走向稀土大国的创新之路——包钢稀土一厂的复产与扩建(1964—1977)

霍知节

(海南师范大学，海口 570100)

1 引言

包钢稀土一厂(下简称“一厂”)是我国稀土合金生产和稀土工业的开端，1958—1963年为初建阶段，先后建成稀土合金试验厂和稀土选矿试验厂；1964—1977年为恢复、扩建及发展阶段，建设项目有“704- 65”工程及配套工程、硅铁原料配套工程及合金破碎间工程。初建期亦是一厂自主研发的试生产阶段，主要产品稀土硅铁合金，用作生产军工钢的添加剂，效果虽良好，但因技术瓶颈而停产。国家科委、经委召集全国14个部的140多个单位，1963年举办“4·15”会议，“打了一场包头矿(白云鄂博矿)综合利用的群众性大会战”[1]。在包头冶金研究所(下简称“包冶所”)带动下，与一厂共同研发稀土合金许多新工艺、新品种，在一厂扩大试验并转入工业生产。该厂是怎样恢复生产并进入扩建发展阶段，如何进行生产技术创新？有哪些创新产品问世，又产生了哪些影响？即为文章重点探求的内容。

2 国家科技政策下的复产及创新

2.1 国家科技政策的引领

1964年3月，“包头稀土铁矿资源综合利用”列入国家“1963—1972年科学技术发展规划”。4月9日，国务院副总理邓小平、北京市长彭真等，在内蒙古自治区政府主席乌兰夫陪同下视察了包钢，11日登上白云鄂博矿山顶(图1(1)包头稀土钢铁公司厂档案馆提供，样片登记卡底片号：无。)。邓小平同志听取了白云鄂博铁矿汇报后指示：“白云鄂博是座宝山，我们要很好地开发利用。我们要搞钢铁，也要搞稀土，要综合利用宝贵的矿山资源。”([2]，页20—21)确定了白云鄂博发展稀土的方针。1965年3月，国家科委、经委将“包头钢铁基地资源综合利用”列入全国31项技术革命项目。4月15—24日，国家科委和经委、冶金部在包头联合召开了“包头矿综合利用和稀土应用工作会议”(第二次“4·15”会议)，确定开发白云鄂博矿要贯彻“以铁为主，综合利用”的方针，要求集中优势兵力，打好科研工作的5个“歼灭战”(2)解决五个问题：一是做好地质工作，搞清稀有、稀土资源的储量及分布情况，这是贯彻综合利用方针的前提条件；二是综合选矿；三是多流程、多品种的提取冶炼；四是稀土、铌的应用；五是包头矿工业生产的防护。，以尽快闯过科研关，使白云鄂博矿综合利用迅速走上工业化的道路。同年12月8—14日，内蒙古自治区科委、经委在包头召开“全区稀土应用和推广会议”，全面贯彻落实“4·15”会议精神，进一步在全区把稀土应用工作广泛地开展起来([2]，页22)。来自国家上层的正确决策极大地调动和鼓舞了包钢广大建设者的热情，稀土科研工作者奋起攻关，一厂开始恢复生产并进入扩建及技术创新阶段。

图1 邓小平视察白云鄂博矿山

2.2 恢复生产及科技创新

1963年，一厂改称“冶金工业部包头冶金研究所合金试验厂”，包冶所是其上级部门和技术研发机构，其科研创新成果直接决定着一厂的生产项目及技术水平。国家科委和冶金部指示，要尽快满足国防和民用对稀土合金品种的迫切需要。1964年恢复生产后，包冶所第三研究室与一厂技术组，为稳定和提高稀土合金的质量、产品标准化、降低成本而进行联合技术攻关，即稀土硅铁合金(1#合金)“歼灭战”，生产出的350吨合金很快销售一空，为全国提供试验和生产稀土钢、稀土铸铁之用([4]，页9)。此外，据1965年包冶所的《稀土中间合金多品种歼灭战工作总结》，取得三项科研成果：

(1)试制成功5个新品种，即低钛稀土合金、高稀土合金、镁稀土合金、铝稀土合金、高钙稀土合金，其中已有3个品种转入工业生产。(2)精矿可以直接入炉。(3)精矿炼得的产品合金粉化严重。正在开展防合金粉化的研究实验工作。([2]，页22)

一厂试制成功投入实际生产的3个新产品：稀土低钛合金即2#合金(RE 20%—25%，Ti 2%)；稀土高钙合金即3#合金(RE 20%—25%，Ca 5%)；稀土硅铁镁合金即4#合金(RE 17%—20%，Mg7%—12%)，其中4#合金因广泛用于球墨铸铁而一直大量生产([5]，页207)。包冶所给一厂下达年度生产任务，稀土合金600吨([6]，页18)，1965年实际产量达到645吨([4]，页9)。从数据上分析(表1)，该厂超额完成任务，达到建厂以来的最好水平。一厂在包冶所技术创新带动下，新品种增加、生产效益显著提升，生产及科研进入新的发展阶段。

表1 包钢稀土一厂历年主要技术经济指标一览表

数据来源：包钢稀土一厂档案馆.包钢稀土一厂简志[B].稀土一厂厂志.1987:无页码.包头钢铁公司档案馆，档案号49- 1- 149．

一厂以高炉渣硅热法制备稀土硅铁合金科技成果获1965年国家发明奖([8]，页100)。该成果比苏联早6年，比美国早9年，属世界首创。包冶所将上述稀土硅铁系列合金研究成果汇总整理后，提交了《关于稀土镁合金工业性试验总结》《稀土硅钙合金试验总结》《高稀土硅铁合金的半工业性试验总结》和《稀土铝合金的试验》等多篇技术报告，足见当时我国的稀土硅铁合金科研理论及生产技术均处于世界领先水平。

3 “硬件”建设及原料创新

3.1 “704- 65”及配套工程

随着稀土合金在冶金、机械铸业的推广及民用市场的逐步打开，需求量猛增，供不应求。加之第二次“4·15”会议提出“扩大稀土合金的品种，提高合金产量”[7]，1965年冶金部下发了(65)冶设字第2027号文件和(65)冶科字第2282号文件，决定扩建一厂，达到年产稀土合金7000—8000吨的能力，即“704- 65”工程。具体包括([9]，页187—188)：

1.将合金试验厂反射炉车间厂房延长70米，在24米跨内建设2台5吨电弧炉(3)冶炼车间2#、3#电炉，试验车间挪至冶炼车间的5t炉即1#炉，后建不可倾动的为4#炉没过几年拆除，这台5t炉型号ДC- 5M(苏制式)。据王立夫先生解释，2018- 8- 9。王立夫：生于1946年11月，1970年毕业于北京钢院(现北京科技大学)冶金专业，1970—2006年在包钢稀土一厂工作，先后担任过炉长、车间主任、科长、副总工程师等，曾荣获国家专利两项，环保部优秀论文证书。；

2.将厂内原有的C- 5型电炉搬迁到反射炉车间；

3.在C- 5型电炉原有的位置上建设1座0.5吨小电炉，供试验使用。

1965年4月开工新建两台5吨电弧炉，1966年3月竣工8月投产。1966年产铁合金2886吨([5]，页11)(表1)，从此一厂被列为正式生产厂。C- 5型电炉型搬迁工程，1968年9月完成，HGM- 0.5型电弧炉1969年建成。“704- 65”工程前后4年完成，总投资为86万元。该工程投产后，生产能力大幅提高。为满足冶炼合金所需的白灰量，1968年5月新建Ф2.3m×19m混料式石灰窑两座，每座日产能力40吨，建设投资15万元；1969年在2号电炉北侧，自行设计建造1台5吨固定式电弧炉，投资14万元(1973年报废拆除)；1970年完成冶炼车间稀土富渣高道及渣料槽工程，完善了冶炼车间两条原料供给线，可贮料80吨，投资43万元[10]；以上为三项配套工程建设。

综上所述，1965—1970年间，“704- 65”及配套工程顺利完工。一厂新建生产设备电弧炉及配套设施白灰窑等，极大地提升了一厂的“硬件”生产能力，只是在生产技术尤其是原料及还原剂等“软件”方面亟需创新。

3.2 改渣换料——开辟“二流程”

一厂自1959年生产稀土硅铁合金以来，都以包钢高炉渣(含稀土氧化物6—8%)为原料，产品的稀土品位仅为17—25%，钛含量2—4%([7]，页37)。随着科技的发展，高炉渣为原料生产的产品已完全不能满足用户的新需求。此外，冶炼指标差，如生产每吨合金渣耗8—10吨，稀土收率仅为40%左右，不仅产量和生产效率低，且产品价格昂贵，直接影响冶金和民用，为此迫切需要解决高品位稀土原料([9]，页100)，故改变高炉渣更换原料即“改渣换料”的技术创新势在必行。

1964—1965年间，包冶所与一厂积极进行技术攻关与科研合作，在5吨电炉上进行了白云鄂博中贫矿脱铁、脱磷制取稀土富渣，用以冶炼稀土硅铁合金的试验。其中90%以上稀土富集在炉渣中，稀土品位10—15%([2]，页22)。但由于电炉成本高又不宜大规模生产，所以还是严重制约着稀土硅铁合金的生产发展。

1966年，包冶所技术科研人员经刻苦钻研后提出技术创新思路，打破了中贫铁矿入高炉中不能顺行和易发生爆炸的观点([11]，页235)，直接采用中贫矿(主要组分见表2)不经选矿，直接入高炉，脱铁、脱磷、除铌后得稀土富渣(成份和结构见表3)和高磷含铌生铁，将富渣用于冶炼稀土合金。换言之，中贫矿在高炉中脱铁脱磷后，稀土渣冶炼稀土合金，从铁水中回收铌、磷、锰等元素并已生产出铌铁、磷铁、锰铁，这一综合利用工艺流程简称“二流程”([3]，页100；[12]，页38)。其中，技术创新有三点：一生产原料不经选矿工艺流程直接入炉，省时省力，实现原料利用最大化；二采用生产设备为高炉而非电炉，扩大生产规模和提高生产效率；三稀土和铌的回收率提高。

表2 中贫矿主要组分的平均含量([13]，页264)

表3 稀土富渣的成分[13]

图2 高炉生产稀土富渣的工艺流程示意图[7]

中贫铁矿的稀土元素是以氟碳铈矿和独居石的形式存在，矿石中稀土含量直接决定了富渣中的稀土含量。在高炉冶炼的过程中，铌和磷进入铁中，而稀土矿物分解后以铈钙硅石形态进入渣相(富渣矿相组成见表4)，这样就实现了稀土的分离和富集，稀土富渣制备工艺流程如图2(4)高炉生产稀土富渣的工艺流程示意图中“炼铁高炉渣”应改为中贫矿(白云矿)，当初生产时配加部分高炉渣，后改为以中贫矿为主。王立夫先生解释2018- 8- 9。：

上图中经筛分流程进入高炉中原料的具体组成及粒度要求见表5，炉中加入焦炭充分还原铌、锰、钛进入铁，石灰石不仅助熔且益于稀土提炼，还可使炉渣的全碱度(CaO/SiO2)达到2，提高炉渣的流动性，减少了风口、渣口破损。因炉渣含氟高(F>10%)，炉底和炉衬均以碳砖砌筑且炉腹用冷却壁水冷，以增强炉衬抗侵蚀性。一般大高炉为保证铁产量都采用人造富矿，渣中已基本不含稀土[13]。故中贫矿炼制稀土富渣选择小高炉，通常生产中使用80或55立方米的高炉。包冶所、一厂、包钢设计院共同合作，在该所0.4立方米高炉和上海铁合金厂15.8立方米高炉试验基础上，在包钢稀土二厂55立方米高炉上进行中贫矿脱铁、脱磷试验，日产稀土富渣(稀土氧化物≧12%)100吨([12]，页37—38)，从而保证了一厂正常生产。

表4 稀土富渣矿相组成[13]

表5 高炉原料的组成与粒度[11]

高炉冶炼中贫矿制备稀土富渣的工艺为我国独创，由于富渣的稀土含量比高炉渣高2～3倍，1967年3月，冶金部和内蒙古冶金厅决定包头市东风钢铁厂(图3)用80立方米高炉定点生产稀土富渣(图4)。该渣中稀土氧化物>12%，氧化锰<2%，碱度>1，年产稀土富渣20671吨([9]，页100)。为一厂和其他稀土合金厂提供了绝大部分原料，使国内稀土硅铁合金增产至万吨以上。一厂全年累计生产合金5975吨，产品成本由1964年的4800元/吨降到2600元/吨([6]，页210)。显见，一厂改渣换料后，生产效率、经济效益显著提升，更重要是改善了生产高品位稀土合金的原料条件，使产品的结构发生了较大变化，且增加了新品种，使我国稀土合金的生产步入新阶段。

图3 东风钢钢铁厂之夜[14]

图4 生产稀土富渣的二号高炉正在进行渣铁分离

4 稀土镁硅铁合金的研发

4.1 低稀土镁硅铁合金(即6#合金)

一厂应湖北省第二汽车制造厂、河南洛阳第一拖拉机制造厂、南京汽车制造厂等单位的要求，自行研发稀土硅铁合金新品种。一厂技术人员卢在漳、刘光银成功研发出低稀土镁硅铁合金(即6#合金)(5)6#合金亦是一厂产品，当时主要是1#和4#(稀土镁合金，RE18%)，为区别4#合金，将RE低于18%的，用户大量需用的，稀土3#、5#、7#的镁合金统称6#合金。其实皆是稀土镁硅铁合金。王立夫先生解释2018- 7- 27。，采用稀土富渣、75硅铁、石灰、金属镁为原料，在5吨电弧炉上大规模生产并推广应用。合金化学成份为RE 5—7%，Mg7—9%，Mg>RE，Si<45%，其余成份与4#合金近似[15]。其冶炼分两步：先生产出相应成分的稀土硅铁合金，后进行炉外配镁(图5(6)包头稀土钢铁公司厂档案馆提供，样片登记卡底片号：000529。图中配镁工艺就是电炉冶炼成稀土硅铁冲配镁锭。王立夫先生解释2018- 7- 28。、图6(7)包头稀土钢铁公司厂档案馆提供，样片登记卡底片号：004778。图为中频炉熔配镁合金，把稀土、镁、硅铁、铁屑废钢同时加入中频炉熔配而成。王立夫先生解释2018- 7- 28。)([12]，页317)。

炉外配镁最具技术含量，常用两种方法：冲镁法和压镁法。冲镁法用合金液将镁冲化后铸锭；压镁法将镁锭压入合金液熔化后铸锭，此法镁的烧损率低且合金中氧化镁夹杂少。配镁合金的温度很关键，1250～1280℃为最佳，既使镁锭全部熔化，又确保配镁后合金有良好的流动性，同时镁的烧损率也降到最低。不可超过1300℃，因合金温度愈高，镁烧损率愈大。此外，配镁合金中Fe的含量也很关键，合金含铁愈高，镁烧损率愈大。因Mg与Fe不互溶，若Fe含量高则合金中游离Si优先与Fe结合形成FeSi或FeSi2，就无充足的游离Si与Mg结合生成MgSi，则Mg不能压入合金气化而烧损大。再有，配镁合金量也很关键，通常不少于1500kg，因合金量愈多热容量愈大，配镁后合金的温差少，配镁前的合金温度可在低线，镁的烧损率低。配镁量可按合金含镁范围的中间值计算[13]：

式中：m—镁锭量，kg；Mg—合金含量镁的中间值，%；MgO—镁的纯度，如果纯度大于99%，取MgO=1；q—以纯镁为基数镁的烧损率，%；C—稀土硅铁合金量，kg。

上式中镁的烧损率q是经验数，随配镁的条件改变。一厂生产的低稀土镁硅铁合金占总产量60%以上，由此逐渐延伸形成了完整的稀土镁硅铁系列合金，主要作为球化剂用于我国球铁生产，对球铁工业的发展起到了巨大的推动作用。

1967年8月10日，冶金部将一厂划归包钢领导，1968年正式并入改称包钢七○四厂。1969年9月又改称包钢有色一厂，年产稀土合金4635吨，上缴利润59.24万元(见表6)。1970年稀土合金年产量已达8568吨，创历史最高，总产值达1963.89万元，上缴利润208.7万元[4]。由上分析可知，随着一厂装备建设、冶炼工艺不断完善，生产和管理水平的稳步提升，保证了产品质量、产量和效益不断提高。尤其改渣换料后，生产效益在逐步好转。尽管时处文革且一厂的领导权屡有变更，厂名也在变换，对企业的生产和科研有很大干扰和影响，但一厂研制成功低稀土镁硅铁合金，科技创新还是在积极推动着生产发展。

表6 包钢稀土一厂历年主要技术经济指标一览表

续表6

数据来源：包钢稀土一厂档案馆.包钢稀土一厂简志[B].稀土一厂厂志.1987:无页码.包头钢铁公司档案馆，档案号49- 1- 149．

图5 5吨电弧炉出合金后兑镁[17]

图6 稀土一厂镁合金兑镁[18]

4.2 低稀土镁硅铁合金(M6合金(8)所谓M6合金是一厂在1965—1975年期间，对应自己产品排队的排号，没用几年，搞企标一行标，最后归入国标，M6就已不用了。)

一厂在生产低稀土镁硅铁合金过程中，因镁金属价格高，为节约金属镁，努力寻求无镁或低镁的新型球化剂。1971年，一厂采用硅一步法以烧结白云石(CaCO3·MgCO3)、稀土富渣、75硅铁、石灰为原料，在0.5吨电弧炉上冶炼低稀土镁硅铁合金。其优点是以白云石为镁的原料，这在镁金属短缺的情况下更有特殊的意义([12]，页318)。由一厂技术员卢在漳、刘光银研发并取得了初步成效，卢在漳为之命名，国内称为M6合金。M6合金经郑州机械研究所、无锡柴油机厂等单位试用，认可作球化剂、变质剂、孕育剂，这也是一厂首次不用金属镁制取该合金的成功尝试。新品种成功研发，年产稀土合金6142吨，完成工业总产值1436万吨，上缴利润84.9万元([5]，页11)(见表6)。但一厂生产建设各项指标较上一年(1970年)有所下滑，主要是“文革”大环境对生产及管理的影响所致。

4.3 低稀土镁硅合金再创新

稀土球墨铸铁不断推广，低稀土镁合金需用量增加，镁合金才得以扩大产量。1973年8月，稀土一厂利用简易400千伏安矿热炉(图8)，进行了炭热法直接生产低稀土镁硅铁合金的试验。以焦炭为还原剂，稀土富渣、硅石、钢屑为原料(图9)，再进行炉外配镁，制得低稀土镁硅合金，其成分如下表所示。

表7 低稀土镁硅合金组成表[15]

该合金生产工艺流程如下图：

图7 矿热炉生产低稀土硅铁镁合金的工艺流程示意图[7]

图8 稀土一厂的矿热炉(9)包头稀土钢铁公司厂档案馆提供，样片登记卡底片号：003611。

图9 稀土一厂冶炼车间上料(10)包头稀土钢铁公司厂档案馆提供，样片登记卡底片号：002281。

400千伏安矿热炉炭热法冶炼稀土合金与硅热法相比，省去单独生产硅铁合金工艺流程，其冶炼中产生FeSi主要阶段的反应为[11]：

Fe+SiC=FeSi+C C+SiO2=SiO↑+CO↑

此外，该工艺的主要经济技术指标(见表8)，在当时完全可与硅热法生产相媲美。不仅减少能耗、降低成本属创新之举，开辟FeSi生产的新途径更拓宽了合金的生产工艺。此工艺先后被大同铁合金厂、安徽省蚌埠铁合金厂等8家单位所采用。该科技成果由一厂技术人员卢在漳、段尚元完成，1977年10月获得包钢科技成果奖。

尽管一厂在生产技术上不断创新，毕竟时处“文革”，合金生产及经济效益极不稳定。当时生产管理差，产量时高时低，产品质量也不尽人意，给用户造成很多困难。加之，合金推广应用和科研停滞，造成产品积压资金周转困难的被动局面。将表9中一厂五年生产业绩数据比较分析后，就更显而易见。

表9 包钢稀土一厂历年主要技术经济指标一览表

数据来源：包钢稀土一厂档案馆.包钢稀土一厂简志[B]. 稀土一厂厂志. 1987: 无页码. 包头钢铁公司档案馆， 档案号49- 1- 149．

5 稀土硅铁系列合金的研发及技术创新

5.1 硅铁原料及配套建设

一厂冶炼合金初期，所用硅铁来自吉林铁合金厂，成本造价一直很高。随着钢铁工业的发展对硅铁需求量不断增加，尤其是改渣换料后，3台5吨电弧炉年产能力已达万吨，硅铁年用量增到八千吨仍供不应求。为了满足生产的实际需要，技术改造和工艺创新迫在眉睫。1971年冶金部下达(71)冶钢字第155号文件，决定在一厂建设7座1800千伏安矿热炉，设计规模为75硅铁9600吨，设备总重400吨，总投资600万元([5]，页11)。配套工程有1800千伏安矿热炉车间，硅石原料间，50变电所等。施工期间，一厂经公司批准后自行设计新建一座合金破碎车间，属技术改造项目。

如上所述，一厂自行设计建设硅铁原料配套生产工程，主要为解决生产中的现实困难，进行技术创新和工艺突破，工程建设就是生产设备和生产工艺的延伸，为生产技术创新铺路架桥。一厂生产硅铁就是自给自足解决生产原料的实际问题。

5.2 首产硅铁

图10 矿热炉生产硅铁工艺流程图示[7]

1975年7月1日，一厂硅铁车间1800千伏安矿热炉部分投产，在矿热炉中电能加热炉料，由碳还原硅石中的硅，硅与铁结合成硅铁，年产硅铁138.859吨(表10)，结束了包钢不能生产硅铁的历史。其生产工艺流程如图：

据表10中一厂年产量、利润等数据分析，1975—1977这三年间，一厂稀土、硅铁合金年产量、总产值、利润都在逐年上升，经济效益在不断好转，主要原因是：首先，1975年国家召开了“全国稀土推广应用会议”(即“8·25”会议)，会议重申了白云鄂博资源“以铁为主，综合利用”的方针，并成立了“全国稀土推广应用领导小组”，制订了五年和十年规划，推动了稀土科研、生产和推广应用工作；其次，1976年粉碎了“四人帮”，一厂生产管理逐步恢复正常；更重要的是，由于硅铁实现自产，大幅降低了生产成本，促进了新产品的不断研发。

表10 包钢稀土一厂历年主要技术经济指标一览表

数据来源：包钢稀土一厂档案馆. 包钢稀土一厂简志[B]. 稀土一厂厂志. 1987: 无页码. 包头钢铁公司档案馆， 档案号49- 1- 149．

5.3 稀土钙镁铁合金的研发

1977年下半年，一厂应第一机械工业部稀土推广应用办公室的要求，采用稀土炉渣、石灰、75硅铁、金属镁为原料，在0.5吨电弧炉上研制成功稀土钙镁硅铁合金。其化学成分为：RE 13—15%，Mg 3—5%，Si 46—48%，Fe 18—21%，Mn<2%，Ti<12%[7]。经广东省湛江农机厂应用后，认为不仅可做球化剂，还可做铸铁的蠕化剂。该科技项目由一厂技术员卢在漳完成，他撰写的《稀土钙镁合金的研制及其应用》技术报告刊发于《包头科技》，1980年获包头市科技成果奖。

5.4 强化还原技术的创新

“搅拌”技术在冶金技术中称为“强化还原技术”，文中仍用“搅拌”代指。搅拌在稀土合金冶炼中有着非常特殊和重要的作用，搅拌可使还原剂硅铁与被还原物质稀土熔渣充分接触，扩大接触面，增加反应物质的碰撞和生成物离开机会，强化反应，减少冶炼时间[11]。简言之，提高反应速度、效率、有价元素收得率。

图11 搅拌与合金中各元素的变化[13]

在稀土合金生产实践中，搅拌的温度很关键要恰到好处，通常在较低的还原温度(1250—1300℃)，搅拌对反应的作用并不明显；在适中的还原温度(1300—1350℃)，对炉液进行强力搅拌，能够起到强化冶炼过程的作用。搅拌的时间节点也很关键，要恰逢其时，炉料基本熔化后加入硅铁约30分钟，在硅铁熔化的过程中反应速度是相当快的，如图11所示。在此期间稀土含量几乎接近出炉合金品位的一半，合金中钙速增加后，因其参与还原稀土氧化物的反应量锐减(图11)。搅拌要逐步加强，尤其是还原期的最后时间内，更需多次搅拌，稀土含量才能达到出炉合金品位的另一半。搅拌的力度更是关键要恰逢其量，以空气搅拌为例，在冶炼过程中炉温偏低时风量可开得较大，反之则风量较小。量的临界值：达到熔体沸腾但不跑炉(外溢)，搅拌可使反应快速达到平衡。时间控制量：8—12分钟。若平衡后仍继续搅拌，合金中稀土品位就会降低。过犹不及的原因是：搅拌过度增加了合金暴露在空气中的机会，反而使硅、稀土等元素氧化，即过搅Si浓度会降低，SiO2浓度则增加；一定的温度下平衡常数为定值，故Si浓度降低必致使熔体中RE的浓度降低，而REXOY的浓度上升，最终造成稀土回收率降低，特别是碱度不高时，合金中稀土含量会降得更快，所以一定要掌握好搅拌的时间和次数。

一厂电弧炉生产稀土硅铁合金初期，车间工人的搅拌操作劳动强度非常大。以1966年的生产实际情况为例，每炉装7—8吨料，全部人工用铁锹由炉门加入，要求工人扔锹的技术要高，以减少推料次数(指将未熔料推于炉心并破碎大块凝固炉料加以搅拌)。在冶炼合金的还原期，需5—6个工人用30公斤重的长柄铁耙，齐力且快速在炉中往返搅动，直到熔体沸腾。每炉需要5—8个铁耙，每次搅动约15—20分钟，这就是“人工拖耙子搅拌”。由于劳动强度非常大，技术含量高，炉前工每班编制12人，而且班前后都需开会布置和总结现场工作。1967年8月，一厂将人工拌料进行技术创新。在反射炉试炼合金过程中，采用“蒸汽吹料”新技术，用蒸汽将堆在炉膛中的炉料吹散开助熔，生产效率显著提高。于是在5吨电弧炉冶炼稀土硅铁合金还原期也借鉴蒸汽搅拌，扩大和加速炉料界面的还原反应，减轻了冶炼操作的劳动强度。在生产实践中的弊端是蒸汽易冷凝为水，有时会发生小爆炸。此外，通蒸汽的胶管因长期受热会变质，与铁管接头处易破裂。再有，高温蒸汽还易烫伤操作工人。尽管如此，因省力，仍小心谨慎地使用，但在技术上是急需改进的。此后，经不断技术攻关，直至1971年，采用压缩空气代替了蒸汽。压缩空气搅拌技术不仅避免了小爆炸和烫伤事故，更是稀土合金生产工艺的重大创新。(1991年使用氮气取代压缩空气，成为搅拌操作工艺上的第三次技术改进。)

6 结语

上世纪60年代，包钢稀土一厂在“以铁为主，综合利用”的科技政策指导下加快建设，包头冶金研究所率先打响“稀土硅铁合金歼灭战”，引领稀土一厂进行技术创新，研发新品种，经济效益猛增，科研、生产生龙活虎，别开生面。但继之而来的“文革”改变了这一发展势头。这段历史的经验和教训值得深入总结。

60年前，一厂扩建不仅注重“硬件”设施，而且注重稀土合金技术的自主研发；不局限于试制稀土合金新品种，更有生产原料大胆的更新——精料入炉，技术创新重点在设计新工艺、制造新品种。自力更生扩建石灰窑，打破传统思维模式，“改渣换料”，开启生产稀土富渣的新时代，建成还原剂硅铁生产线并扩大产量，不断实现技术创新和工艺突破，解决了生产中出现的一个又一个难题。所以说，技术创新、更新生产原料是一个工厂兴衰的命脉。当然，为市场、为订单而改进技术同样重要，为客户的实际需求将原料推陈出新，也推动了产品的更新换代。一厂的稀土镁硅合金产量大增，得力于铸造球墨铸铁产量的增长，得到了用户的好评。任何优秀的产品都是升级换代的成果，在产品不断的更新中造就技术创新的辉煌。

从当年国际稀土产业的技术水平来看，包钢稀土一厂已经跻身世界前列。由于稀土资源稀缺，当时许多重大应用(特别是军事应用)尚未有足够认识，稀土生产尚处于起步阶段，世界各国并未形成产业规范，普及应用不够。包钢工程师和广大工人以他们的创新精神，依据自己仅有的条件，发挥科学精神，以打硬仗的姿态，土法上马，土洋并举，闯出了一条颇有成效的稀土之路。

概言之，包钢稀土一厂从无到有、从小到大的成长历程，就是企业技术创新的艰辛发展史。正是由于技术的不断创新，稀土合金成本远低于国外，不仅满足了国内钢铁生产及军民的需要，更受到国外用户的欢迎。上世纪60年代后期出口越南、美国，70—80年代在欧美、日本最受青睐。改革开放后，国内外市场对稀土合金产品标准要求更高、种类更多、需求更大。据报道，美国唯一稀土企业MP材料公司CEO迈克尔·罗森塔尔今年8月下旬在台湾说：“目前我们的产品只是稀土‘矿’，还没有办法分离成稀土元素。我们九成以上的稀土矿都要送到中国大陆加工……”而一厂在1964—1977年间恢复生产和扩建开创了全新局面，为包钢进入稀土生产黄金期奠定了基础，更为我国走向稀土大国迈出了坚实的一步。

致 谢本文的生产工艺及技术细节得到包钢稀土一厂副总工程师王立夫先生的热心指导和帮助，特此致谢!