Koolstofstaal is een veelgebruikt materiaal dat essentieel is voor veel industrieën vanwege zijn unieke eigenschappen, waaronder hoge sterkte, goede ductiliteit en uitstekende bewerkbaarheid. De productie van koolstofstaal kan worden gedaan met behulp van verschillende methoden, maar een van de meest voorkomende manieren om het te produceren is door het gebruik van nieuw staal.
Virgin steel wordt geproduceerd door ijzererts, cokes en kalk te combineren in een hoogoven. Het proces begint met het vermalen van het ijzererts in kleine stukjes en het mengen ervan met cokes en kalksteen. De cokes wordt gebruikt als brandstof en verbrandt in de oven, waarbij de hitte wordt geproduceerd die nodig is om het proces te laten verlopen. De kalksteen fungeert als een vloeimiddel en helpt om onzuiverheden uit het ijzererts te verwijderen tijdens het smeltproces.
Zodra de materialen in de hoogoven zitten, worden ze verhit tot temperaturen van ongeveer 1650 graden. Bij deze hoge temperaturen reageert de cokes met de zuurstof in de lucht om koolmonoxide te produceren. Deze koolmonoxide reageert vervolgens met het ijzererts, waardoor het wordt gereduceerd tot gesmolten ijzer. Het gesmolten ijzer wordt vervolgens verrijkt met koolstof uit de brandende cokes om gesmolten staal te produceren, dat doorgaans ongeveer 4 gew.% koolstof bevat.
Om koolstofstaal te produceren met het gewenste koolstofgehalte, wordt het gesmolten staal onderworpen aan een proces dat decarburisatie wordt genoemd. Tijdens decarburisatie wordt zuurstof in de smelt gebracht, wat de koolstof in het staal oxideert en koolmonoxide en kooldioxide produceert. Dit verlaagt het koolstofgehalte van het staal tot de gewenste hoeveelheid, doorgaans minder dan 2 gew.%.
Over het algemeen is de productie van nieuw staal een belangrijk proces dat de productie van hoogwaardig koolstofstaal met een breed scala aan eigenschappen mogelijk maakt. Hierdoor is het een veelzijdig materiaal dat in veel verschillende industrieën wordt gebruikt.
