Qu'est-ce que l'acier de base?
L'acier de base est l'acier produit dans un four garni d'une substance de base plutôt que d'acide. La grande majorité de l'acier produit dans les sociétés industrielles est fabriqué de cette manière. Isoler la structure du four de la chaleur du four constitue un défi majeur pour la production d'acier. L'élimination des impuretés des mélanges de fer constitue un autre défi pour la production d'acier. Depuis les années 50, on utilise des méthodes modernes d’isolation des parois des fours avec des substances à pH bas ou acide.
L'acier est principalement du fer, mais contient une petite quantité d'autres éléments dans le mélange. Ceci est souhaité car il peut améliorer les propriétés matérielles de la substance, à savoir la dureté. Le carbone est l'élément le plus couramment ajouté à l'acier, mais le manganèse, le chrome et le tungstène sont également utilisés. Ces ajouts au fer de base sont appelés matériaux d'alliage. L'acier est beaucoup plus résistant que l'aluminium pur ou le fer en soi, mais il doit être fabriqué de manière particulière.
Au cours de la deuxième révolution industrielle, le procédé Bessemer pour la production d'acier en série a été découvert et largement appliqué. La principale innovation dans ce processus était la capacité d’éliminer les impuretés du fer en fusion en insufflant de l’air. Les excès de silicium, de manganèse et de carbone sont oxydés par l'air et peuvent alors s'échapper de la substance.
Pour empêcher la structure du four de fondre pendant la fabrication de l'acier, ce qui peut entraîner des températures très élevées, le conteneur est recouvert d'un matériau réfractaire. Les réfractaires sont des substances qui conservent leurs propriétés physiques à des températures supérieures à 537,77 degrés Celsius (1 000 degrés Fahrenheit). Dans la production d'acier de base, des réfractaires à faible pH sont utilisés. Dans le procédé Bessemer, la dolomie minérale était un réfractaire courant à faible pH utilisé pour recouvrir le récipient lors de la fabrication d'acier de base.
En 1952, un nouveau procédé de fabrication de l'acier appelé procédé Linz-Donawitz, ou LD, a été mis au point. Plutôt que d'utiliser la technique de Bessemer consistant à souffler de l'air à travers le fer en fusion, l'oxygène pur est utilisé. L'oxydation accrue du fer permet d'éliminer plus efficacement les impuretés. Les fours modernes peuvent convertir 350 tonnes de fer en acier en moins de 40 minutes. Le procédé LD de fabrication d’acier de base génère également moins de pollution de l’air que le procédé Bessemer.
Les réfractaires basiques permettent d’éliminer les impuretés de soufre et de phosphore plus efficacement que les réfractaires acides. Une fois que l'oxygène est insufflé dans le fer, les impuretés sont soit dissoutes sous forme de gaz, soit forment un laitier qui flotte à la surface. Le carbone oxydé s'échappe sous forme de monoxyde de carbone ou de dioxyde de carbone. D'autres impuretés forment de nouveaux composés qui se séparent du mélange, laissant derrière eux de l'acier basique.