铁合金供需结构基础篇——铁合金系列报告(之二)

Original 曾宁黑色团队曾宁大宗商品研究 2022-11-01

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报告摘要

铁合金是钢铁冶炼和机械铸造行业必不可少的重要原料之一：铁合金是一种或两种以上的金属或非金属元素融合在一起的合金，其主要用途是作为炼钢时的脱氧剂与合金剂已及铸造的晶核孕育剂等。在钢铁的生产链条中主要在电炉、转炉以及精炼环节添加。硅铁和锰硅期货合约是当前已上市交易的铁合金品种。

硅铁是主要的铁合金品种之一，广泛应用于炼钢工业、铸造工业和铁合金工业中：生产硅铁的主要原料是硅石、兰炭和氧化铁皮等，而硅铁的生产成本中电力成本占比高达60%以上。硅铁在炼钢工业中用作脱氧剂和合金剂，在铸铁工业中用作孕育剂和球化剂，在铁合金生产中用作还原剂。目前国内硅铁消耗量最大的途径是用于炼钢和生产金属镁。据测算，炼钢耗用的硅铁约占其产量的66%左右，而金属镁消耗硅铁用量近年来占比可能已逐步超过了20%。我国硅铁主要产区集中在内蒙、青海、宁夏、山西和甘肃等西部省份，产品主要向东部及东南部等主要消费地调运。

锰硅合金是铁合金中最主要的品种，主要用于炼钢：锰硅合金是铁合金中最主要的品种，产量占国内铁合金总产量的1/3左右。锰硅合金主要生产原料是锰矿（包括富锰渣）、焦炭、硅石等，其中锰矿成本在锰硅生产成本中占比60%左右。虽然我国锰矿储量丰富，但由于富矿占比较低，锰矿仍主要依赖进口，主要进口国为南非、澳大利亚、加蓬、巴西、马来西亚、加纳等。普通锰硅合金最主要的用途是炼钢，在炼钢时主要用作复合脱氧剂和合金剂，此外还在一定程度上用作脱硫剂。我国锰硅合金主要从南北两大产区向中间消费区域调运。

正文

一、铁合金品种介绍

铁合金是一种或两种以上的金属或非金属元素融合在一起的合金。通常情况下，是指铁元素与其他一种或多种元素组成的合金，但在钢铁工业中，习惯把所有炼钢用的中间合金，不论含铁与否（如硅钙合金），都称为铁合金。

按所含主要元素分类，铁合金可分为硅系、锰系、铬系等不同类别。而且在铁合金品种中，硅、锰、铬三大系列铁合金的生产量最大，约占铁合金总产量的 90%以上。

铁合金的生产方法多样，按生产设备可以分为高炉法、电炉法、炉外法、氧气转炉法和真空电阻炉法。其中，电炉法是生产铁合金的主要方法，电炉又可分为还原电炉（矿热炉）和精炼炉（电弧炉）两种， 70%以上的铁合金是通过矿热炉法生产的。矿热炉法反应的热量主要来源于电能，因此电费成本在大多数铁合金的生产成本中占有较高比重。

铁合金是钢铁冶炼和机械铸造行业必不可少的重要原料之一，主要用途是作为炼钢时的脱氧剂与合金剂以及铸造的晶核孕育剂等。由于在炼钢过程中，钢液中的各种杂质主要通过加入氧化剂或吹氧等氧化方式去除，因此钢液中溶有大量的氧。然而氧元素过高容易使钢产生夹杂，降低钢的塑性、冲击韧性等力学性能，还会加剧硫的有害作用，使钢容易发生热脆现象。因此工业中常常利用硅、锰等具有较强脱氧能力的合金元素来降低钢液中的氧含量。用作合金剂则是因为在钢中加入不同含量的合金元素可以使钢具有各种优良的物理性能，如加入锰元素可以提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度，加入铬元素可以使钢有良好的高温抗氧化性和耐氧化性腐蚀能力。此外，铁合金还可以作为晶核孕育剂用于铸造行业，使晶粒细化，从而提升铸件性能。

具体到钢铁生产链条中，铁合金主要在电炉、转炉以及精炼环节添加。在电炉和转炉环节加入铁合金，主要是为了对钢水进行预脱氧以及部分合金化处理，而在精炼环节添加，则主要为了实现终脱氧和主合金化，后者因是对钢水成分的最终调整而对铁合金用量要求更精确。

二、硅铁和锰硅品种及供需结构介绍

作为硅系和锰系合金的主要品种，硅铁、锰硅对应的期货合约已上市2014年8月8日在郑商所上市交易。因此，我们也将介绍的重点放在这两个品种上面。

（一）硅铁品种及供需结构介绍

硅铁是铁合金工业最早和最主要的产品之一，生产硅铁的主要原料是硅石、兰炭和氧化铁皮等。其中，硅石是硅铁中硅元素（Si）的主要来源；兰炭主要作为碳质还原剂将硅石中的硅元素还原出来；氧化铁皮主要是作为含铁料来调节硅铁的成分尤其是铁元素的含量，此外还有促进硅石中二氧化硅还原的作用。

我国硅铁近年来产量相对稳定，年产量基本保持在450万吨左右的水平。主要产区集中在内蒙、青海、宁夏、陕西和甘肃等省份，这五个省产量之和在2017年全国总产量中的占比甚至超过了90%。此外，由于巨大的电价优势，硅铁企业有向内蒙集中的趋势。可以看出，内蒙近两年的产量占比从2016年以前的不到20%提升到当前的40%左右。而与之对应的则是其他主产区产量占比出现了不同程度的下滑，其中以宁夏地区最为明显，产量占比从2014年的23.50%下降到了2017年的11.50%，降幅过半。

硅铁广泛应用于炼钢工业、铸造工业和铁合金工业中。其中，在炼钢工业中用作脱氧剂和合金剂，在铸铁工业中用作孕育剂和球化剂，在铁合金生产中用作还原剂。而在各种不同牌号的硅铁中，以75#硅铁应用最为广泛，其中牌号为FeSi75-B的硅铁就是期货硅铁合约对应的基准交割品。

目前国内硅铁消耗量最大的途径是用于炼钢和生产金属镁。近几年随着行业自身的发展和整合，硅铁产能过剩的局面正在逐步逐步缓解，由图可以看出，尽管下游粗钢和金属镁的产量近年来稳中有升，但是硅铁产量反而出现了一定程度的下降。

据测算，生产每吨粗钢需要的75#硅铁量大约在3~5公斤，而每冶炼一吨金属镁平均需要的硅铁量在1.1~1.2吨左右。据此估算，炼钢耗用的硅铁约占其产量的66%左右，而金属镁消耗硅铁用量近年来占比可能已逐步超过了20%。

我们结合国内铁合金的主产区和主要消费地制作了硅铁的调运地图。可以发现，国内硅铁的流动方向主要是从西北到东南，河北、辽宁、江苏等产钢大省是硅铁的主要调入区域。值得注意的是，尽管陕西也是硅铁的主要产地之一，但因陕西地区金属镁产量巨大，硅铁省内自用的同时还需要从外省调运。

我国生产的硅铁有一部分出口至海外，主要出口国是日本、韩国等周边国家。由于硅铁生产属于高耗能产业，因此国家不鼓励出口，并对出口征收关税，使得近年来我国硅铁出口量在产量中的占比相对稳定，一直维持在5.5%左右。但2017年硅铁出口关税由25%下调至20%，一定程度刺激了出口，硅铁出口占比明显提升，当年便升至9.24%。

（二）锰硅品种及供需结构介绍

锰硅合金是铁合金中最主要的品种，产量占国内铁合金总产量的1/3左右。锰硅合金主要生产原料由锰矿（包括富锰渣）、焦炭、硅石等组成。其中，锰矿是锰硅合金中锰元素（Mn）的主要来源，因锰硅合金要求较高的锰铁比和锰磷比，因此还需要搭配部分含Fe和P较低的富锰渣使用；焦炭在锰硅生产中的作用与生产硅铁一样，主要用作还原剂；硅石则是锰硅合金硅元素（Si）的主要来源。

我国锰矿储量丰富，但富矿占比较小，锰矿仍主要依赖进口。据自然资源部统计，截至2017年底我国已探明锰矿储量达18.47亿吨，主要分布在广西、湖南、贵州、云南、重庆等地。尽管近年来我国在新疆西昆仑玛尓坎苏等地区勘探出平均品位在30%以上的锰矿，但在我国锰矿整体已探明储量中仍是贫矿多，富矿少，平均品位在20%左右，远低于世界平均水平，且矿石多高磷高铁，粒度细、硅质成分高，因此我国锰矿主要依赖进口。近年来我国锰矿进口量整体呈上升趋势，主要进口国为南非、澳大利亚、加蓬、巴西、马来西亚、加纳等，其中自南非和澳大利亚进口量占进口总量的60%以上，而自这六个国家的总进口量占比甚至超过了95%。

我国锰硅合金产量自2014年的1112.90万吨大幅下降后近年来稳中有升，年产量基本保持在720万吨以上。锰硅合金的主要产区集中在内蒙、宁夏、广西、贵州和云南等省份，这五个省产量近年来在全国总产量中占比接近90%。可以看到，广西、贵州的产量占比近年来呈下降趋势，而内蒙和宁夏产量占比在2016年提升较为显著，近年来有不同程度的下降。

锰硅合金可以分为普通锰硅和高硅锰硅。其中，普通锰硅在锰硅合金中产量占绝大多数，主要用作炼钢时的复合脱氧剂和合金剂，此外还在一定程度上用作脱硫剂；高硅锰硅（或低碳锰硅）主要用作替代不锈钢产品中“电解锰+硅铁”的配方来生产200系不锈钢，以及用作冶炼精炼中低碳锰铁和电硅热法生产金属锰的还原剂。而锰硅期货合约对应的基准交割品就是应用最广的牌号为FeMn68Si18的普通锰硅。

炼钢是锰硅合金最主要的用途。由于在钢中添加锰元素（Mn）可以提高钢品质，降低钢的脆性，同时还有强化钢强度的作用，因此“无锰不成钢”。而硅锰合金由于优良的性价比成为炼钢过程中Mn的主要来源。据测算，平均每吨粗钢消耗的锰硅合金约在14kg左右，而据我们8月30日《螺纹新国标对合金及钢价影响解析》一文的估算，螺纹新国标施行后，平均每吨螺纹消耗的锰硅合金预计在20kg以上。同样可以看到，在粗钢产量稳步提升的情况下，我国锰硅合金产能过剩的情况在2014年后有所缓解，但整体仍处于去产能的阶段。

锰硅行业与硅铁行业不同之处在于产区分布在南北两端，而调入区域则基本与硅铁类似，主要分布在一些产钢大省，整体呈现从南北向中间调运的格局。

首发自中信期货报告20180925

曾宁黑色团队

曾宁：团队负责人，宏观、黑色全产业链策略，微信18610553233

周涛：钢矿

辛修令：焦煤焦炭

李世朋：动力煤

屈涛：铁合金

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