Stal jest ważną częścią konstrukcji od XIX wieku ze względu na jej wszechstronność jako materiału budowlanego. Jego popularność wynika w dużej mierze z wytrzymałości i łatwości wykonania. Surowce do produkcji stali różnią się, ponieważ można wytwarzać różne rodzaje stali, aby dostosować je do ich zastosowań końcowych, od bardziej miękkiej stali do obróbki po bardzo twardą stal na urządzenia zabezpieczające lub sejfy. Wszystkie produkty stalowe są cenione za ich wytrzymałość, trwałość i łatwość recyklingu, gdy nie są już potrzebne.
Kluczowym składnikiem stali jest żelazo, które znajduje się w ziemi jako tlenek, chemiczna mieszanina żelaza i tlenu zmieszana ze skałą. Utlenione żelazo jest powszechne w produktach stalowych, gdy się starzeją, ponieważ ta sama cząsteczka jest znana jako rdza, która pojawia się, gdy żelazo i tlen łączą się z czasem. Do przygotowania czystego metalu z surowej rudy służy naczynie wysokotemperaturowe zwane wielkim piecem. Zanim żelazo zostanie umieszczone w piecu, zwykle przechodzi przez kilka etapów przetwarzania w celu usunięcia skały płonnej i skoncentrowania procentowej zawartości żelaza w rudzie.
W wielkim piecu ruda żelaza i inne surowce do produkcji stali są dodawane i podgrzewane do bardzo wysokich temperatur. Gdy mieszanina jest stopiona, tlen jest wtryskiwany za pomocą pustej rury zwanej lancą, co powoduje, że mieszanina staje się jeszcze gorętsza. W bardzo wysokich temperaturach tlen jest oddzielany od tlenku żelaza, w wyniku czego powstaje czysty metal. Zanieczyszczenia zwane żużlem unoszą się na szczyt pieca i są usuwane, w wyniku czego powstaje stopiona mieszanina żelaza i innych dodatków.
Istnieją setki różnych składów stali lub stopów, ale istnieje kilka powszechnych surowców do produkcji stali. Węgiel jest kluczowym składnikiem całej stali, ale występuje w niskich stężeniach. Tlen w rudzie reaguje z węglem dodanym do pieca, usuwając go z cząsteczki tlenku żelaza. W wielkim piecu potrzebna jest czysta forma węgla zwana koksem, która jest przygotowywana przez podgrzanie węgla do wysokich temperatur w celu usunięcia wszelkich związków organicznych.
Żelazo o zawartości węgla powyżej XNUMX% określane jest jako żeliwo, które jest twarde, ale bardziej kruche. Inne surowce do produkcji stali to różne metale, krzem i wapień. Wapień, który jest węglanem wapnia, nazywany jest topnikiem i jest dodawany w regularnych odstępach czasu do pieca w celu utworzenia żużla i usunięcia zanieczyszczeń. Krzem usuwa tlen z pieca i sprawia, że stal jest bardziej podatna na obróbkę lub łatwiejsza do gięcia lub obróbki.
W wielkim piecu można użyć pewnej ilości stali z recyklingu, ale zazwyczaj jest to ograniczone do około 30 procent wagowych. Stal łatwo poddaje się recyklingowi, ale inny piec, zwany elektrycznym piecem łukowym, jest używany do wyższych procentów stali poddanej recyklingowi. Elektryczny piec łukowy wykorzystuje dwie elektrody zawieszone wewnątrz pieca, a między nimi przepływa duży prąd elektryczny, wytwarzając wysokie temperatury. Surowce do produkcji stali są już zawarte w materiale z recyklingu i tylko niewielkie ilości dodatków mogą być potrzebne do uzyskania pożądanego składu stali.