《硅铬合金》是中钢集团吉林铁合金股份有限公司和冶金工业信息标准研究院起草的文案，2008年8月5日发布，2009年4月1日正式实施，由中国钢铁工业协会主管。

由硅、铬、铁为主成分的铁合金。又称硅铬铁合金。它主要用作电硅热法生产中、低、微碳铁的中间合金。炼钢中用作脱氧剂(代替硅铁)和铬添加剂。一般含Cr>30%，Si>35%，余量为铁和少量杂质。根据含碳量分类，如含碳≤0.06%，≤0.10%，≤1.0%等。

含铬量不小于30.0%，且含硅量不小于35.0%的铁、铬和硅 的合金。其生产工艺分为两种：一步法(通常称“有渣法”或“矿石法”)和两步法 (通常称“无渣法”)。一步法冶炼所用原料有硅石、铬矿、焦炭。两步法冶炼所用 原料有硅石、碳素铬铁、钢屑。两种冶炼方法，都采用焦炭做还原剂。

合金中硅的来源主要是硅石中的SiO2，铬的来源分别为铬矿和碳素铬铁。均在铁合金 矿热炉中进行冶炼而制得。主要用于生产中低碳铬铁、微碳铬铁的还原剂和炼 钢的中间合金剂。按硅铬合金含Si、Cr、C高低可分为多种不同牌号的硅铬合 金。其合金系组成相为，Si>50%由(Fe·Cr)Si2组成，含Si>40%由(Fe·Cr) Si2和(Fe·Cr)Si组成，含Si>30%由(Fe·Cr)Si和(Fe·Cr)Si组成，Si< 19%时(Fe·Cr)3C和(Fe·Cr)23C6占大多数。

由于硅铬合金相组成决定了炉外降碳效果，所以在工业生产中，硅铬合金中的含Si量一般控制大于40%。出 炉的硅铬合金含C一般在0.2—0.8%很难直接使用，必需经过炉外降碳处理，合金含C量可降至0.02%以下，依据用户要求炼制不同牌号的硅铬合金。 此外，还有将硅铁加入液态的高碳铬铁中，生产出硅铬合金。

贝克特(F.M.Becket)及其合作者自1906年起至1940年开发硅还原铬矿石生产低碳铬铁的工艺。最早是用50%～75%Si的硅铁和硅作还原剂。用硅铁作还原剂，因铁高不能生产Cr>70%的低碳铬铁。而工业硅价格贵。用铬矿石先冶炼出硅铬铁合金，再与铬矿石反应得到低碳铬铁的方法是经济的。铬铁含Cr>70%，要求铬矿中Cr：Fe为3：1。1925年贝克特在其专利中公布了硅铬铁合金含碳量与含硅量的关系图。中国吉林铁合金厂是于1957年开始生产硅铬铁合金的。

铬与硅在高温下生成两种稳定的化合物为CrSi与CrSi2。因为铬的硅化物比它的碳化物稳定，所以当有硅存在时，部分碳将被硅取代，生成碳硅复合铬化物，直至生成硅化物。巴甫洛夫(Ю.А.Павлов)研究了Cr：Fe=1的Cr-Si-Fe-C系铸造合金的相结构。

当合金中Si<20%时，基本上由一个相(Cr，Fe)3(C，Si)2组成。可以认为是Cr3C2中部分Cr为Fe取代，部分C由Si取代的结果。当硅含量增加至>20%～29%时即形成新的复合相(Cr，Fe)(Si，C)。过剩的Cr与Fe组成金属间化合物FeCr，即σ相。含Si 29%～34%之间增加了新相(Cr，Fe)Si。当Si超过34%，铬、铁与硅形成硅化物。由于含硅量增多而出现CrSi2与SiC相。铬与硅间的亲和力比铁与硅的大，所以先生成CrSi2。但是CrSi2与FeSi2的结晶构造不同，相互间不能形成固溶体。含Si 44%～51%时，Cr与Si生成CrSi2，部分FeSi与Si生成FeSi2。当Si 51%～60%时，合金由Cr-Si2、FeSi2、SiC与Si组成。从上述结果可以看出含硅高的铬硅铁合金是由铬和铁的硅化物、SiC及Si组成，即碳是以SiC相存在。工业生产的硅铬铁合金的结构分析与此基本吻合。碳以不溶解于液相硅铬铁的SiC相存在。

用铬矿石生产硅铬铁合金的工艺有两种：一步法和二步法。

一步法是将铬矿石、硅石、焦炭等在埋弧还原电炉内直接炼成硅铬铁合金。所以也称直接法或有渣法。这种方法因渣量大，铬损失于渣中较多。MgO、Al2O3、CaO被部分还原和挥发，使生产能耗增大，故又发展了二步法，即首先将铬矿和焦炭以及部分硅石作熔剂，在埋弧还原电炉内炼成高碳铬铁，并粒化或破碎成粒状;再将高碳铬铁粒与硅石、焦炭在另一座埋弧还原电炉内炼成硅铬铁合金。因产品含碳较高，需要在炉外作降碳处理，才能得到碳合格的硅铬铁合金。因为铬矿石是经两个步骤才炼出合金，所以称二步法。亦称间接法或无渣法。经过长期改进操作，一步法与二步法相比，少用一台电炉使投资减少;可以直接得到低碳产品;工艺流程短。通过炉渣回收金属后，铬的回收率较高和冶炼总电耗较低;但其工艺较难掌握。主要是炉渣黏稠，从炉内顺利排渣的问题不好解决。除此之外还有摇包脱碳法和渣洗脱碳法。

铬矿石、硅石、焦炭和钢屑混合均匀后，加入埋弧还原电炉内。选择合理的供电制度，使电极深插炉料层中，以保持炉渣温度高，有利还原反应和对产出的合金进行精炼，并破坏SiC使炉渣较易从炉内排出。通过配料使炉渣组分中MgO/Al2O3之比值小于2，SiO2含量控制在40%～50%之间，才能使合金中的碳含量小于0.04%和对炉渣排出有利。熔池中存在一较厚的渣层。其上层与冶炼高碳铬铁的情况相似，渣中含SiO244%，SiC 23%。下部则为硅铬铁合金与终渣。下层渣中含SiO230%，SiC 2%。生产中存在的主要困难是从炉内排出炉渣的问题。所以炉前应安装拉渣机。即用钢棍从出铁口伸入炉内将炉渣粘着在铁棍上，从熔池中拉出。炉渣黏度大，夹杂有大量合金，要用重力选矿方法如用跳汰机选出。可使铬回收率提高约5%。

第一步生产高碳铬铁;(工艺见铬铁)第二步用高碳铬铁、硅石、焦炭、钢屑冶炼硅铬铁合金的工艺与冶炼45%硅铁相似，所不同者是用高碳铬铁粒代替钢屑。冶炼流程见图4。碳(焦炭与碳化物的碳)还原SiO2为Si，以促使(Cr，Fe)7C3，转变为CrSi2、FeSi2与SiC的过程。高碳铬铁的粒度对(Cr，Fe)7C3的破坏影响很大。较小的高碳铬铁粒度与均匀的炉料混合，增加了Si对(Cr，Fe)7C3的接触，可以在进入熔池前被彻底破坏。生产实践证明，使用较大块的高碳铬铁冶炼硅铬铁合金时，含碳可达0.13%;而用小于20mm的粒度时，含碳<0.06%。硅铬铁合金含硅量增加则含碳量降低。当含Si>34%时则生成SiC。含Si>43%时则合金含碳量下降不明显。

因此生产硅铬铁合金时，硅含量控制在43%～53%之间较合适。SiC在硅铬铁合金中的溶解度很小，基本上是以悬浮物存在，需要有适当条件才能从合金中分离出来。SiC从合金中上浮需要有较高的出炉温度，如1650～1750℃;在铁水包中镇静较长的时间，如大于60min;将合金的铬含量控制在34%以下，以降低合金的黏度。通过保温镇静，合金的含碳量可以由0.15%～0.30%降至0.04%。但是包中合金上下层间与中心及边沿间碳含量的差别较大。从炉内排出的合金含C0.4%～0.8%，不能作为生产微碳铬铁的中间合金，需经过炉外脱碳处理。工业生产采用摇包脱碳法与渣洗脱碳法。

摇包脱碳法

将盛有硅铬合金液和脱碳剂的铁水包放在摇包架上，使铁水包作偏心运动。在50～55r/min的转速下使包内熔体产生“海浪波”运动。熔体的质点上、下运动而产生混合和搅拌作用，为硅铬铁合金与脱碳剂混合创造良好条件。SiC从合金中析出后被脱碳剂吸收。脱碳剂为微碳铬铁炉渣，或石灰与萤石渣。用量为硅铬铁合金的5%～8%。摇动时间为5～10min。摇包脱碳处理后，硅铬铁合金的碳含量可以降至0.02%。

渣洗脱碳法

将液态硅铬合金直接注入液态微碳铬铁炉渣中。渣液被合金液冲散和混合，通过液态合金上升，炉渣吸附了大部分碳化硅。在冷却过程中，合金继续析出碳化硅，上浮到渣与合金的接触面进入渣中。通过渣洗，渣中含碳量可达4%，合金中含碳量可以降到0.02%。渣洗不但降碳率高，还可以回收微碳铬铁渣中的铬。渣中含铬量降至0.5%左右。通过渣洗，硅铬铁合金的含磷可下降75%～90%。

标准号 StandardNo： GB/T 4009-2008

中文标准名称 StandardTitle in Chinese： 硅铬合金

英文标准名称： Chromium silicon

发布日期 IssuanceDate： 2008-8-5

实施日期 ExecuteDate： 2009-4-1

首次发布日期 FirstIssuance Date： 1983-12-14

标准状态 StandardState： 现行

复审确认日期 ReviewAffirmance Date：

计划编号 Plan No： 20061152-T-605

代替国标号 ReplacedStandard： GB/T 4009-1989

被代替国标号 ReplacedStandard:

废止时间 RevocatoryDate：

采用国际标准号 AdoptedInternational Standard No： ISO 5449:1980

采标名称 AdoptedInternational Standard Name： 硅铬合金 规格和交货条件

采用程度 ApplicationDegree： MOD

采用国际标准 AdoptedInternational Standard： ISO

国际标准分类号(ICS)： 77.100.

中国标准分类号(CCS)： H42

标准类别 StandardSort： 产品

标准页码 Number ofPages:

标准价格(元) Price(￥)：

主管部门 Governor： 中国钢铁工业协会

归口单位 TechnicalCommittees： 全国钢标准化技术委员会