Grundstål avser stål som produceras i en ugn fodrad med ett basiskt, snarare än surt, ämne. Den stora majoriteten av stål som produceras i industrisamhällen tillverkas på detta sätt. Att isolera ugnskonstruktionen från ugnsvärmen är en central utmaning i stålproduktionen. Att ta bort föroreningar från järnblandningar är en annan utmaning vid tillverkning av stål. Sedan 1950-talet har moderna metoder för isolering av ugnsväggar med lågt pH, eller lågsyra, använts.
Stål är främst järn, men innehåller en liten mängd andra grundämnen i blandningen. Detta är önskvärt eftersom det kan förbättra ämnets materialegenskaper, nämligen hårdheten. Kol är det vanligaste grundämnet till stål, men mangan, krom och volfram används också. Dessa tillägg till basjärnet kallas legeringsmaterial. Stål är mycket starkare än rent aluminium eller järn i sig, men det måste tillverkas på särskilda sätt.
Under den andra industriella revolutionen upptäcktes och tillämpades Bessemer-processen för masstillverkning av stål. Den främsta innovationen i processen var förmågan att avlägsna föroreningar från smält järn genom att blåsa luft genom det. Överskott av kisel, mangan och kol oxideras av luften och kan sedan fly från ämnet.
För att förhindra att ugnsstrukturen smälter under ståltillverkning, vilket kan innebära mycket höga temperaturer, är behållaren fodrad med ett eldfast material. Eldfasta material är ämnen som behåller sina fysikaliska egenskaper vid temperaturer högre än 1,000 537.77 grader Fahrenheit (XNUMX grader Celsius). Vid basproduktion av stål används eldfasta material med lågt pH. I Bessemer-processen var mineralen dolomit ett vanligt låg-pH eldfast material som användes för att fodra behållaren vid tillverkning av basstål.
1952 utvecklades en ny ståltillverkningsmetod känd som Linz-Donawitz eller LD-processen. I stället för att använda Bessemer-tekniken för att blåsa luft genom det smälta järnet, används rent syre istället. Ökad oxidation av järnet gör att föroreningar kan avlägsnas mer effektivt. Moderna ugnar kan omvandla 350 ton järn till stål på mindre än 40 minuter. LD-processen för att tillverka basstål ger också mindre luftföroreningar än Bessemer-processen.
Grundläggande eldfasta material tillåter borttagning av svavel och fosforföroreningar mer effektivt än sura eldfasta material. När syre väl har blåst genom järnet, lämnar föroreningar antingen som en gas eller bildar en slagg som flyter upp till ytan. Oxiderat kol släpps ut som antingen kolmonoxid eller koldioxid. Andra föroreningar bildar nya föreningar som separeras från blandningen och lämnar kvar basstål.