Сталью называется сплав железа с углеродом и другими элементами, где содержание углерода колеблется от 0,03 до 2 % (обычно 0,1—1,4 %). Сырьем для ее производства являются передельный чугун, ферросплавы, технически чистые металлы и вторичные черные металлы.

Из числа технически чистых металлов применяют марганец и хром металлические, кремний кристаллический. Вторичные черные металлы включают лом и отходы. Вторичные черные металлы подразделяются на виды (лом стальной, лом чугунный, доменный приезд), категории (А — нелегированный металл; Б — легированный металл) и классы (I и II в зависимости от состояния поставки, степени чистоты, габаритов и массы).

По своему химическому составу сталь отличается от чугуна меньшим содержанием углерода и таких примесей, как кремний, марганец, сера и фосфор. Следовательно, процесс передела чугуна на сталь сводится к удалению углерода и части этих примесей. Это осуществляется конвертерным, мартеновским или электроплавильным способами.

Конвертерный способ, используемый с 1854 г., в настоящее время является наиболее распространенным. На его долю приходится около половины мировой выплавки стали. Это обусловлено относительной простотой и дешевизной процесса, отсутствием расхода топлива, а также высокой производительностью труда. Однако ему присущи и некоторые недостатки: зависимость качества стали от химического состава перерабатываемого чугуна, необходимость располагать сталеплавильное производство вблизи домны, невозможность переработки большого количества металлического лома, большой угар железа (до б—9 %) и пылеобразование.

Сущность конвертерного способа производства стали заключается в продувке расплавленного чугуна воздухом или кислородом. При продувке конвертерная сталь имеет повышенное содержание азота, что ухудшает ее механические свойства. Поэтому в настоящее время применяется дутье кислородом. Такой кислородно-конвертерный способ выплавки стали впервые был применен в СССР в 1936 г.

Разновидностями конвертерного способа являются также бессемеровский и томассовский процессы.

Бессемеровский способ применяют для переработки в сталь чугуна, содержащего до 2 % кремния и до 0,1 % серы и фосфора. Из бессемеровской стали изготавливают трубы, крепежные изделия, жесткую проволоку, рельсы и т. п.

Томассовский способ используется для переработки в сталь чугуна, содержащего большое количество фосфора, серы и до 0,6 % кремния, Томассовскую сталь применяют для производства кровельного и сортового железа, мягкой проволоки и др.

В последние годы томассовский и бессемеровский способы все более вытесняются кислородно-конвертерным.

Мартеновский способ предполагает варку стали в специальных печах.

По содержанию используемой шихты различают чугунно-рудный, скрап-процесс и скрап-рудный способы мартеновской выплавки стали.

Для чугунно-рудного способа шихтой служит жидкий чугун с добавлением железной руды для окисления примесей, скрап-процесса — стальной лом (60—70 %) и твердый чушковый чугун (30—40 %), скрап-рудного способа— стальной лом (20—50%), богатая железная руда (15—30 %) и жидкий чугун.

Окисление примесей в мартеновской печи осуществляется кислородом воздуха и специально вводимыми добавками извести, бокситов и др., а их удаление производится через шлак.

Мартеновский способ отличается рядом преимуществ и недостатков. Его преимуществами является возможность выплавки широкого ассортимента углеродистых и легированных сталей, переработки в неограниченных количествах металлического лома и твердого чушкового чугуна, а также использования чугуна любого химического состава. При этом качество мартеновской стали выше, чем конвертерной, за счет большей чистоты по вредным примесям, азоту и неметаллическим включениям. Недостатками мартеновского процесса является большая продолжительность плавки (4—8 ч против 1 ч при конвертерном способе) и соответственно более низкая производительность труда, значительный расход топлива и более высокая стоимость. Поэтому в настоящее время строительство мартеновских печей прекращено.

Мартеновская сталь (по сравнению с конвертерной) используется для изготовления более ответственных изделий, в том числе заготовок для ковки и прокатки, рельс, сортового и листового проката и др.

Электроплавильный способ отличается тем, что обогрев ванны осуществляется с помощью электрического тока. При этом шихта состоит из стального лома, передельного чушкового чугуна, железной руды, флюсов, раскислителей и ферросплавов.

Преимуществами   электроплавки   являются возможность получения более высоких температур (до 2000°C), простота и точность их регулирования, значительное снижение угара железа и легирующих элементов, Получаемая сталь отличается высоким качеством, а слитки из нее — почти полным отсутствием газовых пузырей. Поэтому электроплавка применяется для производства жаропрочных, нержавеющих, кислотоупорных, магнитных и других видов специальных сталей.

Недостатками электроплавки являются малая производительность процесса и высокая стоимость (из-за большого расхода электроэнергии). Однако этот способ, наряду с кислородно-конвертерным, в нашей стране признан перспективным.