质的含量降至很低，氧化处理的设备可用转炉、反射炉或大型盛铁包。
2023年高纯生铁行业市场分析现状
2023年高纯生铁行业市场分析现状高纯生铁是一种以镁砂为主要原料制备的产品，主要用途是生产高温工业领域的炉具和耐火材料。
近年来，高纯生铁行业在我国发展迅速，市场前景广阔。
本文将从市场需求、行业现状、竞争态势等方面对高纯生铁行业进行市场分析。
首先，就市场需求而言，高纯生铁广泛应用于钢铁、铸造和冶金等行业。
钢铁行业是高纯生铁的主要消费领域，用于生产高硫渣镁钢等高质量钢材。
此外，随着全球工业化进程的推进和高科技工业的快速发展，对高纯生铁的需求也在不断增加。
尤其是在发展中和新兴国家，对高纯生铁的需求呈现出快速增长的趋势。
其次，就行业现状而言，目前我国高纯生铁生产技术相对成熟，拥有一批具备较高技术水平的生产企业。
高纯生铁行业的市场规模逐年扩大，产能不断增加。
同时，行业竞争也越来越激烈，企业之间的技术创新和产品质量的提高成为关键。
此外，由于高纯生铁的生产成本相对较高，厂商之间的价格竞争也比较激烈。
再次，就竞争态势而言，当前我国高纯生铁行业竞争主要集中在技术优势、产品质量和价格上。
一方面，拥有先进技术和设备的企业在产品质量方面具备较大优势，能够满足高端用户的需求。
另一方面，价格也是影响市场竞争力的重要因素，价格低廉的产品具有一定的市场优势。
因此，企业在提高产品质量的同时，也要努力降低生产成本，提供具有竞争力的价格。
最后，就发展前景而言，高纯生铁行业具有良好的发展前景。
首先，随着全球经济的发展和工业化水平的提高，对高纯生铁的需求将会持续增长。
其次，高纯生铁的应用范围还可以进一步拓展，例如在新能源领域、电子行业和高科技制造业中的应用将会增加。
此外，政府对环保和能源的重视也为高纯生铁行业提供了发展机遇。
总而言之，高纯生铁行业在我国市场有着广阔的发展空间。
然而，随着行业竞争的加剧和市场需求的多元化，企业在技术创新、产品质量和价格方面都需要不断提升，以保持竞争力。
同时，行业应加强与钢铁、冶金等相关行业的合作，拓宽应用领域，实现产业链的协同发展。
高纯金属材料的制备与应用研究
高纯金属材料的制备与应用研究高纯金属材料是一种非常特殊的金属材料，具有很高的纯度和非常优良的物理和化学性质。
在现代科学和技术领域中，高纯金属材料已经广泛应用，甚至成为了各种精密仪器和高科技产品所必不可少的重要材料。
本文将重点介绍高纯金属材料的制备方法和应用研究。
一、高纯金属材料的制备方法由于高纯金属材料的应用范围非常广泛，因此需要采用不同的制备方法来满足不同的需求。
下面是一些常见的高纯金属材料制备方法：1. 化学还原法：化学还原法是一种将金属离子还原为金属的方法。
待到还原反应结束后水解、沉淀、过滤等步骤，便能够制备出高纯金属材料。
2. 溅射法：溅射法是依靠高能离子轰击金属靶，使其表面的原子发生碰撞和反应，从而形成新的金属物质。
利用溅射法可以制备出高纯度的金属影片和薄膜等材料。
3. 气相传输法：气相传输法是一种利用小孔道将粉末质料传输到高温区域，然后它进入低温区域后凝结为高纯度材料的方法。
这种方法可以制备出非常高纯度的金属材料。
4. 化学气相沉积法：化学气相沉积法是一种利用气相反应，在衬底上形成纯度高的金属薄膜的方法。
这种方法可以制备出非常纯净的金属薄膜和其他高纯度材料。
以上是一些常见的高纯金属材料的制备方法，这几种方法各有优缺点，需要根据不同的需求和实验情况来选择不同的制备方法。
二、高纯金属材料的应用研究由于高纯金属材料具有非常优良的物理和化学性质，因此在科学和工业领域中已经有了广泛应用。
下面是一些高纯金属材料的应用研究：1. 高纯硅：高纯硅是一种非常纯净的硅材料，它被广泛应用于半导体器件和太阳能电池板的制造中。
高纯硅的应用范围非常广泛，已经成为了现代电子工业和太阳能工业中最重要的材料之一。
2. 高纯铜：高纯铜是一种具有非常高导电性能的材料，广泛应用于电子工业和通信工业中，尤其在微电子器件中具有非常重要的作用。
3. 高纯铁：高纯铁是一种非常纯净的铁材料，它被广泛应用于电力工业和电子工业中，具有非常高的导热性和磁性。
高纯生铁的应用及发展趋势
高纯生铁的应用及发展趋势作者：刘亮来源：《科学与财富》2018年第01期摘要：铸造是一种既经济又便捷的金属成型工艺，需要大量的金属和非金属原辅材料。
如今中国正在从铸件大国向铸造强国转型，对于高纯生铁的需求量越来越大。
在文中主要就高纯生铁的应用及其发展趋势进行探讨。
以期为我国高纯生铁的发展提供借鉴。
关键词：高纯生铁；应用；发展趋势高纯生铁是一种磷、硫、锰、钛等有害杂质元素含量低，特定微量元素含量很少的高端铸件专用铁，主要用于风电铸件、核电铸件、大断面球铁铸、有低温冲击韧度和疲劳性能要求的球铁铸件等。
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。
如今，中国已是铸件生产大国，其铸件总产量和灰口铸铁件和球铁件产量已连续多年居世界第一位，平均年增长速度也居世界第一。
但中国球墨铸铁人均占有量只有6.31kg与日本的15kg和美国的11.9kg相比有较大的差距，中国在球墨铸铁生产方面仍然是一个发展中的国家。
1.我国高纯生铁的发展历程在计划经济年代，生铁的生产、质量均由冶金部管理，当时只有牌号以“L”开头的炼钢生铁和以“Z”开头的铸造生铁两种。
铸造生铁和炼钢生铁虽然都是由高炉从铁矿石还原而成，但由于铸造和炼钢生产工艺不同，对生铁的要求也有很大的差别。
炼钢生铁一般采用转炉（纯氧顶吹）+连铸工艺，高炉铁水进入转炉后，在吹氧脱碳过程中把P、S等有害杂质元素一起去除，对生铁化学成分要求不严；而铸造生铁则不同，生铁经重熔后，除了S可以采用不同的脱硫工艺将其降低外，其他元素会全部进入铸件。
21世纪以后，国民经济持续、高速发展，全球经济一体化等因素促使我国铸件产量连续多年稳居世界首位，优质铸铁件的需求量越来越大，而原有的铸造生铁已不能满足铸件的质量要求。
为适应市场变化，在国外高纯生铁进入市场的同时，国内一些优秀的铸造生铁企业也开始推出专用高纯生铁，部分企业还制定了高纯生铁企业标准。
高纯生铁的应用与发展
往世界各 国 ，我 国也 早就有铸造 企业在 炉料 中配
用。
据 Ｑ Ｔ 司在 其 出版 的 （ ｕ ｇ ｓｏ ｓｏ ｕｔｅ Ｉ公 （ ｇ ｅｔ ｎ ｒ ｃ ｌ Ｓ ｉ ｆ Ｄ ｉ
Ｉ ｎ ｒｄ ｃ ｏ ） ｒ ｏ ｕｔ ｎ ｏＰ ｉ ）一书 中介绍， Ｓ ｒ ｍｅ ｌ ｏｅ ｔ 并不是用 ｌ ａ
栏目 主持 田文 华
高纯生铁的应用与发展
中国铸造协会 顾 问 李 传械
铁 件 的 用量 仍 然远 多 于球 墨铸 铁 件和 蠕 墨铸 铁 件 的
一
、
概述
从 ２ 世 纪６ 年 代 开 始 ，世 界 各 国铸 铁 行 业 Байду номын сангаас熔 ０ ０
总和。而且 ，对灰铸铁件 的内在质量 、铸件的薄壁 化 ，以及产品品质一致性 等方面的要求 Ｅ益严格 。 ｔ
材 中的合金元素对铸铁 （ 别是球墨铸铁）的性能 特
却大 都有 负 面影 响 ，甚 至 成 了污 染 元素 。
近２ 年来 ，各种钢材都在向薄壁化、轻量化 、 ０
强韧 化 的方 向发 展 ，高 强 度低 合 金钢 的 应 用 范 围 日 益 扩 大 。 １ ８ 年 前 后 ， 常 用 的 一 般 钢 材 主要 是 碳 ９０ 钢 ，其 中低 合 金钢 所 占的 比重 不到 ２ ％ ，２ ０ 年 ， ０ ０５ 常 用 钢 材 中低 合 金 钢 所 占 的 比 重 已达 ５ ％ 左 右 ， ０
因此 ，对于 灰 铸铁 的 熔 炼 ，以 高 纯生 铁 作 为 金属 炉 料 的 考 虑正 日益受 到 重视 。 除 了瑞 典 生 产 的 传 统 的 木 炭 生 铁 以 外 ，最 早 生 产 高 纯生 铁 的是 加 拿大 的ＱＩ－ｅｅ Ｔｔ ｅ 司 ， ＴＦ ｒｔ ｉ ｎ 公 ａ 该 公 司 生 产 高 纯 生 铁 和 含 钛 的 铁 合 金 。其 生 产 的
“龍鳯山”牌超高纯生铁和高纯生铁的军工应用
理事传真“龍鳯山”牌超高纯生铁和高纯生铁的军工应用随着铁基新材料在军工等特殊领域的广泛应用与快速发展，生铁在助推我国制造业由大变强方面发挥着不可或缺的作用。
转型升级新突破时势推动创新。
河北龙凤山铸业有限公司（以下简称“龙凤山”）根据我国经济发展和产业转型升级需求，开启了技术和产品创新。
自主研创的“三精法”（精料、精炼、精处理）直接还原生产工艺，攻克了低硅、低钛冶炼技术，炉外配套保证产品“三高（高纯净度、高稳定性、高洁净度）”技术，低硅全灰口技术三大难题，于2010年4月成功研制生产了我国第一炉铸造用高纯生铁。
同普通铸造生铁相比，“龍鳯山”牌高纯生铁Ti、Mn、P、S有害元素比普通铸造生铁降低数倍，首次限制了对铸铁件质量有严重影响的11种微量元素最大含量，并限制总和＜0.05%。
“龍鳯山”牌铸造用高纯生铁低硅全灰口技术克服了国外高纯生铁白口化的缺点，品质优于国外同类产品。
创新技术新超越龙凤山坚持高质量发展，在研制生产高纯生铁的基础上，于2017年自主研创“三精法”+“精炼深度提纯”关键工艺技术，成功研制了纯净度、稳定性和一致性比高纯生铁更高的超高纯生铁。
超高纯生铁碳含量＞3.30％，硅含量≤0.50％，钛、磷含量比高纯生铁降低一个数量级，锰含量降低50％，硫及铬、钒、钼、锡、锑、铅、铋、碲、砷、硼、铝等微量元素含量比高纯生铁大幅度降低。
并可根据不同用户的需求，调整精炼深度提纯工艺，实现定制化生产、个性化服务，主要用于生产有特殊需求的高性能铸铁件。
多家高端铸造企业先后与龙凤山共同展开关键共性技术研究，采用超高纯生铁进行高端铸件的研制生产，取得了良好效果。
军民融合新贡献2016年，“龍鳯山”牌系列产品被列入《军民两用高新技术民营企业及产品推荐目录》；2019年，龙凤山被列为“国家重点关注军民融合企业”。
铸造用高纯生铁、超高纯生铁生产工艺与装备被列入国家《产业结构调整指导目录》（2019年本）第一类鼓励类第十四条机械行业第24项。
高纯度金属的制备技术及应用
高纯度金属的制备技术及应用概述高纯度金属是指通过精密制备技术，从原材料中获得的纯度高达99.999%以上的金属材料。
高纯度金属具有良好的物理化学性质，广泛应用于电子、光电、半导体、航空航天等领域。
本文将介绍高纯度金属的制备技术及应用。
制备技术目前，高纯度金属的制备技术主要包括以下三种方法：物理法、化学法和电化学法。
物理法是指利用电子束加热或激光加热原材料，使其升华后在低温中凝固的方法。
该方法可以制备出极高纯度的金属材料，但是设备成本高昂，制备过程中需要保持高度的真空，同时也存在材料损失严重的问题。
化学法是指通过化学反应将原材料转化为气态化合物，然后在一定温度下沉积到基板上，制备出高纯度的金属材料。
该方法有效降低了设备成本和材料损失，但是存在化学物质残留的问题，对设备精度要求较高。
电化学法是指利用电解法将原材料纯化，通过控制电极电位来控制材料的纯度。
该方法制备出来的高纯度金属材料具有优良的物理化学性质，且过程中不需要特殊的设备，成本较低，是目前最为普遍的制备方法。
应用领域高纯度金属广泛应用于电子、光电、半导体、航空航天等领域。
以下是各个领域的应用情况：电子领域：高纯度铜被广泛应用于电子电路板和高频线圈等电子元器件中；高纯度铝和铝合金则被用于制造电容器壳体、电解电容器正极等；高纯度镍则应用于锂离子电池负极材料。
光电领域：高纯度金、银、铜等金属用于制造反射镜、半反射镜、分束器等；高纯度锗、硅、铜等材料则广泛应用于太阳能电池等领域。
半导体领域：高纯度硅用于制造半导体芯片；高纯度镓、铟、锑、磷等则被应用于制造光电子元件、半导体激光等。
航空航天领域：高纯度钛、铝、锆等金属则被广泛应用于制造航空发动机、轻质航空材料等；高纯度铝、镁和其合金则用于制造航空座椅和其他部件。
结论高纯度金属的制备技术和应用是现代材料科学领域的重要研究方向。
高纯度金属的制备技术不断发展和创新，使得高纯度金属的生产成本逐步降低、制备纯度逐步提高，使其更广泛地应用于各个领域。
2023年高纯生铁行业市场调研报告
2023年高纯生铁行业市场调研报告1. 市场背景高纯生铁是指铁矿石在还原剂（如焦炭）和热力条件下反应还原得到的纯铁，是工业生产中重要的原材料。
目前，高纯生铁行业在我国的铁合金行业中占据着重要地位。
根据数据显示，我国高纯生铁的产量占全球产量的60%以上，位居全球第一。
2. 市场现状2.1 市场规模及产能当前，我国高纯生铁的年产能已突破2亿吨，其中宝钢、武钢、鞍钢、韶山钢铁、柳钢等大型钢铁企业的高纯生铁产能占据了市场的主要份额。
此外，一些小型钢铁企业也逐渐涉足高纯生铁的生产。
2.2 市场供需在市场需求方面，高纯生铁主要用于生产优质钢铁，因此需求主要来源于钢铁工业。
随着我国经济的快速发展和建设工程的推进，高纯生铁的需求量逐年增加。
而在市场供应方面，我国高纯生铁的产能已经远远超过市场需求，因此近年来高纯生铁市场供过于求，价格出现下降的趋势。
2.3 市场竞争格局目前高纯生铁市场上，主要的竞争者为宝钢、武钢、鞍钢、韶山钢铁、柳钢等大型钢铁企业。
这些企业拥有强大的生产能力和技术，具有一定的价格优势，可以在市场上占据主要份额。
此外，一些小型钢铁企业也在争夺市场份额，但由于规模较小，生产技术相对较弱，往往难以形成竞争优势。
3. 市场前景尽管目前高纯生铁市场供过于求，价格有所下降，但随着我国经济的发展和国家相关政策的支持，高纯生铁行业仍然具有广阔的发展前景。
3.1 政策环境当前，我国政府出台了一系列支持钢铁行业发展的政策，其中包括加强技术改进，推动产业升级，优化供求结构等。
这些政策的出台将进一步提升高纯生铁行业的发展水平和市场竞争力。
3.2 技术升级在高纯生铁行业中，技术创新和升级是关键。
当前，国内一些大型钢铁企业已经开始研究发展新型高纯生铁生产技术，如电炉炼钢技术、氧气顶吹技术等，这些新技术的应用将带来更高效、更环保的生产方式，进一步提升高纯生铁的品质和市场竞争力。
3.3 市场需求随着我国经济的快速发展和城市化进程的不断推进，对高品质的钢铁产品需求将会持续增加，这将进一步促进高纯生铁市场的需求。
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我国高纯生铁的研制、生产与应用刘武成1,白佳鑫1,马敬仲2,曾艺成2（1、河北龙凤山铸业有限公司2、原北京第一机床厂3、中国机械科学研究院总院）我国研制与生产高纯生铁的背景2000～2002我国上海浦东建造高速磁悬浮列车,因未采用高纯生铁,在生产磁悬浮列车的球墨铸铁复合连接体时产生了众多困扰。
表1为球铁复合连接体的技术要求。
我国中标企业因废品率较高难以生产，二次要求降低标准，第一次将-20℃冲击值由10J降至4J，第二次又将伸长率由13%降至11%，见表2经多次攻关，其间曾用南非高纯生铁生产过2炉，伸长率、低温冲击值明显提高，但因价格因素未能使用。
在未用高纯生铁下，我国中标的生产厂于2002年5月～7月批量投产，开始时5月低温冲击值不合格率44.1%，6月为14.8%，7月为10.1%后性能趋于平稳，据悉德方要求连接件数量10万～12万套，但我国生产厂试制时却付出了2万套的代价。
随着我国高速列车、风力发电、核电、汽车等行业的大发展，对低温铁素体球墨铸铁、等温淬火球墨铸铁ADl、大断面球铁及高性能球铁需求量日益增大。
普通球铁生铁中Si、Mn、P、Ti及其微量元素含量无法满足高端铸件的要求。
高纯生铁的供应已成为高端球铁件发展及进一步提高性能与质量的瓶颈。
高纯生铁的研究与生产已刻不容缓。
2007年中国铸造活动周中，我国学者著文呼吁尽快研制与生产高纯生铁。
从2007年至2010年，我国开始研制高纯生铁，到2010年开始批量生产高纯生铁。
常州华德机械公司用高纯生铁生产-40℃～-50℃的高铁上的转向架轴箱，电机底座等低温铁素体球铁，为中国长春客车集团、庞厐巴迪、阿尔斯通、舍佛勒供应低温铁素体轨道产品。
至今生产各类产品2万余套，无一废品。
该公司负责人总结产品质量稳定性问题时说：“采用高纯生铁是保证高性能低温铁素体球铁质量与质量稳定性的基础”。
一、我国生产高纯生铁的工艺特点国外生产高纯生铁的工艺主要是氧化法，以著名的“Sorelmetal”为例，其生产工艺是先将铁矿石和无烟煤混合后置于电弧炉中，经加热，将不同的金属氧化物还原，然后倒入另炉进行氧化吹炼，通过氧化处理，大幅度地脱除了P、Si、Mn、Ti、V、Cr等元素，此法可使各种杂质的含量降至很低，氧化处理的设备可用转炉、反射炉或大型盛铁包。
国外用氧化法制造高纯生铁已有50多年的历史了，虽然能使P、Si、Mn、Ti、V、Cr等各种易氧化的元素含量降至很低，但此法也有不足之处：（1）氧化处理时，Si的氧化首当其冲，故高纯生铁中的Si含量很低，见表3。
生铁为白口组织，熔制铸铁时，石墨核心少，孕育效果差，收缩倾向大。
（2）采用氧化处理，非金属氧化物含量多，易产生氧化夹渣与氧化气孔。
（3）生产Sorelmetal高纯生铁的加拿大公司是加拿大Quzbec省的Sorel，其用的铁矿是富钛铁矿，故采用先提钛、再生产高纯生铁的工艺，从而可降低高纯生铁的成本，而无富Ti矿的地区很难采取此工艺。
我国河北省龙凤山铸业公司另辟蹊径，未采用氧化法工艺，而是用高炉的“三精法”工艺，成功地生产了高质量的高纯生铁。
三精法的内容是：在原材料阶段采用精选原材料，优化烧结预配与铁精粉提纯等措施处理原材料；在冶炼阶段采用低Si精炼法，实施低Si、低Ti冶炼；在炉外处理阶段增加了增Si、脱S、扒渣及注锭时的随流孕育对铁液处理。
“三精”法冶炼工艺见表4。
经过精选材料，低Si冶炼，炉外处理工艺生产出的龙凤山高纯生铁有2个鲜明特点：（1）外观洁净，外形呈元宝状的铁锭，而不是用氧化法生产的呈白口的碎块状的生铁块；（2）断口呈细灰口状，金相组织为珠光体+铁素体及A型石墨，而不是氧化法工艺生产基体为渗碳体的高纯生铁，见图1。
（a）外形元宝状（b）断面呈细灰口图1 龙凤山高纯生铁龙凤山高纯生铁成分与国外高纯生铁的对比。
1、五个常规元素含量的对比，见表5化学成分% 项目Si Mn P S TiSorelmetal 规格＜0.40＜0.05 ＜0.04＜0.0250.010实测0.15 0.022 0.028 0.013 0.006～0.010龙凤山铁业公司未增Si前＜0.20增Si后0.40～0.70特级≤0.05 ≤0.020≤0.015≤0.0100.70～0.90一级0.05～0.100.020～0.0300.015～0.0200.010～0.0302、微量元素含量的对比，见表6元素Al Sb As Bi Cu Pb Sn Cr Cu Sorelmetal 0.00745 0.00006 0.0010 0.00000 0.00285 0.00000 0.00167 ／／龙凤山铁业公司0.0070～0.00580.0005 ＜0.0006＜0.000050.0096～0.0089＜0.00050.0005 0.0094 0.0096～0.00893、龙凤山高纯生铁的企业标准龙凤山高纯生铁的企业标准中有三个指标：（1）六个常规元素（C、Si、Mn、P、S、Ti）指标；（2）12个微量元素（Cr、V、Mo、Sn、Sb、Pb、Bi、Te、As、B、Al）最大含量指标；（3）12个微量总和∑T限制企业标准表7、表8表7 ①龙凤山高纯生铁企业标准（六个常规元素）牌号C05 C08L C10L C12L化学成分（%）Si 0.4～0.7＞0.70～0.90＞0.90～1.10 ＞1.10～1.30 C ≥3.8Ti 特级≤0.0101级＞0.010～0.0202级＞0.020～0.030Mn 特级≤0.051级＞0.05～0.10P 特级≤0.0201级＞0.020～0.030S 特级≤0.0151级＞0.015～0.020表8 ②龙凤山高纯生铁企业标准（12个微量元素最大含量限制）微量元素Cr V Mo Sn Sb Pb Bi Te As B Al最大含量（%）0.015 0.015 0.008 0.003 0.0008 0.001 0.0005 0.0005 0.0018 0.001 0.01③12个微量元素总和∑T＜0.06。
二、龙凤山高纯生铁在低温铁素体球墨铸铁上的应用我国铁道系统为了实现引进高铁技术的消化吸收与创新，组织了九大技术关键攻关，其中高速转向架系统是其中之一，见图2、图3。
图2 转向架轴箱组装图2转向架轴箱组装图图3 CRH380高速列车转向架轴箱（-40℃ QT400-18AL,80kg/件）该铸件的材质性能要求很高，其原牌号为EN-GJS-400-18U-LD，仅有-20℃冲击功的要求，但随着高铁向高寒地域拓展，则对-40℃、-50℃甚至-60℃的冲击值提出了要求，其冲击值要与-20℃等值，达到12J冲击吸收功，抗拉强度还要在400MPa以上，重要的是该铸件对列车的安全性、稳定性影响极大。
上有承载人的列车、下有飞速的车轮，其重要性不言而喻。
常州华德机械公司开发并生产了该类产品2万多套，无一不合格品。
其质量的高稳定性受到国内外用户的肯定与赞扬。
其稳定性的因素之一就是采用了高纯生铁。
本文就高端的低温铁素体球铁采用高纯生铁的必要性，高纯生铁与其性能、组织之间的关系进行探讨。
探讨从2方面进行，一是低温铁素体球铁性能与高纯生铁之间的关系；二是其金相组织与高纯生铁的关系。
低温铁素体球铁的性能见表9、表10表9 超低温铁素体球墨铸铁附铸试样的力学性能注：用25mmY型附铸试样作检验试样。
注：用25mmY型附铸试样。
铸铁的性能是由组织决定的，低温铁素体球铁的金相组织见表11。
低温铁素体球铁在400MPa抗拉强度下，-20℃～-60℃皆要达到冲击功，在技术攻关上有2个难点：一是抗拉强度与低温冲击值是相互制约的，例如与EN-GJS-400-18U-LD相比，抗拉强度400MPa，但仅有-20℃冲击值12J要求，与EN-GJS-350-22U-LD相比，虽有-40℃冲击值12J的要求，但抗拉强度仅为350MPa，要在-40℃、-50℃、-60℃冲击值达12J 的同时要达到400MPa抗拉强度，当时国内外尚无此标准。
二是球墨铸铁的性能特性是低温冲击值随温度降低，要求在比-20℃更低的-40℃、-50℃、-60℃皆达到12J，技术难度很大。
在华德机械公司攻克上述难关时，发现采用高纯生铁是满足其性能与组织的基础。
这个基础支撑低温铁素体球铁达到高性能的因素有五点：一是高球化率；二是全铁素体；三是性能中强度与低温冲击值的平衡；四是晶界的净化；五是低的塑—脆性转变温度。
1、高球化率与高纯生铁高端的低温铁素体球铁对球化有两个要求，一是球化率要在90%以上，二是Mg残的含量保证在较低的范围内，即0.03～0.045%。
前者是保证性能，后者是减少收缩，夹渣及白口倾向。
为此，要求高纯生铁对S、Ti含量及反球化的微量元素控制起来：（1）控制S、Ti含量，可采用龙凤山铸业公司产的特级高纯生铁（S≤0.15%、Ti≤0.010%），也可采用1级高纯生铁（S0.015～0.020%、Ti0.01～0.030%）；（2）控制反球化微量元素，并用球化指数K1＜0.6加以限制。
表12为生铁中反球化微量元素对球化的负面影响。
对微量元素干扰球化的研究表明，元素中Ti、As、Sn、Sb、Pb、Bi、Al反球化最为显著，经回归分析计算，可用球化指数K1表征。
K1=4.4Ti+2.0As+2.3Sn+5.0Sb+290Pb+370Bi+1.6Al资料表明：为球化中不出现异形石墨，K1应＜1.0，但龙凤山高纯生铁的K 1仅为0.22，见表13。
表13 龙凤山高纯生铁的球化指数成分S Ti Mn Sn Sb Al As Bi Pb Cu Cr含量（%）0.014～0.017 0.010 ～0.015 0.052 ～0.046＜0.0005＜0.00050.007 ～0.0058＜0.0006＜0.00005＜0.000050.0096 ～ 0.00890.0094 球化指数（K 1）K 1=4.4Ti+2.0As+2.3Sn+5.0Sb+290Pb+370Bi+1.6Al=0.22由于严格的限制了影响球化的S 、Ti 及球化干扰微量元素，华德机械公司采用了龙凤山高纯生铁后经3608炉次的统计获得了下列结果：（1）球化率达到90以上；（2）耗Mg 量减少，在1500℃球化温度，低镁低稀土的球化剂（Mg5.5%、Re0.5～1.0%）及冲入法工艺下，球化剂加入量仅为1.1%；（3）球化后Mg 残低，（0.031～0.049%），Re 残低（0.011～0.018%），球化后的S 低（0.003～0.016%），使低温铁素体球铁达到了即球化良好，Mg 残又低的要求。
值得提出的是球化后铁液的低含S 量，有效地延缓了球化衰退。