Сталь – металлический сплав на основе железа, включающий небольшие количества углерода, марганца и кремния. Стали, при изготовлении которых, помимо этих трех элементов, добавляются другие, называют стальными сплавами. Стали, в состав которых не входят другие элементы, кроме упомянутых небольших количеств углерода, марганца и кремния, называются углеродистыми.
Строительство доменной печи – сложный процесс, особенно сооружение фундаментов. Возведение доменных печей в настоящее время требует больших материальных затрат, поэтому в будущем их строительство, видимо, будет ограничено. Экономически невыгодно тратить 60 млн. долларов или более на доменную печь, которая будет давать жидкий чугун, стоимость которого составляет лишь несколько центов за фут (0,45 кг).
Прямой способ превращения железной руды в сталь за одну операцию все еще не является промышленно осуществимым в Соединенных Штатах Америки. Такие методы, называемые прямым преобразованием железной руды, применяются в незначительных масштабах. В настоящее время процесс получения стали из железной руды требует двух стадий: 1) превращения руды в жидкий чугун в доменной печи, 2) очищения и легирования стали в сталеплавильной печи.
Годовое потребление стали более чем в два раза превосходит потребление всех других металлов и пластмасс, вместе взятых. На втором месте по объемам потребления стоит бумага.
Известняк используется как флюс, который помогает избавиться от некоторого количества серы и фосфора, содержащихся в железе, – двух элементов, которые придают хрупкость стали. Кокс получают из каменного угля в коксовых печах и пережигают до получения закиси углерода. Закись углерода превращает окись железа в железо путем изъятия кислорода из руды при температуре 1650° С и образования двуокиси углерода2. Углерод, присутствующий во всех сталях, образуется из кокса, первоначально загружаемого в доменную печь.