日前，包鋼稀土(鈮、鈦)鋼推進(jìn)工作委員會成立。包鋼稀土(鈮、鈦)鋼推進(jìn)工作委員的成立將有力地推進(jìn)已有稀土在鋼中應(yīng)用研究和實(shí)踐成果的產(chǎn)業(yè)化，打造中國特色鋼材品牌，提升包鋼公司鋼鐵產(chǎn)品的影響力和競爭力。據(jù)介紹，包鋼稀土(鈮、鈦)鋼推進(jìn)工作委員會同時還設(shè)立了推進(jìn)工作辦公室和6個推進(jìn)工作小組，分別負(fù)責(zé)稀土合金制備、稀土在鋼中作用機(jī)理、稀土加入工藝研究、稀土鋼產(chǎn)品開發(fā)、稀土鋼標(biāo)準(zhǔn)制定和稀土鋼品牌建設(shè)等工作。

　　我們不缺鋼 缺“精品鋼”
　　相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2016年6月中國鋼材產(chǎn)量為10071.5萬噸，同比增長3.2%。2016年1~6月中國鋼材產(chǎn)量55992.1萬噸，同比增長1.1%。2015年全年中國鋼材產(chǎn)量為112350萬噸。單就數(shù)據(jù)而言，中國絕對是世界上當(dāng)之無愧的鋼產(chǎn)量大國，總產(chǎn)量占世界的一半以上。但是，值得注意的是，我國鋼產(chǎn)品品質(zhì)不高，優(yōu)質(zhì)鋼很少。
　　相關(guān)研究資料顯示，在鋼的冶煉過程中，添加稀土元素可以顯著提高鋼的品質(zhì)，因此，加大稀土鋼的研發(fā)生產(chǎn)勢在必行。同時，由于稀土元素的不可分采性，造成稀土元素產(chǎn)量較大但應(yīng)用量相對較少，而且，近年來，受稀土氧化物價格因素影響，La、Ce及Y、Tm、Yb等稀土產(chǎn)品積壓。要解決這一問題，應(yīng)著重從稀土鋼領(lǐng)域加快開發(fā)應(yīng)用，將這些稀土,特別是以釔（Y）為代表的中、重稀土用于生產(chǎn)稀土鋼，既可提高國產(chǎn)鋼的品質(zhì)，開發(fā)具有中國特色的鋼材品種，又可消化積壓的稀土產(chǎn)品。由此可見，加快稀土鋼的開發(fā)應(yīng)用具有積極的經(jīng)濟(jì)意義。
　　就中國鋼鐵工業(yè)而言，中國鋼鐵工業(yè)發(fā)展主要靠內(nèi)需。目前來看,全球范圍內(nèi)的鋼鐵工業(yè)產(chǎn)能過剩是多種產(chǎn)能、供給過剩背景下產(chǎn)生的。目前全球鋼鐵需求進(jìn)入相對穩(wěn)定甚至緩慢下降階段，因此中國鋼鐵工業(yè)靠外需來消化過剩產(chǎn)能是非常困難的。所以，中國鋼鐵工業(yè)的出路在于提高和改善鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量，擴(kuò)大鋼鐵下游產(chǎn)品的使用，并且能夠擴(kuò)大出口，這才是保持高產(chǎn)能的出路所在。但國際市場的容量就是那么大，而且有強(qiáng)勁的競爭對手，擴(kuò)大市場并不容易。在這樣的背景下，研發(fā)冶煉稀土鋼勢在必行。
　　相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，1986~2015年的30年，全球生鐵和粗鋼產(chǎn)量分別增加6.237億噸、8.50億噸，其中中國分別增加6.84億噸、7.445億噸，中國的貢獻(xiàn)分別為109.67%、87.60%，剔除中國的產(chǎn)量，全球生鐵產(chǎn)量不僅沒有增加，還下降了3830萬噸，粗鋼產(chǎn)量增加了9150萬噸，年均增加微弱。
　　由此可見，過去30年全球生鐵產(chǎn)量主要是中國生產(chǎn)和供給，其他國家產(chǎn)量在減少，而生鐵的需求主要在中國，中國生鐵出口很少。這意味著過去30年世界其他國家對生鐵需求總量沒有增加而是在減少。事實(shí)上從2000~2014年的15年，全球鐵礦石增量的99%是中國消費(fèi)的。由此可見，如果中國鐵礦石進(jìn)口需求不增加，世界鐵礦石需求就不會增加。
　　世界粗鋼產(chǎn)量在過去的30年平均每年增加30萬噸左右，如果用35年的數(shù)據(jù)(1981~2015)，全球粗鋼產(chǎn)量增加7380萬噸，年均增加只有21萬噸左右。從2007年世界粗鋼產(chǎn)量(不包括中國)達(dá)到歷史最高水平8.51億噸之后，就再也沒有超過這一紀(jì)錄。這說明，除中國之外，全球粗鋼需求量進(jìn)入相對穩(wěn)定甚至緩慢下降階段，世界每年粗鋼需求大體在8.1億噸~8.3億噸之間，目前是高水平階段，今后的趨勢是下降而不是上升。
　　但是，值得注意的是，中國的鋼產(chǎn)量主要是以粗鋼為主，高品質(zhì)鋼材比較少。所謂高品質(zhì)鋼是指具有更高性能、更長壽命、環(huán)境友好的高技術(shù)含量、高附加值的特殊鋼品種。特種鋼的生產(chǎn)是體現(xiàn)一個國家整體工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。其代表了特殊鋼材料的發(fā)展方向?qū)ΡＵ蠂抑卮蠊こ探ㄔO(shè)、提升裝備制造水平、促進(jìn)節(jié)能減排和相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域技術(shù)升級具有重要意義。
　　國內(nèi)特鋼消費(fèi)市場中潛力較大的領(lǐng)域是工程機(jī)械、石油化工、電站(核電、火電)、運(yùn)輸機(jī)械(含高速列車、汽車等)、航空及軍工等行業(yè)。從目前來看。工信部《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中提到建立高品質(zhì)鋼的基地。山西太原、湖北武漢、河南舞陽、天津等地建設(shè)若干專業(yè)化高品質(zhì)特殊鋼生產(chǎn)基地。重點(diǎn)建設(shè)華東高品質(zhì)特殊鋼綜合生產(chǎn)基地。依托鞍山、大連等老工業(yè)基地。國家政策對高品質(zhì)鋼的扶持態(tài)度可見一斑。
　　而稀土元素在鋼冶煉中的應(yīng)用可以很好地解決鋼材品質(zhì)難題，鋼中有了稀土后，其性能得以提高，表現(xiàn)在深沖性能、抗腐蝕性、耐磨性、拉拔性等。稀土與鋼液中的氧、硫等雜質(zhì)的化學(xué)親和力大，在煉鋼溫度(約1873K)下稀土能同鋼液中的氧、硫等雜質(zhì)反應(yīng)生成稀土氧化物、硫化物或氧硫化物。這些反應(yīng)的脫氧平衡常數(shù)或脫硫平衡常數(shù)低于或接近于常用的脫氧劑和脫硫劑。因此稀土鋼添加劑可作為鋼液的強(qiáng)脫氧劑和脫硫劑而起凈化作用。常用的稀土鋼添加劑主要為混合稀土金屬或高品位(RE>27%)稀土硅鐵合金，有時也使用混合還原劑的稀土氧化物。稀土與鋼液中的氧、硫反應(yīng)生成的氧化物、硫化物或氧硫化物可部分殘留在鋼液中，成為鋼中的夾雜物。由于這些夾雜物的熔點(diǎn)高，可作為鋼液凝固時的非勻質(zhì)成核中心，起細(xì)化鋼的凝固組織作用；又由于這些夾雜物在軋鋼溫度下不易變形，仍保持細(xì)小的球形或紡錘形，使鋼中的夾雜物形態(tài)得到控制，從而避免或克服鋼材在熱壓力加工時由于其他種類夾雜物(如MnS)延伸變形所導(dǎo)致的鋼材性能的各向異性，而使鋼材的縱向、橫向與厚度方向的性能趨于一致。稀土處理鋼材的這種變質(zhì)作用是目前稀土鋼添加劑最主要的應(yīng)用內(nèi)容。鋼中可能固溶微量稀土，特別是高碳鋼和合金含量較高的某些合金鋼固溶稀土量較高(萬分之幾)，可能產(chǎn)生某些合金化作用。這種合金化作用表現(xiàn)為稀土影響鋼的相變過程，改變相變產(chǎn)物的組成與結(jié)構(gòu)，從而使鋼的疲勞性能和耐腐蝕性能變好，以及提高鋼的顯微硬度。目前以(微)合金化為目的而使用的稀土鋼添加劑量所占的比例較少。為實(shí)現(xiàn)稀土對鋼的(微)合金化作用，必須較嚴(yán)格地控制冶金條件。使用的稀土鋼添加劑主要是單一稀土金屬及其鐵合金，如Fe-Ce、Fe-Y等，有時也使用混合稀土金屬。
　　道路坎坷 前景廣闊
　　上世紀(jì)七八十年代，稀土鋼曾經(jīng)作為成熟產(chǎn)品出現(xiàn)在我國鋼鐵產(chǎn)品名單上。但是，近年來，由于多種原因，稀土鋼這一具有中國資源特色的鋼材品種的研發(fā)生產(chǎn)陷入低谷。根據(jù)中國稀土學(xué)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2011年，我國稀土鋼產(chǎn)量僅為60萬噸，產(chǎn)量急劇萎縮。稀土鋼的這一現(xiàn)狀，引發(fā)了相關(guān)專家學(xué)者的憂慮。那么，稀土鋼的開發(fā)現(xiàn)狀如何？發(fā)展稀土鋼的作用在哪里？
　　業(yè)內(nèi)專家表示，稀土對鋼鐵生產(chǎn)有三大作用：凈化鋼液、變質(zhì)夾雜、微合金化。在鋼鐵生產(chǎn)過程中加入稀土可以提高鋼材的強(qiáng)度、沖擊韌性、耐腐蝕性等性能。因此，稀土在普鋼、特鋼甚至不銹鋼生產(chǎn)中都有著不可替代的作用。相對于美國、日本等技術(shù)先進(jìn)國家，我國稀土鋼研發(fā)起步較晚，但是進(jìn)展迅速。上世紀(jì)90年代，我國已有可批量生產(chǎn)的稀土鋼品種9個，最高年產(chǎn)量達(dá)到168萬噸。不過，隨著爐外精煉技術(shù)的普及，用稀土凈化鋼液的作用被弱化。加之稀土價格高企，在特殊鋼中加入稀土生產(chǎn)成本過高，企業(yè)研發(fā)生產(chǎn)稀土鋼的積極性受挫。在這種情況下，2011年，武鋼稀土鋼產(chǎn)量由35萬噸降到10萬噸，本鋼則從40萬噸降到20萬噸，太鋼也從30萬噸降到10萬噸。
　　當(dāng)前，我國稀土鋼研發(fā)生產(chǎn)的持續(xù)低迷，折射出由國家倡導(dǎo)的稀土在鋼鐵生產(chǎn)中應(yīng)用工作的疲弱。“中國是世界鋼鐵大國，但是鋼鐵品種質(zhì)量與國際先進(jìn)水平相比還有相當(dāng)大的距離。我國是稀土大國，用稀土材料強(qiáng)化和提升鋼鐵傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)具有重要意義。”中國稀土學(xué)會秘書長助理盧先利說。他用一組數(shù)據(jù)說明了國內(nèi)外在稀土鋼應(yīng)用方面存在的差距：美國鋼產(chǎn)量達(dá)到1億噸/年時，稀土鋼產(chǎn)量接近800萬噸/年，而我國鋼鐵產(chǎn)量已達(dá)到7億噸/年，稀土鋼產(chǎn)量卻不足100萬噸/年。
　　盧先利認(rèn)為，如果我國的稀土鋼產(chǎn)量能夠達(dá)到2000萬噸/年，那么，每年可消耗混合稀土（以過剩的鑭、鈰為主）1.2萬噸。從這個角度來看，發(fā)展稀土鋼不但可以促進(jìn)鋼鐵產(chǎn)業(yè)升級，還可以實(shí)現(xiàn)稀土元素的綜合利用，對促進(jìn)稀土行業(yè)健康發(fā)展同樣具有積極作用。
　　“作用機(jī)理曾是阻礙稀土在鋼鐵生產(chǎn)中應(yīng)用的巨大屏障。但是，今天這一阻力正在消除。”一直從事稀土鋼研究的北京鋼鐵研究總院教授王龍妹表示。經(jīng)過大量的研究實(shí)驗(yàn)，稀土鋼的作用機(jī)理目前已經(jīng)十分明確，并在生產(chǎn)實(shí)踐中得到肯定。美國、日本、法國、瑞典、俄羅斯等國在生產(chǎn)特殊鋼時都會加入稀土，日本更是在稀土鋼方面擁有大量專利。建議國內(nèi)研究單位與生產(chǎn)企業(yè)緊密配合，將研發(fā)與市場結(jié)合起來，賦予稀土鋼研發(fā)新的動力。
　　長期從事稀土鋼研究工作的東北大學(xué)教授戢景文認(rèn)為，我國鋼材產(chǎn)品均勻性差、穩(wěn)定性差，加入稀土對這些問題的改善有極大幫助。在潔凈鋼條件下，稀土鋼開發(fā)前景同樣廣闊。他建議，企業(yè)應(yīng)針對實(shí)際問題開展研發(fā)，要注重新品種和新裝備的推廣應(yīng)用。
　　事實(shí)上，盡管遭遇諸多困難，我國的稀土鋼研發(fā)工作一直在頑強(qiáng)地推進(jìn)著。近年來，包鋼開發(fā)了深受市場歡迎的稀土耐磨板、稀土特殊油井管等多種稀土鋼產(chǎn)品；太鋼在不銹鋼生產(chǎn)中加入稀土，以提高產(chǎn)品性能，降低生產(chǎn)成本。尤為可喜的是，在學(xué)術(shù)界對稀土鋼不置可否的時候，本鋼采用傳統(tǒng)的稀土喂絲法成功生產(chǎn)出氣瓶鋼，成為本鋼重要的創(chuàng)效產(chǎn)品。但是，企業(yè)的研發(fā)工作多為單兵作戰(zhàn)，不能形成合力，這使得稀土在鋼鐵生產(chǎn)中的應(yīng)用難以取得突破性進(jìn)展。
　　盧先利說：“目前，我國稀土在鋼鐵生產(chǎn)中的應(yīng)用工作已到了關(guān)鍵時期，稀土加入工藝及設(shè)備落后、稀土鋼的品種和產(chǎn)量少、稀土在各類鋼中的作用機(jī)理研究還不深入等方面問題亟待解決。同時，這些問題的解決，急需方方面面的配合支持，特別需要國家層面上的政策扶持和引導(dǎo)。建議工業(yè)和信息化部將稀土在鋼鐵生產(chǎn)中的應(yīng)用工作列入到稀土產(chǎn)業(yè)調(diào)整升級專項(xiàng)。”
　　開發(fā)稀土鋼 工藝是關(guān)鍵
　　將稀土元素加入鋼中，提高鋼的強(qiáng)度、耐磨性能和抗氧化性能，改善和優(yōu)化鋼材的質(zhì)量，這已經(jīng)成為業(yè)界共識。我國稀土在鋼中應(yīng)用的歷史已有三十多年，牌號達(dá)幾十個。迄今，我國的稀土鋼（輕稀土鋼）主要分兩大類：一是含Cu、P類稀土低合金鋼，利用稀土改善鋼的耐蝕性；二是含Mn、Nb、V、Ti稀土低合金鋼，利用稀土除改善鋼的耐蝕性外，更主要是改善鋼的強(qiáng)度和耐磨性。
　　我國稀土鋼（輕稀土鋼）的主要生產(chǎn)基地是武鋼、包鋼、本鋼、太鋼、攀鋼等企業(yè)。2011年，我國輕稀土鋼的產(chǎn)量約60萬噸，最高年產(chǎn)量是20世紀(jì)90年代，曾達(dá)168萬噸。我國輕稀土鋼占鋼總產(chǎn)量的比例不足0.5%（2004年），而美國在20世紀(jì)七、八十年代稀土鋼產(chǎn)量已達(dá)700萬~900萬噸，占鋼總產(chǎn)量的9%左右。
　　在我國稀土鋼的各鋼種中，迄今消費(fèi)的主要是輕稀土，尚未消費(fèi)及形成正規(guī)牌號的中、重稀土鋼種。眾多的研究和試驗(yàn)表明，尤以重稀土為對象冶煉的鋼材，其性能與指標(biāo)，是輕稀土鋼難以比擬的。例如，以Y基重稀土鋼材制作的火車輪轂，其性能明顯地優(yōu)于以輕稀土鋼材制作的火車輪轂。
　　當(dāng)前，稀土在高科技與社會發(fā)展中的作用廣為人知。但世人并不清楚，迄今并不是全部的稀土元素都能得到充分的利用，還有許多稀土元素的應(yīng)用面與應(yīng)用量十分有限。目前，應(yīng)用量較大的稀土元素，只是其中的一部分，例如La、Ce、Pr、Nd、Eu、Tb、Dy等；而另一些稀土元素卻尚未進(jìn)入量大面廣的應(yīng)用階段，例如Tm、Yb、Lu等；Y元素則因配分含量高，產(chǎn)量大，盡管有一定的應(yīng)用量，但應(yīng)用量與產(chǎn)量相比，相對較小，導(dǎo)致產(chǎn)品積壓；由于價格及應(yīng)用量減少等原因，也導(dǎo)致La、Ce等元素的積壓。
　　我國優(yōu)勢的南方離子型稀土資源，配分齊全，尤其是中、重稀土含量高，特別是以龍南為典型代表的離子型重稀土礦床，其Y2O3配分含量高達(dá)60%以上。礦床中的稀土礦物，是包含著整個稀土族15（或17）個元素共生在一起、不可分割的自然界共生體。也就是說，在這種礦床中，每一個單獨(dú)的稀土元素，都不可能以獨(dú)立的礦物形態(tài)而賦存，因此不可能在礦山開采時將每一個稀土元素單獨(dú)地分采，實(shí)現(xiàn)以銷定產(chǎn)，消除積壓。而若需將每一稀土元素逐個分開，則需通過后面的濕法冶煉加工工藝，才能將其分離，從而獲得單一的稀土產(chǎn)品?？梢?，只要某些稀土元素的應(yīng)用面與應(yīng)用量未予拓開，則這些稀土元素的積壓是必然的，例如前面提到的Y、Tm、Yb等稀土元素，這是礦物、礦床賦存特征自然規(guī)律所決定的。
　　有鑒于此，國家近年來出臺的稀土“收儲”政策，即是解決上述困局的措施之一。所以，我國稀土產(chǎn)業(yè)若要獲得更大的發(fā)展，從源頭上減少或消滅滯銷、積壓現(xiàn)象，真正使每個稀土元素都能得到綜合利用，只有從技術(shù)層面上來解決真正擴(kuò)大每個稀土元素的應(yīng)用面和應(yīng)用量問題，才是“治本”的根本、有效的途徑。
　　而在冶煉過程中，工藝技術(shù)是稀土在鋼中應(yīng)用的關(guān)鍵。如果說十幾年前鋼鐵行業(yè)對稀土在鋼中應(yīng)用還頗為認(rèn)可的話，那么，隨著爐外精煉技術(shù)的普及，稀土的脫氧、脫硫作用被取代，目前這一認(rèn)同已蕩然無存。在調(diào)查了國內(nèi)多家鋼鐵企業(yè)之后，業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，其中原因有三：一是由于稀土容易與鋼中的其他元素產(chǎn)生不良反應(yīng)，不好固熔、不好加入；二是鐵水預(yù)處理技術(shù)使得鋼水成分變化，稀土的加入缺乏適當(dāng)?shù)牧炕瘶?biāo)準(zhǔn)；三是采用連鑄工藝后，已經(jīng)在模鑄工藝中成熟的喂絲、吊掛等加入方法失效。這三個原因使得稀土在鋼中應(yīng)用鮮有成功范例，更缺乏批量生產(chǎn)。
　　稀土在鋼中應(yīng)用困難，不是稀土本身的問題，而是與之相匹配的工藝問題。作為稀土鋼研究工藝的專家，成國光和他的課題小組從5年前開始關(guān)注稀土鋼工藝。借鑒國外在鋼水中加入復(fù)合合金的做法，他們研制出一種稀土鋁鐵合金，以解決連鑄生產(chǎn)中稀土加入的麻煩。成國光認(rèn)為，這一做法是在傳統(tǒng)鋁系脫氧基礎(chǔ)上添加一定量的稀土元素，起到復(fù)合脫氧和高效去除夾雜物的作用，同時避免了過去加入稀土硅鐵合金導(dǎo)致硅含量超標(biāo)的弊端，可顯著提高鋼水潔凈度。由于稀土加入量適當(dāng)，業(yè)內(nèi)人士擔(dān)心的水口堵塞的現(xiàn)象并沒有出現(xiàn)。
　　制造稀土鋼 包鋼已先行
　　稀土鋼的研發(fā)制造，既能增加稀土的消費(fèi)，又能提高鋼的品質(zhì)，可謂一舉多得。值得慶賀的是，在稀土鋼制造領(lǐng)域，包鋼已經(jīng)成為先行者。
　　8月18日，包鋼重要結(jié)構(gòu)調(diào)整項(xiàng)目——稀土鋼板材廠冷軋工程連續(xù)退火機(jī)組1號線熱負(fù)荷試車，包鋼稀土鋼板材廠冷軋工程是該公司做強(qiáng)做精的重要支點(diǎn)，也是打造稀土鋼品牌的重點(diǎn)項(xiàng)目，由中國五冶集團(tuán)承建。連續(xù)退火機(jī)組1號線和2號線設(shè)計年產(chǎn)能分別為90萬噸和63萬噸，其中2號線已于2015年11月熱負(fù)荷試車，生產(chǎn)的退火商品卷已經(jīng)實(shí)現(xiàn)銷售。