Il termine acciaio per crogioli può essere in qualche modo fuorviante in quanto non si riferisce a un particolare prodotto siderurgico ma piuttosto a uno specifico processo di produzione dell’acciaio. Il processo dell’acciaio a crogiolo prevede la fusione di materiali quali ferro battuto, ghisa e acciaio blister in piccoli crogioli da fonderia per la cementazione o la decarburazione. Durante questi processi, il carbonio viene diffuso o rimosso dallo stock per produrre qualità metallurgiche ottimali nel prodotto finito. Dopo la fusione, il crogiolo viene tolto dal forno e l’acciaio viene colato in lingottiere. Il processo dell’acciaio a crogiolo è uno dei più antichi metodi documentati di produzione dell’acciaio e, sebbene sia stato sostituito con metodi più efficienti, è ancora utilizzato per produrre piccole quantità di materiali di alta qualità per applicazioni specializzate.
L’acciaio è una combinazione di ferro e piccole quantità di carbonio. Combinazioni come queste sono note come leghe con additivi, in questo caso il carbonio, che esaltano la qualità del materiale di base e conferiscono caratteristiche specifiche al prodotto finale. L’acciaio, ad esempio, è più duro del ferro battuto, meno fragile della ghisa e ha migliori qualità di resistenza all’usura e alla corrosione rispetto a entrambi. L’acciaio può essere prodotto in una varietà di modi, la maggior parte dei quali comporta la fusione di scorte di ferro in presenza di una fonte di carbonio. Questo processo fa sì che piccole quantità di carbonio si diffondano nel ferro fuso con concentrazioni finali tipiche di carbonio che vanno dallo 0.2% al 2.1% a seconda dell’uso previsto della lega.
Una delle forme più antiche di produzione dell’acciaio è il processo dell’acciaio a crogiolo; la prima documentazione affidabile sugli acciai prodotti dal crogiolo sono documenti islamici medievali intorno al 1050 circa. Il principio di base dell’acciaio prodotto dal crogiolo è incentrato sulla fusione di scorte di metallo in recipienti o contenitori fatti di vari materiali refrattari abbastanza piccoli da essere maneggiati da una o due persone. I contenitori o crogioli vengono caricati con vari metalli tra cui ferro battuto, ghisa o acciaio blister e cotti in forni speciali per fondere la carica. I materiali a basso tenore di carbonio come il ferro battuto sono integrati con una fonte di carbonio come il carbone che carbura o infonde il fuso con il carbonio. Al contrario, i materiali di scorta con contenuti di carbonio troppo elevati per la produzione generale di acciaio vengono decarburati; questo viene fatto tipicamente esponendo il materiale fuso a una fonte di ossigeno.
Il processo generalmente inizia con il riscaldamento dei crogioli a calore bianco in un forno a coke oa gas, a quel punto vengono rimossi dalla fonte di calore, caricati con le materie prime e riportati al forno. Vengono quindi lasciate per diverse ore fino a quando le materie prime non si sono completamente sciolte. I crogioli vengono quindi rimossi dal forno, eventuali impurità sulla superficie dell’acciaio fuso vengono scremate e l’acciaio viene colato in lingottiere. Questo processo richiede tempo e denaro ed è stato ampiamente sostituito da processi più economici e ad alta capacità come i forni Bessemer. L’elevata qualità dell’acciaio da crogiolo ha tuttavia fatto sì che il processo sia ancora utilizzato per produrre piccole quantità di acciaio per mercati di nicchia specializzati.