Hva er grunnleggende stål?

Grunnstål refererer til stål produsert i en ovn foret med et basisk, istedenfor surt stoff. De aller fleste stål produsert i industrisamfunn er laget på denne måten. Å isolere ovnstrukturen fra ovnvarmen er en sentral utfordring i stålproduksjonen. Å fjerne urenheter fra jernblandinger er en annen utfordring når det gjelder å produsere stål. Siden 1950-tallet har man brukt moderne metoder for å isolere ovnvegger med lave pH-stoffer, eller lav-syre, stoffer.

Stål er først og fremst jern, men inneholder en liten mengde andre elementer i blandingen. Dette er ønsket fordi det kan forbedre stoffets materialegenskaper, nemlig hardheten. Karbon er det vanligste elementet som er tilsatt stål, men mangan, krom og wolfram brukes også. Disse tilsetningene til basisjernet kalles legeringsmaterialer. Stål er mye sterkere enn rent aluminium eller jern av seg selv, men det må produseres på spesielle måter.

Under den andre industrielle revolusjonen ble Bessemer-prosessen for masseproduserende stål oppdaget og bredt brukt. Den viktigste innovasjonen i prosessen var evnen til å fjerne urenheter fra smeltet jern ved å blåse luft gjennom det. Overskudd av silisium, mangan og karbon oksideres av luften og kan deretter slippe ut av stoffet.

For å forhindre at ovnstrukturen smelter under stålfremstilling, noe som kan innebære svært høye temperaturer, er beholderen foret med et ildfast materiale. Ildfaste stoffer er stoffer som beholder sine fysiske egenskaper ved temperaturer høyere enn 1000 grader Fahrenheit (537,77 grader celsius). I basisk stålproduksjon brukes ildfaste materialer med lav pH. I Bessemer-prosessen var mineraldolomitten en vanlig ildfast lav-pH-verdi som ble brukt til å linje beholderen når man lager basisk stål.

I 1952 ble en ny stålproduksjonsmetode kjent som Linz-Donawitz, eller LD, prosess utviklet. I stedet for å bruke Bessemer-teknikken for å blåse luft gjennom det smeltede jernet, brukes i stedet ren oksygen. Økt oksidasjon av jernet gjør at urenheter kan fjernes mer effektivt. Moderne ovner kan omdanne 350 tonn jern til stål på mindre enn 40 minutter. LD-prosessen med å lage grunnleggende stål produserer også mindre luftforurensning enn Bessemer-prosessen.

Basale ildfaste stoffer gjør det mulig å fjerne svovel og fosforforurensninger mer effektivt enn sure ildfaste materialer. Når oksygen er blåst gjennom jernet, blir urenheter enten igjen som en gass eller danner et slagg som flyter til overflaten. Oksidert karbon slipper ut som enten karbonmonoksid eller karbondioksid. Andre urenheter danner nye forbindelser som skiller seg fra blandingen, og etterlater grunnleggende stål.