冶炼三分厂原名为铁合金车间，1961年8月改名为三车间，1988年改名为冶炼三分厂。

三车间的初步设计、调整设计和施工图设计均是武汉黑色冶金设计院负责完成。施工单位是浙建二公司。

1960年3月的《初步设计》规定：本车间生产规模为年产铁合金2万吨，其中，硅铁1万吨，锰铁9400吨，钨铁、钼铁、铬铁各200吨。设置电炉五座，其中，3000kva电弧炉四座，1000kva电炉一座（供特殊铁合金的试验生产）。电炉生产能力硅铁13180吨，锰铁10560吨，以及钨铁、钼铁、铬铁计3000吨。生产车间主要由原料间、电炉间、铸锭精炼间组成。车间定员385人，其中工人352人。

1960年9月2日，本车间破土兴建，到1962年2月停建时，已建成厂房10398平方米，由西德制造从波兰转口的四台3000kva精炼电弧炉，于1961年上半年到厂。其中301#炉、302#炉、303#炉的基础工程已竣工，302#炉已安装。1962年下半年，国家计委决定调整设计后，于9月继续投建。

调整设计是根据冶金部（62）冶字186号文件精神，以保301炉#、302#炉投产为前提，在原设计基础上进行的。调整后的《补报设计》规定：本车间生产产品为中低碳锰铁，生产规模为1.5万吨/年。车间定员253人，其中工人227人。

1963年2月28日冶金部铁合金考察小组来厂，经五天考察以后正式确定生产铬铁产品。1963年12月15日，302#炉建成投产。1964年4月8日，301#炉建成投产。两台电炉的安装单位是包头钢铁公司。1965年，增设铬铁真空脱气处理装置两台。

原西德制造从波兰转口的四台3000kva电炉中，有两台电炉（称为老303#、304#炉），于1967年8月由冶金部调给湖南铁合金厂。1964年曾在三车间内安装了一台ig型0.5吨电炉，进行河砂精炼硅铬的生产试验，使硅铬合金降碳10倍以上，此电炉于1978年拆除。

1971年扩建精整库3764.89平方米。