L’acciaio di base si riferisce all’acciaio prodotto in un forno rivestito con una sostanza basica, piuttosto che acida. La stragrande maggioranza dell’acciaio prodotto nelle società industriali è realizzata in questo modo. Isolare la struttura del forno dal calore del forno è una sfida centrale nella produzione di acciaio. La rimozione delle impurità dalle miscele di ferro è un’altra sfida nella produzione dell’acciaio. Dagli anni ‘1950 sono stati utilizzati metodi moderni per isolare le pareti dei forni con sostanze a basso pH o a bassa acidità.
L’acciaio è principalmente ferro, ma contiene una piccola quantità di altri elementi nella miscela. Questo è desiderato perché può migliorare le proprietà del materiale della sostanza, vale a dire la durezza. Il carbonio è l’elemento più comune aggiunto all’acciaio, ma vengono utilizzati anche manganese, cromo e tungsteno. Queste aggiunte al ferro di base sono chiamate materiali di lega. L’acciaio è molto più resistente dell’alluminio puro o del ferro da soli, ma deve essere fabbricato in modi particolari.
Durante la Seconda Rivoluzione Industriale, fu scoperto e ampiamente applicato il processo Bessemer per la produzione di acciaio in serie. La principale innovazione nel processo era la capacità di rimuovere le impurità dal ferro fuso soffiandovi aria. Silicio, manganese e carbonio in eccesso vengono ossidati dall’aria e possono quindi fuoriuscire dalla sostanza.
Per evitare che la struttura del forno si sciolga durante la produzione dell’acciaio, che può comportare temperature molto elevate, il contenitore è rivestito con un materiale refrattario. I refrattari sono sostanze che mantengono le loro proprietà fisiche a temperature superiori a 1,000 gradi Fahrenheit (537.77 gradi Celsius). Nella produzione di acciaio di base vengono utilizzati refrattari a basso pH. Nel processo Bessemer, la dolomite minerale era un comune refrattario a basso pH utilizzato per rivestire il contenitore durante la produzione dell’acciaio di base.
Nel 1952 fu sviluppata una nuova procedura di produzione dell’acciaio nota come processo Linz-Donawitz, o LD. Invece di utilizzare la tecnica Bessemer di soffiare aria attraverso il ferro fuso, viene invece utilizzato ossigeno puro. L’aumento dell’ossidazione del ferro consente una rimozione più efficace delle impurità. I forni moderni possono convertire 350 tonnellate di ferro in acciaio in meno di 40 minuti. Il processo LD di produzione dell’acciaio di base produce anche meno inquinamento atmosferico rispetto al processo Bessemer.
I refrattari basici consentono la rimozione delle impurità di zolfo e fosforo in modo più efficace rispetto ai refrattari acidi. Una volta che l’ossigeno viene soffiato attraverso il ferro, le impurità escono sotto forma di gas o formano una scoria che galleggia in superficie. Il carbonio ossidato fuoriesce come monossido di carbonio o anidride carbonica. Altre impurità formano nuovi composti che si separano dalla miscela, lasciando l’acciaio di base.