Конвертерлік болат өндіру тәсілі

Болат сапасы негізінен химиялық құрамымен, зиянды элементтердің (Р,S), газдардың (оттегі, азот, сутегі) және металл емес кірінділердің (оксид, сульфид, нитрид) мөлшерімен анықталады.

Көптеген жылдардан бергі практика негізінде, сапасы жағынан ЛД үрдісінің болаты мартендік болаттан артық болмаса, кем емес айтуға болады. Фосфор мен күкірт мөлшері бойынша конвертерлік болат мартен болатынан тәуір.

Конвертерлік болатты қорытуда газдардың, әсіресе азоттың мөлшері, аз болуына көңіл бөлінеді.

Конвертерлік болаттағы азот мөлшеріне әсер ететін факторлар:

1) шикіқұрамдағы азот мөлшері;

2) үрлемедегі азот мөлшері;

3) конвертер кеңістігіне ауа енуі.

Балқымадағы азоттың негізгі көзі: шойын мен үрлеме. Сусымалы материалдардың және атмосфералық азоттың әсері аз.

Реакциялық зона температурасы мен үрлеме қысымының жоғарылығы, металдың азотпен қанығуын жоғарылатады. Балқымадағы азот мөлшері екі қарама–қарсы үрдістің жылдамдығымен, яғни реакциялық зонада азоттың еруімен және оның СО көпіршіктерімен шығуымен анықталады. Техникалық таза оттегінің тазалығы 99,5%–дан жоғарылау болса, болаттағы азот мөлшері 0,003%–дан төмендеу болады.

Конвертердегі сутегінің негізгі көзі: үрлеме ылғалы, шикіқұрамдық материалдардың, әсіресе әктің ылғалы. Конвертерлік болат сутегінің төменгі мөлшерімен ерекшеленеді. Конвертерлік металдағы сутегі, мөлшері 3–4 см³/100 г, ал мартендік болатта – 4–7 см³/100г. Конвертерлік болатта сутегі мөлшерінің аз болуы: газ фазасында сутегі мен ылғал мөлшерінің төмендігі.

Үрлеу барысында конвертерлік балқымадағы оттегі мөлшері өзгеріп, соңына қарай жоғарылайды. Балқыма тотығушылығының басты реттеушісі көміртегі. Балқыманың нақты тотығушылық дәрежесі көміртегі мөлшеріне байланысты (4.18–сурет) анықталады

∆[О] – тепе–теңдіктегі оттегі мөлшерінен артық оттегі.

Оттегінің нақты мөлшері көміртегі концентрациясы азайған сайын арта түседі. Көміртегінің мөлшері 0,15%–дан төмен болса, оттегінің нақты мөлшеріне қождағы FеО активтілігі, балқымадағы қалдық марганец мөлшері және температура әсер етеді.

АБ–тепе–теңдік қисық;

ВГБА–ЛД үрдісінің ауданы;

МОРN–мартендік үрдістің ауданы

Конвертерлік болаттағы кірінділердің мөлшері негізінен оттегісіздендіру технологиясына байланысты. Үрдіс дұрыс ұйымдастырылғанда, балқымада күкірт, оттегі және азот мөлшері төмендеу болып, оксидті, сульфидті және нитридті кірінділердің түзілуі аз орын алады.

Сонымен, зиянды элементтердің, газдардың және кірінділердің мөлшері бойынша конвертерлік металл мартендік болаттан жақсы болмаса, нашар емес. Жалпы алғанда, конвертерлік болаттың сапасы мартендік болаттан артық болмаса, кем емес.
4.3.8 Конвертерлік газды тазалау

Жоғарыдан оттегімен үрлеп болат қорыту барысында, 70–80 м³/т шойынға конвертерлік газ түзіледі. Конвертерлік газ негізінен көміртегінің тотығу өнімдерінен құрылып, орташа құрамы: 85%СО, 10%СО₂, 5%N₂. Конвертерлік газдың мөлшері оттегі қарқындылығымен анықталады. Оттегінің бір молекуласына СО–ның екі молекуласы түзілетіндіктен, конвертерлік газдың мөлшері жұмсалған оттегіден екі есе көп.

Конвертер реакциялық зонасы температурасының жоғарылығынан, темір буланып, түзілген тотықтың бір бөлігі уақ тозаң (0,05–1,5 мкм) түрінде газбен кететіні туралы ілгеріде айтылды. Газдағы орташа тозаң мөлшері 30–50 г/м³ болса, балқыманың кейбір кезеңінде 120 г/м³ жетеді. Осыған байланысты әрбір оттегілі конвертер газ тазалайтын қондырғымен жабдықталады. Көлемі болат қорытуға жұмсалған оттегіден екі есе көп әрі жоғары температуралы (1500–1700ºС) газды тазалаудың өзіндік қиындықтары орын алады.

Конвертерлік газды әкету және тазалау жүйесі қазан–утилизатор мен газды тазалау жүйесінен тұрады. Қазан–утилизаторда, ыстық газдың жылуын пайдалану арқылы, бу алынады әрі температурасы төмендеген соң, газды тазалау үрдісі жеңілдейді.

Конвертерлік газды әкету және тазалаудың екі сұлбасы бар:

1) СО тотығын қазан–утилизатордың каминінде жағу;

2) СО тотығын жақпау.

Бірінші сұлба бойынша СО–ны ауамен жаққанда (АҚШ, Канада және т.б.), тазалайтын газ мөлшері ұлғайғандықтан (1 т шойынға 150–160 м³/мин), электр энергиясының шығыны артып, қуатты түтінсорғыштар қажет.

Екінші сұлба бойынша газ каминде жағылмайды (Франция, Германия, Жапония, Россия және т.б.). Бірінші сұлбамен салыстырғанда, тазаланатын газ мөлшері азырақ болып, тазаланған газды отын немесе химия өнеркәсібінің шикізаты ретінде пайдалануға болады.

Газды тозаңнан айыру ылғалды (Вентури құбыры, скруббер) немесе құрғақ (электрофильтр, мата фильтр) тазалау арқылы іске асырылады. Газды құрғақ тазалаумен салыстырғанда, ылғалды әдістің капиталсалымы азырақ, ал экспуатациялық шығыны көбірек.

Кейінгі жылдары салынған жаңа цехтарда көбінесе газды жақпай әкету сұлбасы қолданылуда, өйткені капитал шығыны төмендеу. 4.19–суретте газды жақпай ылғалды тазалаудың сұлбасы көрсетілген. Конвертерлік газ етек (1) арқылы қазан–утилизатор (2) мен скрубберге (3) (кейде Вентури құбыры) жетіп, салқындап әрі бірінші реттік тазартудан өтеді. Алғашқы тазалауда газ ірілеу бөлшектерден арылса, ұсақ бөлшектерден арылу тазалаудың екінші сатысында (4) орын алады. Жүйеде шлам мен суды әкету (6) көзделеді. Тазаланған газ түтінтартқыш (5) арқылы не газгольдерге барады, не жандыру құрылғысынан кейін атмосфераға шығарылады.
4.3.9 Үрдістің техника – экономикалық көрсеткіштері

Конвертерлік цехтың неғұрлым өнімділігі мен шеген төзімділігі жоғары, 1 т жарамды болатқа шойын мен отқатөзімділер шығыны төмен, жарамды металл шығымы жоғары және болат құны төмен болса, соғұрлым техника – экономикалық көрсеткіштері жоғары.

Цехтың жылдық өнімділігі (құйылма, т) анықталады [8]
А=М_ (4.24)
мұндағы М – металдық шикіқұрамның массасы, т;

t – балқыма ұзақтығы, минут;

а – жарамды құйылма шығымы,

n – бір жылдағы жұмыстық тәулік саны;

1440 – бір тәуліктегі минут.
Балқыма уақыты үрлеу ұзақтығы және қосымша операциялардың (скрапты салу, шойынды құю, балқыма құрамын анықтау, металл құрамы мен температураны реттеу, металл мен қожды ағызу) ұзақтылығымен анықталады.

4.19–сурет – Конвертерлік газды ылғалды тазалау сұлбасы

Жарамды құйылма шығымы балқыманы үрлеу кезіндегі металл жоғалтымы мен құйылманы алу тәсілдеріне (жоғарыдан, сифондық) байланысты, металдық шикіқұрамның 88–91%-ын құрайды.

Сонымен, конвертерде мартендік шойынды жоғарыдан оттегімен үрлеп, болат қорытудағы негізгі техника–экономикалық көрсеткіштер:

Конвертер сыйымдылығы, т ..............................100–350

Балқыма ұзақтылығы, мин .................................. .30–40

Үрлеу уақыты, мин ................................................15–20

Шойын шығыны, %................................................70–80

Скрап шығыны,% ...................................................20–30

Оттегі шығыны, м³/т болатқа............................. ...50–57

Әк шығыны, % ...........................................................6–9

Отқатөзімділер шығыны, кг/т болатқа ....................2–4

Жарамды металл шығымы, %................................88–91

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]; (5.1)
∆Hº=–331 кДж/моль
Реакцияның тепе–теңдік константасы
_ (5.2)
Ванадийдің қож бен металл фазалары арасында бөліну коэффициенті
_ (5.3)
Реакция (5.1) экзотермиялық болғандықтан, үрдіс температурасы жоғарылаған сайын, константа (K_v) 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.

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.
5.2 Жоғары марганецті шойынды ЛД конвертерінде үрлеу үрдісі

Атасу (Қазақстан), Кремик (Болгария) және т.б. кен орындарының табиғи қоспаланған темір кендерінен алынған шойында марганец мөлшері едәуір жоғары болғандықтан, оны өңдеуде екі мақсат көзделеді:

1. 
   сапалы болат қорыту;
   

Марганецті қож алудың мақсаты: ферромарганец, силикомарганец сияқты ферроқорытпаларды қорытуда, оны шикізат ретінде пайдалану. Қожды ғана пайдаланып марганецті ферроқорытпалар қорыту үшін, (MnO) мөлшері 45%–дан жоғары және (Mn) /(Fe) қатынасы 6,5 аз болмауы керек.

Металл–қож шекарасында марганецтің тотығу реакциясы
[Mn]+(FeO)=(MnO)+[Fe], (5.4)
оның тепе–теңдік константасы
_ (5.5)
 (5.6)
Марганецтің фаза аралық бөліну коэффиценті
_ (5.7)
Жоғарыда келтірілген теңдіктерден (5.4–5.7) марганецтің металл–қож фаза аралық бөліну коэффициентін арттыру үшін, үрдіс температурасы төмен, ал қождағы FeO мөлшері жоғары болуы керек. Бірақ (FeO) мөлшері жоғарылауынан, (Mn)/(Fe) қатынасы төмендейтіндіктен, марганецтің шойыннан қожға толымды өтуін, үрдіс температурасын шектеу арқылы ғана шешуге тура келеді.

Жоғары марганецті шойынды конвертерде оттегімен жоғарыдан үрлеу үрдісін Россия мен Болгария металлургтері бірігіп іске асырды. Алғашында Тула металлургиялық зауытының 10 тонналық эксперименттік конвертерінде жартылай өнеркәсіптік жағдайда тәжірибелік балқымалар жүргізілді.

Үрдістің бірінші кезеңінің температурасы төмендеу болу үшін конвертерге алдымен скрап (22–36%) салады. Содан кейін құрамы: 3,8–7,3% Mn; 3,8–4,4% С; 0,36–1,00% Si; 0,06–0,17% P; 0,023–0,045% S шойынды құйып, фурманы төменгі қалпына (120–300 мм) әкеліп, шығыны минутына 30–40 м³ оттегімен үрлеу басталады. Қождағы Р₂О₅ мөлшері төмен болу мақсатымен бірінші кезеңде әк қолданылған жоқ. Осылай 8 минуттай оттегімен үрлеп, температурасы 1500–1520°С жартылай өнімді (2,0–2,3% С; 1,13% Mn; 0,076% P; 0,020% S) шөмішке ағызып алады. Содансоң конвертерден құрамы: 60,5% MnO; 9,5% FeO; 4,0% Fe₂O₃; 17,0% SiO₂; 5,2% CaO; 0,19% P₂O₅ марганецті қож ағызылып алынады. Марганецтің шойыннан қожға өту дәрежесі 80%. Қож шығымы шойын массасының 7,25%–ын құрады. Қождағы марганецтің темірге қатынасы 4,6. Ұсақталған марганецті қож ферроқорытпа зауытына жіберіледі.

Жартылай өнімді конвертерге қайтадан құйып, қож түзгіш материалдарды (әк, балқытқыш шпат, темір кені) салып, көміртегінің берілген мөлшеріне дейін балқыманы 9 минуттей үрлейді. Оттегінің жалпы шығыны 60–64 м³/т.

Металл құрамы: 0,08% С; 0,6–0,7% Mn; 0,02% S; 0,04% P. Қож құрамы: 27,6% MnO; 16,2% FeO; 10,0% Fe₂O₃; 9,2% SiO₂; 1,13% P₂O₅. Соңғы қожды домна шикіқұрамындағы марганец кенінің орнына пайдалануға болады.

Жартылай өнеркәсіптік деңгейде жүргізілген тәжірибиелік балқымалар негізінде Кремик металлургиялық зауытының (Болгария) 100 тонналық оттегілі конвертерінде жоғары марганецті шойыннан сапалы болат пен марганецті қож алу технлогиясы игерілді.

Томас үрдісімен жоғары фосфорлы шойыннан алынған болаттың сапасы ойдағыдай болмағаны белгілі. Сондықтан ЛД үрдісі ашылғаннан кейін конвертерде жоғары фосфорлы шойыннан болат қорыту мүмкіншілігі зерттеле бастады.

Алғашқы зерттеу жұмыстары оттегілі конвертерде фосфордың негізгі бөлігінің тотығуы, томас үрдісіндегідей, балқыманың соңына қалмауы керек екенін көрсетті. Үрлемені көміртегінің берілген концентрациясында тоқтатқанда, балқыманың фосфорсыздану дәрежесі ойдағыдай болмаса, онда фосфорды азайту үшін үрлеу үрдісін әрі қарай жалғастыра беру экономикалық тұрғыдан тиімді болмады. Өйткені балқыманы аса үрлеуде темірдің тотығуы өте қарқынды болып, жарамды металл шығымы азайып, конвертердің өнімділігі төмендеді.

Оттегілі конвертерде жоғары фосфорлы шойыннан болат алу технологиясы фосфордың тотығу жылдамдығының көміртегінің тотығу жылдамдығына тең немесе одан жоғары болуын қамтамасыз етуі керек болды. Ол үшін активті қождың түзілуі неғұрлым ертерек, негізділігі тез көтеріліп және FеО мөлшері жоғары болуы керек.

Қожында 20 – 25% Р₂О₅ бар болаттың фосфоры 0,05 – 0,07%–дан төмен бола қоймайтыны белгілі, сондықтан төмен фосфорлы болат қорыту үшін қожды ағызып алып, жаңадан қож түзуге тура келеді. Ағызылып алынған қож фосфатты (16–24% Р₂О₅) болғандықтан, оны топырақты тыңайту үшін пайдаланады.

Фосфордың қарқынды тотығуы үшін негізділігі жоғары және активті әк–темірлі қожды ертерек түзуде ұнтақты және ірілігі белгілі бір мөлшердегі кесек әк қолданыс тапты.

Батыс Европа елдерінде ұнтақ әкті пайдаланып, фосфорлы шойыннан оттегілі конвертерде болат қорытудың бірнеше варианты жүзеге асырылды. Болат қорыту варианттарының бір–бірінен технологиялық өзгешеліктері болғанымен, негізгі қағидасы ұнтақ тәрізді әкті оттегімен бірге балқымаға үрлеу болып табылады. Үлкен қысыммен оттегімен бірге үрленген ұнтақ әк балқымаға едәуір тереңдікке еніп, тезірек еріп, активті әк–темірлі, фосфорсіңірімді қождың түзілуін қамтамасыз етеді.

ОЛП үрдісінде қолданылатын жоғары фосфорлы шойынның құрамы: 1,8–2,0%P; 0,2–0,6% Si; 0,3–0,8% Mn; 0,02–0,08% S. Оттегілі конвертерге құйылған жоғары фосфорлы шойынды фурма арқылы техникалық таза оттегімен жоғарыдан үрлеу үрдісінде, негізгі қож түзуші материал – ұнтақ әк үрлемемен қоса беріледі. Үрдістің негізгі ерекшелігі осы . Балқыманы салқындату үшін негізінен темір кені пайдаланылады.

Болат қорыту үрдісі екі кезеңнен тұрады:

1) фосфатты қож алу;

2) төменгі фосфорлы сапалы болат қорыту.

ОЦП немесе ЛД–АЦ үрдісі. Люксембург пен Бельгияда ұнтақ әкті пайдаланып, жоғары фосфорлы шойыннан конвертерлік болат алудың ОЦП үрдісі ашылды. Үрдіс аты француздың (oxygene, chau, рulverisee) оттегі, әк, бүрку деген сөздерінің бастапқы әріптерінен құрылды. Үрдістің өзіндік айырмашылықтары болғанымен, ОЦП үрдісінде де ұнтақ әкті балқымаға фурма арқылы оттегімен бірге үрледі. Кейінірек үрдіс ЛД–АЦ деп аталынды. ЛД үрдісіне Люксембургтің Арбед концерні мен Бельгияның ұлттық металлургия зерттеу орталығының бас әріптерін қосып жазды.

Дюделанждегі (Люксембург) Арбед концернінің зауытында қолданылған шойын құрамы: 3,35 – 4,12%C; 0,31–0,65%Mn ; 0,10 – 0,63%Si; 1,73 – 2,0%P; 0,032 – 0,068%S. Ұнтақ әк түйірлерінің 85%–ы 1мм–ден кіші, ең үлкені 2мм. Балқыма темір кенімен салқындатылатын болса, оны үрлеу барысында конвертерге мерзімді салып отырады. Егер балқыманы скраппен салқындату көзделсе, онда болат сынықтарын (10–15%) конвертерге салып, жоғары фосфорлы шойынды құйып, барлық әктің 1/3 бөлігін кесек күйде және боксит салып, фурманы 2 м–ге төмендетіп, техникалық таза оттегімен үрлеу басталады. Қож түзу үрдісін фурма биіктігін өзгерту арқылы реттейді. Ұнтақ әкті үрлемемен бірге 4–5 минуттан кейін бере бастайды.

60–75 тонналық конвертерде балқыманың бірінші кезеңі 12–14 минуттай (5.1–сурет). Балқыманың көміртегісі 0,8–1,2%, фосфоры 0,12–0,20% болғанда үрлемені тоқтатып, қождың 90%–ын ағызып алады. Қож құрамы: 20–22% P₂O₅, 48–54% CaO, 7–9% SiO₂, 8–10% FeO.

Фосфатты қожды ағызып алған соң, болат сынықтарын салып (немесе мерзімді темір кенін сала отырып), ұнтақ әк қосылған оттегімен үрлеу үрдісін жалғастырады. Балқыманың екінші кезеңінің ұзақтығы 3–5 минут. Үрлеме уақыты аяқталған соң, балқыманы шөмішке ағызып, ферромарганецпен оттегісіздендіреді.

Дюделанж зауытында жоғары фосфорлы шойыннан төмен көміртекті (0,05–0,10%) болат қорытылады. Фосфордың тотығу жылдамдығы көміртегінің тотығуынан жоғары болғандықтан, болаттағы фосфор мөлшері төмен (0,02–0,03%). Металдағы азот мөлшері үрлеменің тазалығына байланысты. Мысалы, оттегі тазалығы 99,5% болғанда, болат құрамындағы азот мөлшері 0,0025%.

Сонымен үрлеменің жалпы уақыты 17–20 минут. Шикіқұрамның металдық бөлігінің 18–25%–ы скрап.Әк шығыны 80–120 кг/т болатқа, оның 60–80 кг/т бірінші кезеңде жұмсалады. Оттегі шығыны 55–57 м³/т шойынға. Балқыманы темір кенімен салқындатса, онда оттегі шығыны азаяды. Қож шығымы 150–170 кг/т болатқа.

5.1–сурет – ЛД–АЦ үрдісінде балқыма құрамының өзгеруі

Жоғары фосфорлы шойыннан ЛД–АЦ үрдісімен болат қорыту кеңірек тарады. Қазіргі кезде Франция , Англия, Бельгия, Германия, Люксембург және т.б елдерде бұл үрдіспен сапалы көміртекті болат қорытылады.

Қазіргі кезде оттегілі конвертерлерде, жоғары фосфорлы шойыннан, сұрыпталған кесек әкті қолдану арқылы болат қорыту технологиялары игерілген. Болат алу технологиясының бір–бірінен айырмашылықтары: болат қорыту конвертерлерінің конструкциясында, қожды неғұрлым ерте түзу және оны жаңғырту тәсілінде.

Балқыма екі кезеңге бөлінеді:

1. 
   фосфатты қож алу;
   
2. 
   сапалы болат қорыту.
   

Балқыманың температурасы 1550–1600ºС–ға көтеріліп, металда 0,8–1,0%С және 0,2%Р қалғанда үрлемені тоқтатып, құрамында 20–25% Р₂О₅, 10%FeO, 50%CaO бар аралық фосфатты қожды ағызып алады.

Балқыманың екінші кезеңі конвертерге 10–15% болат сынығын салып, фурманың жоғары деңгейінде оттегі үрлеуден басталады. Конвертерге 6–7% әк пен 1,0–1,5% темір кенін салумен жаңа қож түзе бастайды. Екінші кезеңде барлық әктің 55–60%–ы жұмсалады.

Балқыманың көміртегісі 0,10%–дан төмендегенде үрлемені тоқтатады. Болаттағы фосфор мөлшері 0,02–0,03% болса, азот–0,002–0,003%. Осы технология бойынша көміртекті қайнау, тынық және төмен қосындылы болаттар қорытылады.

Домнарвет зауытында сыйымдылығы 30 тонна 2 конвертер орнатылған. Конвертердің сыртқы диаметрі 3,5 м, ішкі диаметрі 2,3 м, ұзындығы 5,5 м, меншікті көлемі 0,65 м³/т.

Конвертер шегенінің жұмыстық қабаты шайырдоломит (350 мм), ал тұрақты қабаты магнезит (115 мм) пен шамот (60 мм) кірпішінен қаланған. Конвертер түбі қалыңдығы 500 мм шайырдоломит массасынан жасалған.

Конвертердің І–қалпында (5.2–сурет) оған скрапты салып, шойынды құйса, ІІ–қалпында әк пен темір кенін салады. Үрлемені тоқтатпай сусымалы материалды салу үшін фурманың жанында арнайы науа орнатылған. Қорытылған болат пен қожды ағызу үшін конвертерді еңкейтіп, ІІІ–қалыпқа әкеледі.

Тазалығы 95%–дан жоғары оттегі сұйық шойынға 0,3–0,4 МПа қысыммен көлбеулігі 26º–қа дейінгі сумен салқындатылатын фурма (2) арқылы беріледі. Технологиялық операцияларды орындау кезінде оттегілік фурма мен түтін өтетін тракттың (3) төменгі бөлігі арбашамен жылжытылады. Арбашада фурманың көлбеулігін өзгертетін және оны жылжытатын механизмдер орнатылған.

Кал–До үрдісінде маңызды екі элемент көміртегі мен фосфордың тотығу жылдамдығын оттегілік фурманың биіктігі және конвертердің айналу жылдамдығын өзгерту арқылы реттейді. Фурманы балқымадан алыстатқанда, оттегі қож фазасында көбірек қалып, металл фазасына азырақ өтеді. Нәтижесінде фосфордың тотығу жылдамдығы артып, көміртегінің тотығу жылдамдығы кемиді. Фурманы балқымаға жақындатқанда үрдіс керісінше болады.

Конвертердің айналу жылдамдығын арттырғанда, қождың көпшілік бөлігі қабырғаға қарай ығысып, оттегі ағыны металл фазасына көбірек өтеді. Сонымен қатар металл мен қождың жақсы араласуынан да оттегі қож фазасынан металл фазасына өтіп, қождағы FeO мөлшері азаяды. Нәтижесінде көміртегінің тотығу жылдамдығы артып, фосфордың тотығу жылдамдығы азаяды. Конвертердің айналу жылдамдығын ақырындатқанда үрдіс керісінше өтеді.

Кал–До үрдісімен томас немесе аз фосфорлы шойыннан болат қорытады.

Конвертердің көлбеулігі түзілген СО газының 90%–ына дейінінің агрегаттың жұмыстық кеңістігінде жанып (СО→СО₂), жылу балансының кірістік бөлігінің ұлғаюына, сүйтіп шикіқұрамдағы скрап мөлшерін 45–48%–ға дейін ұлғайтуға мүмкін болды.

Үрдістің жылулық қолайлығы әрі конвертердің айналуы әк – темірлі активті қождың ертерек түзілуіне әсер етіп, фосфордың тотығуын жеделдетеді. Сол себепті Кал–До үрдісін негізінен жоғары фосфорлы шойыннан болат алуға қолданады.

Конвертерге томас шойынын құйып, ұсатылған әк (100–130 кг/т) пен темір кенін (120–150 кг/т) салып, техникалық таза оттегімен үрлеуді бастайды. Басында кремний мен марганец, содан кейін көміртегі мен фосфор тотыға бастайды. Кейінгі екі элементтің тотығу жылдамдығының ара қатысын конвертердің айналу жылдамдығы мен фурманың биіктігін өзгерту арқылы реттейді.

Жоғары фосфорлы шойыннан болат қорыту үрдісінде қожды конвертерден 2 рет ағызады. Жоғары көміртекті болат қорытқанда бірінші рет барлық қождың (шойын массасының 22%–ы) 80%–ын балқыманың көміртегісі 1,0–1,5%, фосфоры 0,2–0,3%, температурасы 1580–1610ºС болғанда ағызады.

Төменгі көміртекті болатты қорытқанда қожды балқыма көміртегісі 0,1–0,3%, фосфоры 0,1%–дай болғанда ағызады. Бірінші қож құрамы бойынша томас қожына ұқсас (51–54%СаО; 7–8%SiO₂; 18–20%P₂O₅; 2,5–3,5%MgO; 2,5–3,5 MnO; 5–15%Fe).

Бірінші қожды ағызған соң, балқымаға 1,0–1,5% (шойын массасының) әк пен 1% темір кенін салып, көміртегі мен фосфордың берілген концентрациясына дейін оттегімен үрлеп, металл температурасын 1620–1650^оС–ға дейін көтереді. Мөлшері шойын массасының 8–10%–ын құрайтын жаңа қождың (15–20% Fe) 40–70%–ын тағы ағызып, қалған қожға әк салып қойылтып, келесі балқымада пайдалану үшін, конвертерде қалдырады.

Фосфоры 0,02%–дан төмен болат қорыту үшін қожды үшінші рет ағызу көзделген. Қожды екінші рет ағызып алған соң, балқымаға 0,4–0,7% әк салады. Мөлшері шойын массасының 5–7%–ын құрайтын қождың (20–28% Fe) бір бөлігін ағызып, қалған бөлігіне 2% әк қосып, келесі балқымада пайдалауға конвертерде қалдырады.

Аз фосфорлы шойынды пайдаланғанда, кремнийдың тотығуы аяқталған соң, қожды бір ақ рет ағызады. Жоғары фосфорлы шойынды үрлеу уақыты 40–минут болса, аз фосфорлы шойынды – 30 минут.

Кал–До үрдісімен жоғары фосфорлы шойыннан төменгі көміртекті қайнау болатын қорытқанда, фосфор 0,015% болса, жоғары көміртекті тынық болатын қорытқанда – 0,030–0,035%.

Үрдістің активті қож түзілуі ертерек басталып, оны 2–3 рет ағызып әрі жаңғырту орын алатындықтан, күкірттің 65%–ы азаяды. Сұйық шойында 0,05–0,06% S болса, қорытылған болатта – 0,02%–дан төмен.

Үрлеме оттегісінің тазалығы 95–96% болса, болаттағы азот мөлшері 0,002–0,003%. Оттегі тазалығы 99%–ға дейін жоғарылағанда, болаттағы азот 0,001%–ға дейін төмендеді.

Зиянды элементтердің (P, S, N) төмендігінен Кал–До үрдісімен қорытылған болаттың сапасы жоғары. Жалпы алғанда болат сапасы мартен болатының сапасындай, ал кейбір Кал–До болаты маркаларының (бор немесе ванадиймен қосындыланған ескірмейтін қаңылтыр болат) сапасы одан да жоғары.

Сонымен қатар Кал–До үрдісінің кемшіліктері бар:

1)болат қорыту агрегат кешенінің механикалық жабдықтары күрделі;

2) конвертер шегенінің төзімділігі төмен;

3) үрдіс өнімділігі, ЛД үрдісімен салыстырғанда, төмен.

Жоғарыда көрсетілген кемшіліктерге байланысты Кал–До үрдісі кең тарай қойған жоқ. Дегенмен Англия, АҚШ, Швеция, Франция және т.б. елдерде төменгі көміртекті қайнау (0,07–0,08%С; 0,25–0,38%Mn; 0,013–0,015%P; 0,012–0,018%S; 0,002–0,0035%N) және тынық, жоғары көміртекті және төменгі қосындылы болаттар қорытылады.

5.3–суретте томас шойынын түрлі конвертерлік үрдіспен үрлеу кезінде, балқыманың көміртегісіздену және фосфорсыздануының қатынасы көрсетілген. Пунктир сызықтың бойында екі элементтің де тотығу жылдамдықтары өзара тең.

Томас үрдісінде шойынды ауамен (1), тіпті оттегімен байытылған ауамен (2) үрлегеннің өзінде, активті әк–темірлі қождың түзілуінің кешігуінен, фосфордың тотығуы жылдамдығы көміртегінің тотығу жылдамдығынан әлдеқайда төмен.

ЛД үрдісінде (3) әктің ертерек қожда еруі мен фазалардың араласымдылығы әрі температураның жоғарылығынан, фосфордың тотығу жылдамдығы біраз жоғары.

ЛД–АЦ, ОЛП үрдістерінде (4) жоғары фосфорлы шойынды үрлеуде ұнтақ әк пайдалану, фосфордың тотығуының термодинамикалық және кинетикалық факторларын жақсартып, қож негізділігі артқан сайын, фосфордың тотығу реакциясы жеделдейді.

Жоғары фосфорлы шойыннан болат қорытудың тиімді варианты жан–жақты техника–экономикалық талдау нәтижесінде таңдалғаны жөн.