Wat is basisstaal?
Basisstaal verwijst naar staal geproduceerd in een oven bekleed met een basische, in plaats van een zure substantie. Het overgrote deel van het staal dat in industriële samenlevingen wordt geproduceerd, wordt op deze manier gemaakt. Het isoleren van de ovenstructuur van de ovenwarmte is een centrale uitdaging bij de staalproductie. Het verwijderen van onzuiverheden uit ijzermengsels is een andere uitdaging bij het produceren van staal. Sinds de jaren 1950 worden moderne methoden gebruikt om ovenwanden te isoleren met stoffen met een lage pH of zuurgraad.
Staal is voornamelijk ijzer, maar bevat een kleine hoeveelheid andere elementen in het mengsel. Dit is gewenst omdat het de materiaaleigenschappen van de stof kan verbeteren, namelijk de hardheid. Koolstof is het meest voorkomende element dat aan staal wordt toegevoegd, maar ook mangaan, chroom en wolfraam worden gebruikt. Deze toevoegingen aan het basisijzer worden legeringsmaterialen genoemd. Staal is op zichzelf veel sterker dan puur aluminium of ijzer, maar het moet op bepaalde manieren worden vervaardigd.
Tijdens de tweede industriële revolutie werd het Bessemer-proces voor massaproductie van staal ontdekt en breed toegepast. De belangrijkste innovatie in het proces was de mogelijkheid om onzuiverheden uit gesmolten ijzer te verwijderen door er lucht doorheen te blazen. Overtollig silicium, mangaan en koolstof worden door de lucht geoxideerd en kunnen vervolgens uit de stof ontsnappen.
Om te voorkomen dat de ovenstructuur smelt tijdens het maken van staal, wat tot zeer hoge temperaturen kan leiden, is de container bekleed met een vuurvast materiaal. Vuurvaste stoffen zijn stoffen die hun fysische eigenschappen behouden bij temperaturen hoger dan 1.000 graden Fahrenheit (537,77 graden Celsius). Bij de productie van basisstaal worden vuurvaste materialen met een lage pH gebruikt. In het Bessemer-proces was het mineraal dolomiet een veelvoorkomend vuurvast materiaal met lage pH dat werd gebruikt om de container te bekleden bij het maken van basisstaal.
In 1952 werd een nieuwe staalproductieprocedure bekend als het Linz-Donawitz of LD-proces ontwikkeld. In plaats van de Bessemer-techniek te gebruiken om lucht door het gesmolten ijzer te blazen, wordt in plaats daarvan pure zuurstof gebruikt. Door verhoogde oxidatie van het ijzer kunnen onzuiverheden effectiever worden verwijderd. Moderne ovens kunnen 350 ton ijzer in minder dan 40 minuten in staal omzetten. Het LD-proces van het maken van basisstaal produceert ook minder luchtvervuiling dan het Bessemer-proces.
Basische vuurvaste materialen maken het verwijderen van zwavel- en fosforonzuiverheden effectiever mogelijk dan zure vuurvaste materialen. Zodra zuurstof door het ijzer is geblazen, vertrekken onzuiverheden als een gas of vormen een slak die naar het oppervlak drijft. Geoxideerde koolstof ontsnapt als koolmonoxide of koolstofdioxide. Andere onzuiverheden vormen nieuwe verbindingen die zich van het mengsel scheiden en basisch staal achterlaten.