稀土电解厂的设计及实践

前言Preface 混合稀土金属（RE）是由两个以上稀土元素组成的合金。如有的RE中含有La、Ce、Pr和Nd,有的RE中含有La、Ce、Pr。由于这两种混合稀土合金均有良好的特性,故在工业生产中得到了广泛应用。如用RE作为钢的净化剂（制成稀土钢）;在有色金属生产中用作添加剂（制成RE-Al,RE-Cu等合金）;RE与Fe可以生成稀土发火合金（用于制造打火石）;     

稀土电解厂的设计及生产实践

1、前言 混合稀土金属（RE）是由两个以上的稀土元素组成的合金。如RE中含有La、Ce、Pr和Nd，或RE中含有La、Ce和Pr。因这两者均具有良好的特性，故在工业应用中获得了较好的用途。如RE作为钢的净化剂（制成稀土处理钢）。在有色金属中为添加剂（如RE-Al，RE-Cu等合金）。RE-Fe生成稀土发火合金（大量用于制造打火石）。电热合金的加入物（如RE-Fe-Cr-Al合金用于电热丝）。     

稀土合金在钢中加入方法的综述

稀土合金采用何种加入方法对于生产稀土钢来讲是极为重要的,因为稀土元素能否与钢液充分作用是发挥稀土在钢中作用的关键因素。目前国内外采用稀土合金加入方法甚多,其中有稀土合金块的炉内加入法和钢包加入法,稀土金属丝的喂入法,稀土金属棒在锭模的吊挂法,稀土合金粉在钢包喷射法等等,各种加入方法各有特点,应因地制宜充分加以利用,以求获得最佳性能的稀土钢。     

稀土对连铸10MnNbRE钢中夹杂物的影响

本文研究了在连铸结晶器内加入混合稀土金属丝,控制钢中夹杂物形态和特性的作用规律。采用这种稀土加入方法能明显改善钢的综合机械性能,尤其是低温冲击韧性和弯曲塑性。稀土元素与钢中氧、硫作用生成稀土夹物,消除了沿轧制方向延伸的硫化锰夹杂的有害影响。在大型连铸板坯中稀土加入量以RE/S=1.8～2.5为宜,稀土添加量过多,将会产生夹杂物聚集,使钢的性能下降。     

Ca—RE复合处理对钢疲劳性能的影响

Ca-RE复合处理工艺,是将微量Si—Ca合金粒连续加入中心注管漏斗内,对浇注钢流进行钙处理;同时采用钢锭模内吊挂稀土棒的加入方法.使钢液在模内上升过程的石墨渣保护下,又连续均匀地进行稀土处理。此工艺不仅减少氧对稀土金属的氧化损失.有利于稀土的微合金化作用;还能发挥钙和稀土元素对非金属夹杂物的复合变质作用,其形态控制比单用RE处理更加完善,使钢的疲劳性能得到明显提高。     

稀土-Cr-V联合掺杂对WC-Co合金中液相出现温度的影响

以采用相同的WC、Co原料与相同的湿磨工艺制备的WC-11Co混合料为参比对象,研究了RE(混合稀土)-Cr-V联合掺杂与La2O3-Cr-V联合掺杂对WC-11Co合金中液相出现温度的影响。合金中液相出现温度采用差示扫描量热法(DSC)与热重法(TG)确定。结果表明,无论以RE-Co预合金形式,还是以稀土氧化物形式加入稀土,稀土-Cr-V联合掺杂的WC-Co合金中液相集中出现温度(共晶温度)仅受Cr-V的影响。Cr-V联合掺杂可使WC-Co合金中液相集中出现温度由1 374.8℃降低至1 328.1～1 328.9℃。尽管RE-Co合金体系在较低的温度下就可出现液相,由于RE与Co之间只形成金属间化合物,不形成固溶体,RE-Co预合金掺杂不会降低合金中液相集中出现温度。     

稀土对Al-Mg-Si合金热变形性能的影响

本文模拟挤压过程采用热扭转试验方法,研究了混合轻稀土(～0.16%)对Al-Mg-Si合金(6063)热变性能的影响规律及其机制。结果表明,在440℃～560℃范围内,稀土能显著提高6063合金的热塑性;加稀土的6063合金不经均匀化退火,其热塑性就与均匀化6063合金的热塑性相当;从热加工角度考虑,取消6063RE合金的均匀化退火工序是可行的。实验还表明,在一定的加热条件下,稀土的加入将降低热变形抗力。     

稀土元素对RE528模具钢组织和性能的影响

研究了在RE528热作模具钢中加入不同含量稀土后,对组织、强度、硬度、冲击韧性和塑性的影响。结果表明:稀土的加入改变了硫化物夹杂物的形态,改善了钢中共晶碳化物的偏析程度,细化了晶粒,改善了钢液纯净度,提高了RE528钢的综合力学性能。     

稀土在09CuPTi(RE)钢中的作用机理

为研究稀土在09CuPTi(RE)钢中的作用机理,首先需研究稀土分别与铜、磷,钛的相互作用。本文用固体电解质电池定氧、低温无水电解及等离子发射光谱等测试手段,研究了Fe-Cu-Ce,Fe-P-Ce,Fe-Ti-Ce溶液体系在1600℃平衡时溶质元素的相互作用规律。得到1600℃铁液中铈分别与铜、磷、钛相互作用系数e_(Ce)~(Cu)、e_(Ce)~P、e_(Ce)~(Ti);观察到铈不与铜、磷、钛生成金属间化合物,而与微量氧、硫生成Ce_2O_2S型化合物;得到1600℃时反应Ce_2O_2S=2[O]+2[Ce]+[S]的平衡常数K。用金相和岩相显微镜、扫描电镜、电子探针及X射线衍射等方法研究了稀土对09CuPTi(RE)钢的脱氧、脱硫作用、对夹杂物球化变性作用、提高力学性能的机理、以及稀土在该钢中的固溶量,并通过室内加速腐蚀试验研究了09CuPTi(RE)钢的耐大气腐蚀机理,得到了稀土在09CuPTi(RE)钢中的作用机理。     

D08RE热轧深冲钢的试验研究

本文总结D08RE热轧汽车深冲薄板添加稀土改善深冲性能的试验过程。试验结果表明:钢包吹氩插入法加稀土操作简便,稀土夹杂球化率高。D08RE钢成形性良好,力学性能稳定。负载疲劳寿命达到同类产品先进水平。以形变硬化指数(n)值,塑性应变比(r) 值和面内各向异性(△r)值,探讨稀土元素对D08RE钢深冲性能的影响,经用户实际使用后认为,D08RE钢能较好地满足我国汽车工业生产的要求。     

钢中(RE)OF夹杂物生成热力学计算

国内外钢中稀土夹杂物的鉴定中,至今尚未发现(RE)OF型夹杂物。我们在高氟炉渣冶炼含稀土的合金时,发现了一种深灰色、形状不规则的稀土夹杂物(见图1);暗场透粉红色,偏光下呈现红色,强异性。电子探针分析,含有稀土、氧和氟。X-射线衍射分析,出现接近四方晶系LaOF的衍射     

稀土在09CuPTi（RE）钢中的作用机理

为研究稀土在09CuPTi(RE)钢中的作用机理,首先需要研究稀土分别与铜、磷、钛的相互作用。本文用固体电解质电池定氧、低温无水电解及等离子发射光谱等测试手段,研究了Fe—Cu—Ce,Fe—P—Ce,Fe—Ti—Ce,溶液体系在1600℃平衡时溶质元素的相互作用规律。得到1600℃铁液中铈分别与铜、磷、钛相互作用系数e_(ce)~p、e_(ce)~(Ti);观察到铈不与铜、磷、钛生成金属间化合物,而与微量氧、硫生成Ce_2O_2S型化合物;得到1000℃时反应Ce_2O_2S=2[O]+2[Ce]+[S]的平衡常数K。用金相和岩相显微镜、扫描电镜、电子探针及X射线衍射等方法研究了稀土对09CuPTi(RE)钢的脱氧、脱硫作用、对夹杂物球化变性作用、提高力学性能的机理、以及稀土在该钢中的固溶量,并通过室内加速腐蚀试验研究了09CuPTi(RE)钢的耐大气腐蚀机理,得到了稀土在09CuPTi(RE)钢中的作用机理。     

稀土元素在09CuPTiRE钢板中的作用

研究了不同稀土、硫含量耐大气腐蚀钢09CuPTiRE热轧板的夹杂物特征和性能.研究发现,在耐腐蚀钢中,稀土的加入可使硫化物明显改性,改善钢的低温冲击韧性.当钢中稀土硫比RE/S=1.1时,钢的强度、屈强比及低温冲击韧性等性能最佳.     

稀土在ZG20RE铸钢渣罐中的应用试验研究

本文首先通过生产条件下加与不加稀土ZG20(RE)铸钢渣罐对比试验,检验实际生产条件下稀土对ZG20钢金相组织、机械性能,抗氧化和抗热疲劳性能的影响以及两种铸钢渣罐的使用寿命.在此基础上,又在试验条件下用相同成分的钢料加入不同量的稀土,进一步研究稀土对铸造性能和一次凝固结晶组织的影响.试验结果表明,稀土对ZG20钢具有显著脱硫、净化网液、细化晶粒、改善铸造性能、提高冲击韧性和抗氧化、抗热疲劳性能的良好作用,并使ZG20RE铸钢渣罐使用寿命提高30%到一倍,经济效益显著.试验研究又揭示了稀土细化ZG20钢晶粒、改善其铸造性能的机理.     

国外稀土在钢中应用近况

(一)概况国外钢中加稀土的研究搞了多年,经过不断摸索试验,认为稀土有这样那样的效果,但不稳定(这与冶金因素,稀土加入条件等有关),尤其是对于稀土的合金化作用,存在着不同的观点。在以前,巳肯定稀土对合金的高温抗氧化,热塑性等有     

稀土在铸钢轧辊中的应用研究

在70Mn2钢成分基础上添加钇基重稀土和含铈轻稀土合金,冶炼了21炉70Mn2RE钢,浇成轧辊。试验和应用表明加入稀土元素后钢的珠光体层片距离缩小8.1％,常温机械性能改善、高温压缩强度峰值应力提高15％,结果使轧辊耐磨性提高30％,从而降低了轧辊消耗,经济效益显著。     

稀土在ZGCr20RE半热滑轨中的应用研究

本文简述了大型推钢式加热炉用滑轨的使用条件、技术要求和国内外及我厂有关滑轨材质选择与使用概况;介绍了ZF3G20RE钢的稀土加入量及回收率的方法、稀土对ZG3Cr20耐热钢机械性能、抗氧化性、耐磨性和铸造性及金相组织的影响;报告了稀土对该钢种凝固机理等不同的试验研究成果.介绍厂其试验方法,给出了该钢种不同稀土加入量的热分析曲线、常规凝固单向凝固和定向凝固的结晶组织.据此进一步论述了稀土对该钢种有细化晶粒、改善铸造性能和细化枝晶臂及减小元素偏析的良好作用.本文介绍了包钢使用ZG3Cr20RE耐热钢半热滑轨年经济效益约为200余万元的具体经济分析.     

稀土电渣重熔0Cr_(25)Al_5电热合金的物理化学

文中首先从热力学分析了电渣重熔0C_(25)Al_5时将渣中稀土氧化物还原成稀土进入合金中的可能性,进而从活度、熔体性质及正交试验确定了新的电渣系——稀土渣系的合理组成及相匹配的冶炼工艺条件。实验表明稀土渣是电渣重熔加稀土的一种好方法,它能往0Cr_(25)Al_5中加入约0.02％稀土,该渣还具有较强的去H、O、N脱S、P及去夹杂能力,使合金的清洁度得到提高,进一步提高了0Cr_(25)Al_5合金的质量,使在1350℃的寿命达60小时以上,常温韧性及寿命和伸长率得到了改善。长期的生产实践证明,Fe—Cr—Al电热合金加稀土后能显著提高其质量。但目前一般均采用稀土金属直接加入法,这种方法有不少缺点,如稀土回收率很低,只达7—15％,这对我国宝贵资源的利用极不合理;其次,由于稀土的大量烧损,那些比重大、熔点高的稀土氧化物必然有相当部份以夹杂的形式残留于合金中而弄脏了合金,使稀土钢的低倍组织往往不合格;又由于稀土是一种良好的吸氢物质,生产中加入稀土前一般均未进行予脱氢,因此随同稀土的加入将带入大量氢气,钢丝厂生产中发现浇铸稀土FeCrAl时,有大量气体排出致使金属上涨,降低了金属回收率。为了充分发挥稀土元素的作用,合理利用我国资源,“独立自主、自力更生”地发展我国的稀土钢系统,走自己的利用稀土的道路。本研究在于建立一种适合于电渣重熔的新的稀土加入法——稀土还原加入法。因此建立一个含稀土氧化物的新渣系,弄清稀土渣还原的物理化学过程及结合FeCrAl的冶炼全面考查稀土渣的性能,是这项工作的中心内容。     

3Cr2W8V热作模具钢的稀土合金处理

采用15tEAF冶炼,25tLF精炼,740kg铸锭锻制成Φ110mm的3Cr2W8V钢材。在LF精炼后期,钢中氧含量为29×10^-6,加入0.048%RE合金(%:21~24RE,44Si,3Mn,5Ca,3Ti,余Fe)进行稀土合金处理,稀土元素的回收率为30.78%。检验结果表明,进行稀土处理能够有效地改善3Cr2W8V模具钢共晶碳化物偏析,并显著减少P、Pb、Sn、As、Sb等有害元素在晶界的偏析。     

新技术与成果

接触网导线用铜合金本发明公开了一种铜基合金,其化学成分含有(重量%):Mg0.20—0.45、RE(La Ce)0.05—0.25,余量为Cu和不可避免的杂质。其中RE指总含量为98.5%的混合稀土。采用上述化学组分的合金,精炼