Stahl ist aufgrund seiner Vielseitigkeit als Baumaterial seit dem 1800. Jahrhundert ein wichtiger Bestandteil des Bauwesens. Seine Popularität ist hauptsächlich auf seine Stärke und einfache Herstellung zurückzuführen. Die Rohstoffe für Stahl variieren, da unterschiedliche Stähle je nach Verwendungszweck hergestellt werden können, von weicheren Stählen für die Bearbeitung bis hin zu sehr harten Stählen für Sicherheitsvorrichtungen oder Tresore. Alle Stahlprodukte werden für ihre Stärke, Haltbarkeit und einfache Wiederverwertung geschätzt, wenn sie nicht mehr benötigt werden.
Der Hauptbestandteil von Stahl ist Eisen, das als Oxid im Boden vorkommt, ein chemisches Gemisch aus Eisen und Sauerstoff, das mit Gestein vermischt ist. Oxidiertes Eisen ist in Stahlprodukten mit zunehmendem Alter üblich, da dasselbe Molekül als Rost bekannt ist, der auftritt, wenn sich Eisen und Sauerstoff im Laufe der Zeit wieder verbinden. Ein Hochtemperaturbehälter, ein sogenannter Hochofen, wird verwendet, um aus dem Roherz das reine Metall aufzubereiten. Bevor Eisen in den Ofen gegeben werden kann, durchläuft es in der Regel mehrere Verarbeitungsschritte, um Altgestein zu entfernen und den Eisenanteil im Erz zu konzentrieren.
In einem Hochofen werden das Eisenerz und andere Rohstoffe für Stahl zugegeben und auf sehr hohe Temperaturen erhitzt. Wenn die Mischung geschmolzen ist, wird Sauerstoff über ein hohles Rohr, eine sogenannte Lanze, injiziert, wodurch die Mischung noch heißer wird. Bei den sehr hohen Temperaturen wird Sauerstoff vom Eisenoxid getrennt, wodurch reines Metall entsteht. Verunreinigungen, die als Schlacke bezeichnet werden, steigen zum oberen Ende des Ofens auf und werden entfernt, was zu einer geschmolzenen Mischung aus Eisen und anderen Zusatzstoffen führt.
Es gibt Hunderte von verschiedenen Stahlzusammensetzungen oder -legierungen, aber es gibt einige gängige Rohstoffe für Stahl. Kohlenstoff ist ein wichtiger Bestandteil aller Stähle, liegt jedoch in geringen Konzentrationen vor. Der Sauerstoff im Erz reagiert mit dem dem Ofen zugeführten Kohlenstoff und entfernt ihn vom Eisenoxidmolekül. In einem Hochofen wird eine reine Form von Kohlenstoff namens Koks benötigt, die durch Erhitzen von Kohle auf hohe Temperaturen hergestellt wird, um alle organischen Verbindungen zu entfernen.
Eisen mit Kohlenstoffanteilen von mehr als zwei Prozent wird als Gusseisen bezeichnet, das hart, aber spröder ist. Andere Rohstoffe für Stahl sind verschiedene Metalle, Silizium und Kalkstein. Der Kalkstein, bei dem es sich um Kalziumkarbonat handelt, wird als Flussmittel bezeichnet und in regelmäßigen Abständen in den Ofen gegeben, um die Schlacke zu bilden und Verunreinigungen zu entfernen. Silizium entfernt Sauerstoff im Ofen und macht den Stahl besser bearbeitbar oder leichter zu biegen oder zu bearbeiten.
Ein Hochofen kann etwas recycelten Stahl verwenden, ist jedoch typischerweise auf etwa 30 Gewichtsprozent beschränkt. Stahl lässt sich leicht recyceln, aber für höhere Prozentsätze an recyceltem Stahl wird ein anderer Ofen namens Elektrolichtbogenofen verwendet. Ein Elektrolichtbogenofen verwendet zwei im Ofen aufgehängte Elektroden, zwischen denen ein hoher elektrischer Strom fließt, wodurch hohe Temperaturen entstehen. Die Rohstoffe für Stahl sind bereits im recycelten Material enthalten und es können nur geringe Mengen an Additiven benötigt werden, um eine gewünschte Stahlzusammensetzung zu erzeugen.