浙商期货：铁合金 钢铁行业的调味剂
铁合金：钢铁行业的调味剂
浙商期货有限公司 卢鸿翔
一、铁合金的定义
铁合金是由铁元素和其余元素形成的合金，按所含元素可分为硅系、锰系、铬系等合金。广义的铁合金是指炼钢时作为脱氧剂、元素添加剂等加入铁水中使钢具备某种特性或达到某种要求的一种产品，主要用于钢铁冶炼。
硅铁是硅与铁形成的Fe2Si、FesSi3、FeSi、FeSi2 等硅化物，它们是硅铁的主要组分，硅铁是以焦炭、钢屑、石英（或硅石）为原料，用电炉冶炼制成的铁硅合金。硅铁中的硅主要以FeSi和FeSi2形式存在， 特别是FeSi较为稳定。
锰铁是锰与铁的合金，其中也含有碳、硅、磷等少量其他元素，依其碳含量的不同，锰铁分为高碳锰铁、中碳锰铁和低碳锰铁。含有足够硅量的锰铁合金称为硅锰合金，是一种用途较广、产量较大的铁合金，它是炼钢常用的复合脱氧剂，脱氧效果显著，也是低碳铁和电硅热法生产金属锰的还原剂。
二、铁合金的含量、冶炼方法及成本
硅锰硅铁主要采用电炉冶炼法进行冶炼，其产量约占全部铁合金产量的80%。
从生产工艺上看两者差别不大，但是生产所需原料上并不相同。
硅铁生产中以硅石为主要原料，兰炭为助燃和还原剂，电极糊和铁削作为重要的辅料。在硅铁生产中，电费占比在60%左右，兰炭占比25%左右，硅石占2%左右。由于硅石价格便宜，能耗在硅铁生产中的比重最大。生产一吨硅铁原料及电能消耗为：硅石1780-1850千克，焦炭890-930千克，钢屑220-230千克，电极糊45-55千克，电耗8400―9000kWh/t。在硅铁的成本中，电力占了70%左右。硅铁成本组成：
硅铁原料组成
在生产成本中的比重
硅石
2%
兰炭
25-30%
电力
60-70%
硅锰的生产工艺上看主要是先加入锰矿石、焦炭和其他一些辅料，然后按照一定的配比进入炉中生产，然后再经过电炉冶炼形成硅锰。从成本占比上看，锰矿成本占60%、焦炭15%、电价占20%、其他辅料占25%。另外，许多企业在生产锰铁合金时，除了使用国产的低磷、低铁、低硫、低硅的锰矿石之外，为了提高原料的入炉品位、增加锰元素回收率、降低电耗和生产成本，需要外购部分进口矿和国产矿配比后进行冶炼。因此锰矿石价格、电费和焦炭价格的波动对锰铁合金生产产生较大的影响。硅锰成本组成：
硅锰原料组成
在生产成本中的比重
锰矿
60%
焦炭
10-15%
电力
20-25%
三、铁合金的作用与用途
铁合金不是可以直接使用的金属材料，而是主要作为钢铁生产和铸造业的脱氧剂、还原剂及合金添加剂的中间原料。
因为炼钢时需要用吹氧等方式脱碳、除磷、硫等，会增加钢液中氧含量，降低钢材力学性能。所以要用铁合金与氧结合，以炉渣的形式排出进行脱氧。铁合金作为炼钢时的脱氧剂与合金剂时，用以消除钢水中过量的氧及硫，改善钢的质量和性能。其用作脱氧剂，在炼钢过程中脱除钢水中的氧，某些铁合金还可脱除钢中的其他杂质如硫、氮等。作为合金添加剂来说，按钢种成分要求，添加合金元素到钢内能达到改善钢的性能的作用。
硅铁和锰硅区别在于功能不同。硅铁合金作用有脱氧剂、合金剂、还原剂；硅锰合金作用有脱氧剂、合金剂、脱硫剂。由于硅和氧很容易化合成二氧化硅，所以硅铁常用于炼钢时作脱氧剂，同时由于SiO2生成时放出大量的热，在脱氧的同时，对提高钢水温度也是有利的。同时，硅铁还可作为合金元素加入剂，广泛应用于低合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、耐热钢及电工硅钢之中，硅铁在铁合金生产及化学工业中，常用作还原剂。此外，硅可以提高钢的弹性和导磁性。钢中硅含量在0.15%-4%；锰可以降低钢的脆性，提高强度、硬度、抗磨程度，硅锰既可以脱氧，又可以增加钢中锰含量，提高钢的强度。所以炼钢中硅锰用的（1.4%）多于硅铁（0.4%）。硅锰合金是铁合金中最主要的品种，也是用途最广、消耗最多的品种。钢铁行业消耗的锰占其产量超过90%。硅铁在炼钢中占比较小。硅铁用于炼钢的比例约60%。除了炼钢外，硅铁还可以炼镁，生产1吨金属镁消耗1.1-1.2吨硅铁。近年炼镁消耗的硅铁占比20-30%。
四、硅铁硅锰的产业链
1、硅铁产业链分析
在硅铁产业链中，上游为兰炭、焦炭、钢屑、硅石、石英、电力等原材料及能源；中游为硅铁行业，主要为硅铁的冶炼等环节；下游主要用作出口、金属镁、钢厂和铸造。硅铁制钢所需重量比0.4%，成本占比0.86%。
从上游成本结构占比情况来看，电力是硅铁生产成本占比最大的部分，占比达60%以上。随着技术进步，目前生产一吨硅铁耗电量大约在7800-8200度（各企业电耗及电价差异，成本占比各不相同），其次为兰炭、硅石、氧化铁皮以及一些辅料。近年来，我国电力运营情况良好，各项指标呈稳定增长态势，电力供应基本满足了国民经济发展和人民生活需求。据资料显示，2021年我国发电量81121.8亿千瓦时，同比增长9.4%。
在硅铁的下游需求中，钢铁冶炼是其最大的需求领域，占比达70%左右。随着近年来我国钢铁产品产量的稳定增长，硅铁的需求量也逐渐增加，促进了行业的向好发展。据资料显示，2021年我国钢材产量达133666.8万吨，同比增长0.9%。2、硅锰产业链分析
从硅锰生产过程中看，上游原料主要是锰矿和焦炭，中游是硅锰6517、硅锰6014和高硅硅锰，下游是钢厂。硅锰成本制钢所需重量比1.4%，成本占比2.86%。
从上游成本结构占比情况来看，锰是锰铁生产成本占比最大的部分，占比达60%。我国锰矿资源较大，主要分布在广西、湖南、云南、贵州、重庆等省区市。同时，国内部分电解锰企业在菲律宾、越南、印度尼西亚、赞比亚、南非、巴西等国家探寻并购买锰矿资源。虽然我国锰矿资源供给量较大，但整体而言缺口仍然较大，两相对冲，从长期而言上游供给价格总体呈现平稳趋势。
在锰铁的下游需求中，钢铁行业所消耗的锰占其产量的比例超过了90%。根据已基本完成工业化的发达国家的经验，在基本完成工业化之后，钢需求量虽然总峰值明显回落，但为了保持本国(地区)产业链和工业体系结构的完整性，以及受到如汽车、家电、住房、高端制造业、国防军工等对钢需求的支撑，钢消费量仍将维持在较高水平。
五、硅锰硅铁市场格局
1、生产格局
我国铁合金生产主要集中在广西、内蒙古、湖南、贵州、宁夏、四川和青海等电价相对便宜的省（区、市）。
铁合金企业数量多，单个企业产能较小，产业集中度很低。单个企业产能一般在20万吨以下，大多数在10万吨以下。目前，我国硅铁行业市场集中度较高，政策使得高成本的小型企业淘汰，进一步促进行业集中度提升。具体来看，我国硅铁行业市场份额CR3为33%左右，CR10为50%左右。其中鄂尔多斯以23%的市场份额牢牢占据第一的位置。
2、需求格局
钢铁行业是铁合金最主要的下游行业，因此硅铁、 锰硅消费区域与我国钢铁行业产能布局相吻合，主要集中在华北和华东地区。而河南是我国锰硅（和锰铁）消费最大的省份，消费量约占全国的四分之一（原因钢铁行业发达，用量大），另外江苏的消费量也占到全国的10%左右。
3、贸易格局
内贸方向由西向东。铁合金现货贸易以直销为主（约占70%），一般使用到货价，即卖方负责把货物送到双方协商确定的地点，一般为钢铁企业仓库或附近的货运站台（或仓库）。铁合金上规模企业运输以火车为主，每车约60-70吨；小散企业多采用汽车运输，每车约40吨。铁合金的流向大体为，西南、西北向华东、华北。铁合金一般用吨袋包装，即每袋约1吨。铁合金较易存储，对仓储设施要求较低，能遮风挡雨即可。硅铁存储期较短，一般半年到一年，锰硅存储期较长，2年以上。
4、进出口格局
我国是世界上最大的硅锰合金生产国，我国硅锰产量占全球产量的70% 以上，占据绝对主导地位。硅锰几乎无外贸，硅铁有较小的净出口。我国大陆地区的硅铁出口主要销往日本、韩国、中国台湾等地，印度市场、美国及墨西哥等地也有少量发货。由于铁合金附加值低，能耗高，国家不鼓励出口。我国锰硅产量约占世界产量的一半。
六、总结
铁合金是中国钢铁工业发展的重要支柱性产业之一，钢铁行业的结构调整和产业发展离不开铁合金工业的进步与发展，中国钢铁产业的壮大也为铁合金工业蓬勃发展创造了条件。铁合金在炼钢过程中起到了脱氧、提纯、减少成本、提升质量的重要作用，铁合金不仅是炼钢中必要的冶炼材料，更是钢铁行业不可或缺的“调味剂”，对钢材成品的质量发挥着至关重要的作用。