Vật liệu thô chính yếu dùng trong luyện thép
là quặng sắt, than đá và đá vôi.
Các
nguyên liệu này được kết hợp trong lò cao thành một sản phẩm có tên là
“gang”, có chứa đáng kể một lượng carbon (trên 1.5%), mangan, lưu huỳnh, phốt-pho
và silic.
Gang cứng, giòn, và không thích hợp để trực
tiếp chế tạo thành dạng rèn.
Gang đã là cái tên được gọi từ lâu, khi sắt
nóng chảy được đổ qua một cái rãnh trên mặt đất để chảy vào các lỗ đất nông.
Sự sắp sếp trông giống như những chú heo sơ
sinh.
Rãnh trung tâm được gọi là “rãnh dẫn”, và các
khuôn được gọi là “thoi”.
Luyện thép là quá trình tinh luyện gang cũng
như sắt và thép phế liệu bằng cách loại bỏ các yếu không mong muốn từ quá trình
tan chảy và sau đó thêm vào các yếu tố mong muốn với lượng định trước.
Một phản ứng chính trong hầu hết quá trình
luyện thép là sự kết hơp của carbon và oxy để tạo thành khí. Nếu oxy hòa tan
không được loại bỏ khỏi sự tan chảy trước hoặc trong khi rót, các bọt khí sẽ tiếp
tục phát triển trong quá trình hóa rắn.
Nếu thép bị khử oxy mạnh bằng cách thêm vào
các yếu tố khử oxy, không có bọt khí được hình thành, thép sẽ được gọi là “thép
lặng” vì nó nằm lặng lẽ trong khuôn. Nếu
gia tăng sự hình thành khí (giảm sự khử oxy) đặc trưng của thép gọi là “nửa lặng”
hoặc “thép sôi”. Mức độ của sự khử oxy làm ảnh hưởng đến một vài tính chất của thép.
Ngoài oxy, thép lỏng còn chứa một lượng hidro
và nitơ có thể đo được.
Đối với một số ứng dụng đặc biệt của thép,
phương pháp khử oxy đặc biệt cũng như xử lý chân không có thể được sử dụng để
kiểm soát và giảm lượng khí hòa tan.
Hàm lượng carbon của các nhóm thép phổ biến có
phạm vi từ vài phần của % đến 1%.
Tất cả các loại thép cũng chứa một lượng đa dạng
các nguyên tố, chủ yếu là mangan, hoạt động như một chất khử oxy và tạo điều kiện
làm việc nóng.
Silic, phốt pho, và lưu huỳnh cũng luôn luôn
hiện diện, nếu chỉ một lượng nhỏ.
Các nguyên tố khác có thể có mặt, hoặc là chất
dư được thêm vào một cách không có chủ ý, nhưng là kết quả từ nguyên liệu thô
hoặc quá trình luyện thép; hoặc là các nguyên tố hợp kim được thêm vào để làm
thay đổi tính chất của thép.
Khi xem xét chứng nhận hóa học của thép, hãy nhớ rằng nguyên tố sắt là yếu tố lớn nhất của các giá trị hóa học bị đánh giá không đạt.