攻克“水土不服”难题 稀土钢产业化提速

日前，包头稀土研究院发布消息称，该研究院经过不断尝试，成功开发出适宜稀土钢生产使用的高洁净稀土铁合金新产品及其低成本制备技术，该技术在耐磨钢、高强钢、风电钢、管线钢等产品中实现批量应用，可细化钢材的晶粒尺寸、变质夹杂物，提高低温冲击柔韧性、强度、强塑性、耐磨性。这一技术在行业内尚属首创，并达到国际领先水平。

“我们先后在包头钢铁（集团）有限责任公司（以下简称包钢）实施了工业生产五炉、九炉、十五炉连浇，在其他企业实施了工业生产六炉连浇，整个过程稳定运行。钢中稀土分布均匀，稀土吸收率均在50%以上，大大提高了资源的利用率。”包头稀土研究院金属材料研究所所长刘玉宝1月18日向科技日报记者介绍说，这一新技术为我国稀土钢产业的发展进步注入了新的活力。

突破钢中加入稀土的技术难点

稀土被誉为“工业维生素”。国内外许多研究资料证明，向钢中加入稀土元素后不但可以改善钢的宏观结构，如使枝晶细化、减少疏松和偏析，还可以细化晶粒，改善微观组织；可净化钢质，使钢中非金属夹杂物变形和减少，去除气体，让钢微合金化，进一步改善钢的力学等物理性能。

包头稀土研究院金属材料研究所陈国华教授告诉记者：“我国在上世纪50年代末就已经开始相关研究，几乎与国外是同时起步的。当时，很多牌号钢中加入稀土效果不稳定，尤其是存在连铸过程水口发生结瘤、钢中稀土吸收率不稳定、钢材性能不稳定等问题，以至于许多研究者不能很好地说明稀土在钢中的具体作用。”

随着稀土金属分离、提纯技术和手段不断进步，我国逐步实现了制备镧、铈、镨、钕等稀土金属，加上国家对先进材料的高度重视，以及需要为高丰度镧、铈元素寻找使用渠道等原因，近年来，稀土钢无论是基础研究还是应用领域均得到了迅速发展。

虽然国内外对稀土钢研究热潮一直未减，但是目前稀土钢的生产过程仍存在着关键共性技术难题，其中难题之一就是稀土该如何高效加入钢水中。

专家介绍，根据稀土元素化学性质活泼，易与氧、硫、氮等元素作用的特点，结合钢材的主要成分，综合考虑加入稀土方式的密度、熔点、稀土元素活性等因素，包头稀土研究院经过不断尝试，成功开发了适宜稀土钢生产使用的高洁净稀土铁合金新产品及其低成本制备技术。这一技术在行业内尚属首创，整体技术达到国际领先水平。

稀土铁合金让新型钢备受青睐

“稀土铁合金能成功加入钢水中，自然离不开它的优良性能。”刘玉宝说。

据他介绍，稀土铁合金具有适宜的熔点和密度，即密度与钢水接近，熔点均比稀土金属高，更容易加入到钢水中与钢水充分合金化。经过工程试验，结果显示其钢中稀土吸收率均在50%以上。同时，稀土铁合金活度低，抗氧化性强，易于保存和输送。

稀土铁合金制备工艺采用熔盐电解及中频炉成分调控双联法。“利用熔盐电解法制备高稀土铁中间合金，然后利用高稀土铁中间合金为原料在中频炉内进行成分调控，制备出符合稀土钢生产过程应用的稀土铁合金产品。”陈国华说道，制备过程解决了非自耗阴极电解技术、杂质元素控制技术、合金中组元偏析控制技术。制备的稀土铁合金稀土含量能够控制在±1%以内，硫、氧等杂质元素含量低。

目前，包头稀土研究院已经开发出3大类40余种铁合金产品，受理发明专利12项，制定行业、团体标准4项，建成了年产1200吨稀土铁合金产业化示范线。相关技术已经在包钢、北方重工、中国一重、中原特钢、共享铸钢、南京钢铁等院校企业得到使用。

在包钢的示范线中，在铸铁中加入稀土铁合金，抗拉强度可以提高40%以上、抗压能力提高80%以上，所生产的产品受到国外客户的青睐。

眼下，利用稀土铁合金生产的不同牌号稀土钢正在大型风机、机壳机盖、高铁轨道、北京大兴国际机场等重要领域发挥重要作用。稀土铁合金也被评为2020年内蒙古自治区新材料首批次产品。