稀土是不可再生的重要战略资源,被誉为“工业黄金”。稀土金属的品质决定着下游稀土产业链的产品质量。稀土金属主要通过熔盐电解工艺生产,电解生产过程中仍存在工人操作环境恶劣、自动化程度低、稀土电解不连续、铸坯产品与下游稀土企业使用需求不匹配等问题。为解决上述问题,本文以8KA稀土电解槽为研究对象,分析和综述了稀土电解工艺国内外研究现状,确定了电解-连铸设备研发思路,设计定量可控的中间包用于定量抽吸金属液,引进稀土金属连铸设备来改变稀土铸锭形态,进行了结构设计、仿真以及设备测试,重点研究了活塞式定量可控中间包及稀土连续铸造技术。主要研究成果及结论总结如下:深入分析稀土电解出金属工艺流程的特点,针对当前稀土电解人工出金属方式的工人劳动强度大、操作危险等问题,设计了一种专用于稀土电解出金属的定量可控中间包,中间包利用活塞产生的负压对稀土金属液进行抽吸。利用有限元仿真软件COMSOL对吸管在电解槽内的侧置流动展开仿真分析,得出吸管放置位置对炉况波动的影响较小,考虑到电解出金属生产工艺的连续性,侧置吸管抽吸更加适用于稀土金属的电解生产。为改变稀土铸坯形态、减小稀土铸坯体积,符合稀土产业链下游企业使用要求,引进稀土金属连续铸造技术,对传统结晶器进行改造,设计了一种基于Tec制冷的结晶器,可以更均匀的对铸坯进行制冷。利用COMSOL软件对其进行流体传热仿真分析及其优化,通过液穴深度区间确定实验生产参数,得出冷却强度300w、拉铸速度1.8mm/s、浇注温度为1350K时,铸坯的表面质量最优。并对稀土金属在连续铸造结晶器中的流动传热规律进行总结。为保证电解出金属-连续铸造设备的可靠运行,分别对定量可控中间包进行稀土金属液抽吸实验、温控器进行测温实验,结果表明所设计的设备运行可靠、满足稀土电解出金属工艺的要求。各单体控制运行可靠后,通过集成电解出金属设备来验证总体设计的合理性。测试结果表明,基于定量可控中间包的电解出金属设备能将稀土金属液顺利吸出,且相比人工出金属方式用时更少,提升效率为16%。相对其他机械出金属方式,电解生产具有较高的连续性。连续铸造设备的测试也表明设备能够顺利拉制不同材料的铸坯,证明了连铸设备的可行性。