Ο βασικός χάλυβας αναφέρεται σε χάλυβα που παράγεται σε κλίβανο επενδεδυμένο με βασική και όχι όξινη ουσία. Η συντριπτική πλειοψηφία του χάλυβα που παράγεται στις βιομηχανικές κοινωνίες παράγεται με αυτόν τον τρόπο. Η μόνωση της δομής του κλιβάνου από τη θερμότητα του κλιβάνου είναι μια κεντρική πρόκληση στην παραγωγή χάλυβα. Η αφαίρεση ακαθαρσιών από μείγματα σιδήρου είναι μια άλλη πρόκληση για την παραγωγή χάλυβα. Από τη δεκαετία του 1950, έχουν χρησιμοποιηθεί σύγχρονες μέθοδοι μόνωσης τοίχων κλιβάνου με ουσίες χαμηλού pH ή χαμηλού οξέος.
Ο χάλυβας είναι κυρίως σίδηρος, αλλά περιέχει μια μικρή ποσότητα άλλων στοιχείων στο μείγμα. Αυτό είναι επιθυμητό γιατί μπορεί να βελτιώσει τις ιδιότητες του υλικού της ουσίας, δηλαδή τη σκληρότητα. Ο άνθρακας είναι το πιο κοινό στοιχείο που προστίθεται στον χάλυβα, αλλά χρησιμοποιούνται επίσης μαγγάνιο, χρώμιο και βολφράμιο. Αυτές οι προσθήκες στο σίδηρο βάσης ονομάζονται υλικά κραμάτων. Ο χάλυβας είναι πολύ ισχυρότερος από το καθαρό αλουμίνιο ή τον σίδηρο από μόνοι τους, αλλά πρέπει να κατασκευάζεται με συγκεκριμένους τρόπους.
Κατά τη διάρκεια της Δεύτερης Βιομηχανικής Επανάστασης, η διαδικασία Bessemer για μαζική παραγωγή χάλυβα ανακαλύφθηκε και εφαρμόστηκε ευρέως. Η κύρια καινοτομία στη διαδικασία ήταν η ικανότητα αφαίρεσης ακαθαρσιών από τηγμένο σίδηρο φυσώντας αέρα μέσα από αυτό. Η περίσσεια πυριτίου, μαγγανίου και άνθρακα οξειδώνεται από τον αέρα και μπορεί στη συνέχεια να διαφύγει από την ουσία.
Για να μην λιώσει η δομή του κλιβάνου κατά την παραγωγή χάλυβα, η οποία μπορεί να περιλαμβάνει πολύ υψηλές θερμοκρασίες, το δοχείο είναι επενδεδυμένο με πυρίμαχο υλικό. Τα πυρίμαχα είναι ουσίες που διατηρούν τις φυσικές τους ιδιότητες σε θερμοκρασίες υψηλότερες από 1,000 βαθμούς Φαρενάιτ (537.77 βαθμούς Κελσίου). Στη βασική παραγωγή χάλυβα χρησιμοποιούνται πυρίμαχα υλικά με χαμηλό pH. Στη διαδικασία Bessemer, ο ορυκτός δολομίτης ήταν ένα κοινό πυρίμαχο υλικό χαμηλού pH που χρησιμοποιήθηκε για την επένδυση του δοχείου κατά την κατασκευή βασικού χάλυβα.
Το 1952, αναπτύχθηκε μια νέα διαδικασία παραγωγής χάλυβα γνωστή ως διαδικασία Linz-Donawitz ή LD. Αντί να χρησιμοποιείται η τεχνική Bessemer της εμφύσησης αέρα μέσω του λιωμένου σιδήρου, χρησιμοποιείται καθαρό οξυγόνο. Η αυξημένη οξείδωση του σιδήρου επιτρέπει την αποτελεσματικότερη απομάκρυνση των ακαθαρσιών. Οι σύγχρονοι φούρνοι μπορούν να μετατρέψουν 350 τόνους σιδήρου σε χάλυβα σε λιγότερο από 40 λεπτά. Η διαδικασία LD για την παραγωγή βασικού χάλυβα παράγει επίσης λιγότερη ατμοσφαιρική ρύπανση από τη διαδικασία Bessemer.
Τα βασικά πυρίμαχα επιτρέπουν την απομάκρυνση των ακαθαρσιών θείου και φωσφόρου πιο αποτελεσματικά από τα όξινα πυρίμαχα. Μόλις διοχετευτεί το οξυγόνο μέσω του σιδήρου, οι ακαθαρσίες είτε φεύγουν ως αέριο είτε σχηματίζουν μια σκωρία που επιπλέει στην επιφάνεια. Ο οξειδωμένος άνθρακας διαφεύγει είτε ως μονοξείδιο του άνθρακα είτε ως διοξείδιο του άνθρακα. Άλλες ακαθαρσίες σχηματίζουν νέες ενώσεις που διαχωρίζονται από το μείγμα, αφήνοντας πίσω τους βασικό χάλυβα.