眾所周知，稀土鐵合金加在鋼中，可細(xì)化鋼材晶粒尺寸，變質(zhì)夾雜物，提高低溫沖擊柔韌性、強(qiáng)度、強(qiáng)塑性、耐磨等性能。

包頭稀土研究院研究的稀土鐵合金加入鋼中，使稀土分布均勻，稀土收率均在50%以上，可大大提高資源利用率。目前稀土鐵合金已經(jīng)能在耐磨鋼、高強(qiáng)鋼、風(fēng)電鋼、管線鋼等產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)批量應(yīng)用，尤其在包鋼實(shí)施了工業(yè)生產(chǎn)五爐、九爐、十五爐連澆，在其它企業(yè)實(shí)施了工業(yè)生產(chǎn)六爐連澆，整個(gè)過(guò)程穩(wěn)定運(yùn)行。

這個(gè)技術(shù)能有所突破，其實(shí)過(guò)程并不簡(jiǎn)單，經(jīng)歷了跟跑、并跑直至領(lǐng)跑的過(guò)程，整個(gè)過(guò)程一波三折。

稀土科研技術(shù)的進(jìn)步 為鋼中加入稀土提供可能

稀土，被譽(yù)為鋼鐵中的“盤(pán)尼西林”。國(guó)內(nèi)外許多資料研究證明，向鋼中加入稀土元素后不但可以改善鋼的宏觀結(jié)構(gòu)，如使枝晶細(xì)化、減少疏松和偏析，還可以細(xì)化晶粒，改善微觀組織；可凈化鋼質(zhì)，使鋼中非金屬夾雜物變形和減少，去除氣體，起微合金化作用，進(jìn)一步改善鋼的物理、力學(xué)性能。

中國(guó)在上世紀(jì)50年代末就已經(jīng)開(kāi)始相關(guān)研究，幾乎與國(guó)外是同時(shí)起步。當(dāng)時(shí)，很多牌號(hào)鋼中加入稀土效果不穩(wěn)定，尤其是存在連鑄過(guò)程水口發(fā)生結(jié)瘤、鋼中稀土收率不穩(wěn)定、鋼材性能不穩(wěn)定等問(wèn)題，以至于許多研究者不能很好的說(shuō)明稀土在鋼中的具體作用。

隨著稀土金屬分離、提純技術(shù)和手段不斷進(jìn)步，可以制備單一鑭、鈰、鐠、釹等稀土金屬，加之國(guó)家對(duì)先進(jìn)材料的高度重視，以及需要為高豐度鑭、鈰元素尋找使用渠道等原因，近年來(lái)，稀土鋼無(wú)論是基礎(chǔ)研究還是應(yīng)用領(lǐng)域均得到了迅速發(fā)展。

即便稀土冶煉分離技術(shù)很先進(jìn)，但要解決稀土如何加入、以何種方式加入到鋼中也不是一件簡(jiǎn)單的事情。

從國(guó)內(nèi)外研究者的研究領(lǐng)域來(lái)看，他們大多采用加入純稀土金屬塊或稀土硅鐵合金塊、吊棒法、喂絲法、噴粉法等等。但是隨著爐外精煉技術(shù)的快速發(fā)展，鋼材的潔凈度也越來(lái)越高，上述加入方式已不能完全滿足稀土鋼工業(yè)生產(chǎn)的需要。

攻克加入方式成為了稀土鋼生產(chǎn)過(guò)程的首個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外對(duì)稀土鋼研究熱潮一直未減，但是目前稀土鋼的生產(chǎn)過(guò)程中仍存在著關(guān)鍵共性技術(shù)難題，其中難題之一就是稀土如何高效加入問(wèn)題。

根據(jù)稀土元素化學(xué)性質(zhì)活潑，易于氧、硫、氮等元素作用的特點(diǎn)，結(jié)合鋼材的主要成分，綜合考慮加入稀土方式的密度、熔點(diǎn)、稀土元素活性等因素，包頭稀土研究院經(jīng)過(guò)不斷嘗試，成功開(kāi)發(fā)了適宜稀土鋼生產(chǎn)使用的高潔凈稀土鐵合金新產(chǎn)品及其低成本制備技術(shù)。這一技術(shù)在行業(yè)內(nèi)尚屬首創(chuàng)，經(jīng)權(quán)威機(jī)構(gòu)聯(lián)合鑒定，整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

稀土鐵合金的優(yōu)良性能 極大拓展鋼的應(yīng)用領(lǐng)域

稀土鐵合金能成功加入鋼中，自然離不開(kāi)它的優(yōu)良性能。

稀土鐵合金具有適宜的熔點(diǎn)和密度，即密度比渣大，與鋼液接近，熔點(diǎn)均比稀土金屬高，更容易加入到鋼液中與鋼液充分合金化。所以加入到鋼中稀土收得率高，經(jīng)過(guò)工程試驗(yàn)，結(jié)果顯示收率均在50%以上。此外，稀土鐵合金活度低，抗氧化性強(qiáng)，易于保存和輸送。

這么好的性能，自然與稀土鐵合金制備工藝分不開(kāi)。包頭稀土研究院采用熔鹽電解及中頻爐成分調(diào)控雙聯(lián)法。利用熔鹽電解法制備高稀土鐵中間合金，然后利用高稀土鐵中間合金為原料在中頻爐內(nèi)進(jìn)行成分調(diào)控，制備出符合稀土鋼生產(chǎn)過(guò)程應(yīng)用的稀土鐵合金產(chǎn)品。該制備過(guò)程解決了非自耗陰極電解技術(shù)、雜質(zhì)元素控制技術(shù)、合金中組元偏析控制技術(shù)。制備的稀土鐵合金稀土含量能夠控制在±1%以內(nèi)，硫、氧等雜質(zhì)元素含量低。

目前，包頭稀土研究院開(kāi)發(fā)出三大類40余種鐵合金產(chǎn)品、受理發(fā)明專利12項(xiàng)、制定行業(yè)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng)，建成了年產(chǎn)1200噸稀土鐵合金產(chǎn)業(yè)化示范線。

在包鋼、北方重工、中國(guó)一重、中原特鋼、共享鑄鋼、南京鋼鐵等院校企業(yè)得到使用?？梢詫?shí)現(xiàn)稀土鋼十五爐次連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，鋼中稀土收率均在50%以上，在鑄鐵中加入稀土鐵合金，抗拉強(qiáng)度可以提高40%以上、抗壓能力提高80%以上，該產(chǎn)品受到瑞士等國(guó)外客戶的青睞。

如今，利用稀土鐵合金生產(chǎn)的不同牌號(hào)稀土鋼正在大型風(fēng)機(jī)、機(jī)殼機(jī)蓋、高鐵軌道、北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)等重要領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

稀土鐵合金被評(píng)為2020年內(nèi)蒙古自治區(qū)新材料首批次產(chǎn)品，稀土鋼用鈰鐵合金制備技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了企業(yè)內(nèi)部成果轉(zhuǎn)化。

未來(lái)，國(guó)家各個(gè)層級(jí)的發(fā)展規(guī)劃，多次提到發(fā)展先進(jìn)鋼鐵材料，尤其稀土鋼。所以稀土鋼發(fā)展前景廣闊，這樣稀土鐵合金的未來(lái)也會(huì)一片光明。