Ванадиймен табиғи қоспаланған темір кендерінен алынған шойыннан болат қорытуда ванадийді де алу көзделеді. Өйткені ванадий – бағалы әрі қымбат қосынды элемент.
Ванадийлі шойынды ЛД конвертерінде оттегімен үрлеу үрдісінде ванадийдің толымды тотығып, қож фазасына өтуі қарастырылады. Металл-қож шекарасында ванадийдің тотығу реакциясы
2[V]+5(FeO)=(V2O5)+5[Fe]; (3.13)
∆Hо= –331 кДж/моль
Реакцияның тепе-теңдік константасы
KV=a(V2O5)/[V]2a5(FeO) (3.14)
Ванадийдің қож бен металл фазалары арасында бөліну коэффициенті
LV=(V2O5)/[V]2=KVa5(FeO) (3.15)
Реакция (3.13) экзотермиялық болғандықтан, үрдіс температурасы жоғарылаған сайын, константа (Kv) мәні төмендейді. Сондықтан шойындағы ванадий қожға толығырақ өту үшін, үрдіс температурасы төмен, ал қождағы FeO мөлшері жоғары болуы керек.
Орал тауларының (Россия) табиғи қоспаланған темір кендерінен алынған ванадийлі шойынды өңдеуге дуплекс үрдісі (ЛД конвертері-ЛД конвертерi) қолданылады. Нижний Тагил металлургиялық зауыты конвертер цехының бір конвертерінде шойыннан ванадийлі қож бен жартылай өнім алынса, екінші конвертерінде жартылай өнімнен болат қорытылады.
Ванадийлі қож алу.Балқыманың температурасын шектеу және қождағы FeO-ның жоғары мөлшерін қамтамасыз ету шаралары ванадийдің металл фазасынан қож фазасына өту үрдісін арттыратындықтан, балқыманы салқындату мақсатымен бірінші 100 тонналық ЛД конвертеріне 12%-ға дейін қатты ванадийлі шойын салып, құрамында 4,4-4,9% С; 0,40-0,55% Si; 0,20-0,35% Mn; 0,38-0,48% V; 0,20-0,35% Ti; 0,04-0,06% Cr; 0,05-0,11 %P; 0,025-0,058%S бар табиғи қосындылы шойынды (110-120 т) құйып, темірлі қож түзу үшін 5%-дай отқабыршақ салып, техникалық таза оттегімен үрлеуді бастайды. Оттегі шығыны 150-200 м3/мин. Фурма биіктігі 0,7-1,0 м.
Балқыма құрамының көміртегісі 3,2-3,8%, ванадиі 0,02-0,04% болғанда үрлемені тоқтатып, температурасы 1350-14200С жартылай өнімді шөмішке ағызып алады. Содан кейін ванадийлі қожды қож құятын шөмішке ағызады. Қожды ұсақтап, ферроқорытпа зауытына феррованадий қорытуға жібереді. Пайдаланылған шойын құрамына байланысты ванадийлі қож құрамы: 14-20% V2O5; 15-20% SiO2; 45-55% темір оксидтері және т.б. Ванадийдің қожға өту дәрежесі 95%.
Шойынның химиялық құрамы мен оттегі қарқындылығына қарай бұл кезеңнің үрлеу уақыты 8-13 мин.
Жартылай өнімнен болат қорыту.Болат қорыту үшін бірінші конвертердің жартылай өнімін екінші ЛД конвертеріне құяды. Бірінші конвертерде шойынды үрлеу кезінде әк пайдаланылмағандықтан, зиянды элементтер – Р (0,05-0,12%) мен S (0,025-0,070%) металл фазасында қалған болатын. Енді жаңадан қож түзіп әрі фосфор мен күкірттің мөлшерін төмендету үшін конвертерге әк (1,3 кг/т), балқығыш шпат (0,4 кг/т), темір кені (1,5 кг/т) немесе флюстелген агломерат (2,6 кг/т) салып, оттегімен үрлеуді бастайды.
Алғашқы 3-5 минут оттегі шығынын 150-170 м3/мин, фурманың биіктік деңгейін 1,5-2,0 м ұстап, жұмсақ үрлейді. Содан кейін көп соплолы фурманы төмендетіп (0,7-1,0 м), оттегі шығынын (180-200 м3/мин) үрдістің соңына дейін тұрақты ұстайды. 20 минуттан соң фосфор мөлшері 0,01-0,02%-ға дейін төмендеп әрі балқыманың күкіртсізденуі орын алады. Сұйық болат шығымы 87-89%.
Қорытылған көміртекті болаттардың (Ст3кп, Ст3сп) құрамында 0,01-0,02% қалдық ванадий болуынан, олар жақсы механикалық қасиеттерімен, ескіруге төзімділігімен және нөлден төмен температураларда жоғары соққы тұтқырлығымен ерекшеленеді.