3.稀土元素与耐火材料作用之危喜 由前两节的实验结果可以看出，钢液中之稀土与生产用各种耐火砖以及实验室常用的氧 化铝、电熔氧化镁，氧化锆均有不同程度的反应。显然，后加入的稀土元素也必然会与钢液 中的氧化铝、氧化硅等脱氧产物作用生成稀土夹杂或复合稀土夹杂，〔5、6、7、8)。这些稀 土夹杂的比重均较大，约在5.5~7之间〔9)，形状多为不规则的颗粒状〔6、10)，不易从钢液 中排出，影响钢质。因此，当钢液中氧、硫含量较高、脱氧产物较多时，加稀土不但不能净 化钢液，反而会使钢中夹杂物增多。稀土与钢包、水口、中注管、盪道的耐火材料作用所生 成的稀土反应产物起着衬垫作用，当钢中之脱氧产物、稀土夹杂物流经这些通道时，即会被 粘附，造成水口结瘤、道堵塞。 稀土元素与实验室用氧化物耐火材料的作用也极大地影响了有关实验数据的准确性，如 不同作者实验所测1600℃时，2〔Ce)+3〔0)=Cc20,(固)之溶解度积为1.8×10-°~3× 10-21〔11,12,13,14)。2〔La)+3(0)=La20.(固)之溶解度积为6×10-10~8.4×10-2 〔12,13,15)，这样大的误差除分析准确度较低（一般不能测出铁液中溶解的稀土元素与 氧)等因素外，稀土元素与耐火材料作用也起着重要作用。再如用氧化铝毛细管、镁砖坩 埚、用气泡最大压力法测定含铈铁液之表面张力的实验数据，波动很大〔16)，我们认为这主 要也是由于稀土与耐火材料等的作用。钢中稀土疏化物的物理化学数据的测定也存在同样的 的问题。 三、稀土元素的脱硫作用 钢质量的进一步提高，对硫含量的要求就更为严格。在球墨铸铁生产中，硫是最主要的 有害元素，因此脱硫仍是当今钢铁冶金中重要课题之一。稀土脱硫至今尚研究得不够系统和 充分。由1,2节可知，稀土元素在铁液和熔渣中之挥发量是很小的。稀土之难以加入钢液和 铁液是由于稀土元茶极活泼，轻稀土金属的比重小于铁液的比重，因而加入时易被烧损，因 此在考察稀土的脱氧、脱硫等作用能力时，应首先考察其加入时在钢铁液中之吸收率，但以 往的实验工作多未重视这一问题，常根据加入量来分析问题，.因而难以得出确切的结论。 1.各单一稀土元素在铁液中之吸收率及脱硫率〔17〕 实验是在碳管炉、石墨坩埚中进行的。所用稀土金属除部分的纯度为~95%，其余稀 土金属之纯度均≥99%。稀土是用铁皮作成之钟罩插入熔池的。表3为铸铁中各稀土金属之 吸收率及脱疏率。稀土金属加入铁液后有一熔化、均匀化的过程。在扩散、均匀化的过程 中，稀土金属已开始与铁液中之氧、硫等杂质作用，作用产物会急速上浮〔2)。因此取样时 间过早、过晚均不能代表稀土最初进入铁液之最高含量。本试验在加入稀土並充分搅拌后立 即开始用石英管抽样，在0~2.5分钟内连续抽取四个样，选取四个样中稀土含量较为接近的 最高值作为稀土金属刚加入铁液后实测之最高含量（表3中第5项），由于铸铁中原始氧含 量较少，用真空熔化法实测的氧含量为10~20Ppm。在稀土脱硫过程中氧含量变化不大， 故稀土刚加入铁液时实测之最高含量与该时脱硫所耗之稀土量之和即为稀土元素进入铁液之 总量。此值与稀土金属加入量之比即为表中所列之稀土元素在铁液中之吸收率。表中最后三 纵行列出了两炉的数据，数字下有横道“一”者为另一炉数据。 由表3可见，轻稀土元素铈、鳢、钕、钐的吸收率彼此相近，重稀土元素钇、镝、钆之 吸收率也彼此相近，轻稀士元素之吸收率普追地低于重稀土元素，这主要是因为轻稀土元素 69稀 土元 素与 附火材料作 用 之危 容 由前两 节的实验 结 果可 以看 出 ， 钢 液 中之 稀 土 与生 产用 各种耐 火砖 以 及 实验 室常 用 的氧 化铝 、 电熔 氧化 镁 ， 氧化错 均有不 同程度的反应 。 显然 ， 后 加入的 稀土 元 素 也必 然 会与钢液 中的氧化铝 、 氧化硅 等脱氧 产物作用生 成稀 土 夹 杂 或复合 稀 土 夹 杂 ， 、 、 、 〕 。 这些 稀 土夹 杂的 比重 均较大 ， 约在 之 间 〔 〕 ， 形状多为不规 财的颗 粒状 〔 、 〕 ， 不 易 从钢液 中排 出 ， 影 响 钢质 。 因 此 ， 当钢 液 中氧 、 硫 含量较 高 、 脱氧 产 物较多时 ， 加 稀土不 但不 能净 化钢 液 ， 反而 会使 钢 中夹杂 物增 多 。 稀 土 与钢 包 、 水 口 、 中注 管 、 渴道的耐 火材料作用所生 成的稀 土反应 产 物起 着衬 垫 作用 ， 当钢 中之脱氧 产物 、 稀 土 夹杂 物流经 这 些 通道时 ， 即 会被 粘 附 ， 造 成 水 口 结瘤 、 踢道 堵塞 。 稀土 元 素 与实验室用 氧化物耐火材料的作用 也极大地 影响 了有关实验 数据 的准 确性 ， 如 不 同作者实验 所测 ℃ 时 ， 〔 〕 〕 固 之 溶 解 度积 为 欠 一 。 一 “ ’ 〔 ， ， ， 〕 。 〔 〕 〔 拜 固 之 溶解度 积 为 一 ， “ 一 〔 ， ， 〕 ， 这 样大的 误 差 除分析 准确度较低 一般不 能 测 出铁 液 中溶七解的 稀土 元 素 与 氧 等 因素外 ， 稀土 元 素与耐 火材料作 用 也 起着重要作用 ， 再如用 氧化铝 毛细 管 、 镁砖柑 塌 、 用 气泡最 大 压 力法 测定 含饰 铁液 之 表面 张力的实验 数据 ， 波动很 大〔 〕 ， 我们认为这主 要 也 是 由于稀 土 与耐 火材料等的作用 。 钢 中稀土 硫 化物的 物理化学数据 的测定 也存在 同样的 的 问题 。 三 、 稀 土元 素 的脱硫 作用 钢质 量 的进 一 步 提 高 ， 对硫 含量的要 求 就 更为严 格 。 在 球墨 铸 铁生 产 中 ， 硫 是最 主 要 的 有害元 素 ， 因 此脱 硫仍 是 当今 钢 铁冶 金 中重要 课 题 之一 。 稀 土脱硫至 今尚研究得不够 系统 和 充 分 。 由 ， 节 可知 ， 稀 土 元 素 在 铁液 和熔渣 中之 挥发量 是 很 小的 。 稀土 之难 以 加 入 钢 液 和 铁液 是 由于稀 土 元 素极 活 泼 ， 轻 稀土 金属 的 比重 小于 铁液 的比 重 ， 因而加入 时易被烧损 ， 因 此在考察 稀土 的 脱 氧 脱硫 等作用 能 力时 ， 应 首先考察其加 入 时 在钢 铁液 中之 吸 收率 ， 但 以 ， 往的实验工 作多未重视 这一 问题 ， 常 根据 加 入 量来分析 问题 ， 因 而难 以得 出确切 的结论 。 各单 一 稀 土 元 素在铁液 中之吸 收率及脱硫率 〕 实验 是 在碳管 炉 、 石 墨增 涡 中进 行的 。 所用 稀土 金属 除部分翻 的纯 度为 ， 其 余稀 土 金属 之纯 度 均七” 。 稀土 是用 铁皮作 成 之 钟罩插入熔池的 。 表 为铸 铁 中各稀土 金属 之 吸 收率及脱硫 率 。 稀 土 金属加 入 铁液后 有一 熔 化 、 均匀 化的过程 。 在 扩散 、 均匀 化 的过程 中 ， 稀土 金属 巳开 始 与铁液 中之 氧 、 硫等杂质 作 用 ， 作 用 产 物会 急速 上 浮 〔 〕 。 因 此取 样时 间 过 早 、 过晚 均不 能代表稀土 最 初进 入 铁液 之 最 高含量 。 本 试验 在加 入 稀 土 业充 分 搅拌 后立 即开 始用石英 管 抽 样 ， 在 分 钟 内连 续 抽取 四 个样 ， 选取 四 个样 中稀 土 含量较 为 接 近 的 最高值作 为稀 土 金属 刚加 入 铁液后 实测 之 最高 含量 表 中第 项 ， 由于 铸 铁 中原 始氧 含 量较 少 ， 用 真空 熔化法 实测的氧 含量 为 。 在稀土脱硫 过程 中氧 含量变 化不 大 ， 故稀土 刚加 入 铁液 时实 测 之 最 高含量 与 该时脱硫所耗 之稀 土 量 之 和即为稀土元 素进 入 铁液 之 总 量 。 此值 与稀土 金属加入 量 之 比 即为表 中所列 之稀 土 元 素在 铁液 中之吸 收率 。 表 中最后三 纵 行列 出了两 炉的数据 ， 数字下有横道 “ 一 ” 者 为 另一 炉数据 。 由表 可 见 ， 轻 稀土 元 素饰 、 蹭 、 钦 、 衫 的 吸 收 率彼 此相 近 ， 重 稀土 元 素 忆 、 摘 、 礼 之 吸收率也彼 此相 近 ， 轻 稀 土 元 素 之吸 收率普遍 地 低 于重稀土 元 素 ， 这主 要是 因为轻 稀土元 素