Исходным материалом для выплавки стали является, главным образом, белый (передельный) доменный чугун. Современные процессы производства стали основываются на окислении и частичном удалении углерода и других примесей, входящих в состав чугуна. Сталь изготовленная таким способом также используется для производства металлических листов с перфорацией.
В настоящее время сталь выплавляют в конверторах (бессемеровских и томасовских), в мартеновских и электрических печах.
Конвертор представляет собой сосуд грушеобразной формы, изготовленный из листовой стали и выложенный изнутри огнеупорным материалом.
В бессемеровских конверторах футеровку (огнеупорный материал) изготавливают из кислого материала (динасовый кирпич или кварцевая масса), в томасовских — из основного материала (доломит).
Залитый в конвертор, жидкий чугун через отверстия, имеющиеся в днище, продувают воздухом под давлением 2,5 ат. При окислении примесей, особенно кремния, в чугуне выделяется большое количество тепла, благодаря чему температура в конверторе достигает 1600—1650°С. При этом примеси соединяются с кислородом воздуха, образуя окислы, переходящие в шлак, а углерод сгорает, образуя окись углерода СО — газ, который улетучивается. Реакция окисления протекает бурно, и весь процесс длится до 20 мин. После этого конвертор переворачивают и сталь выливается в ковш.
Производство стали в пламенных регенеративных печах началось в 1864 г., когда французские металлурги П. Мартен и Е. Мартен использовали для ее выплавки регенерационный принцип обогрева печей. Этот способ производства стали получил наименование мартеновского.
Газы и воздух, подаваемые в плавильное пространство через головку, сначала проходят через регенераторы, нагреваясь до температуры 1000—1500°С. Поскольку в печь подаются горячие воздух и газы, температура печи достигает 1800°С. При выплавке стали в мартеновских печах используют жидкий и твердый чугун, металлический лом, отходы черных металлов. Топливом для мартеновской печи могут быть газ, мазут и др. Отработанные газы отводятся из печи в атмосферу по дымовой трубе.
Во время плавки частично окисляется железо и образуется закись железа FeO, придающая стали красноломкость. Для удаления закиси железа сталь раскисляют ферросплавами. При этом марганец и кремний поглощают из закиси железа кислород, образуя окиси марганца и кремния, всплывающие в виде шлака. Углерод образует окись, которая выделяется на поверхности металла в виде пузырьков, создавая впечатление кипения металла. Мартеновская плавка длится несколько часов. В мартеновских печах можно выплавлять сталь заданного состава.
Плавка стали в электрических печах основывается на изобретении русского ученого В. В. Петрова — электрической дуге. Этот способ плавки является относительно новым, его начали применять лишь в начале XX ст. Электросталь выплавляют в дуговых и индукционных электропечах, и чтобы они не остывали в случае непредвиденных перебоев с электричеством используют мощный дизель-генератор. В дуговой электропечи температура достигает 2000°С Чаще всего этим способом пользуются для выплавки легированных сталей, то есть таких, в которые для улучшения свойств вводят различные легирующие элементы: хром, никель, ванадий и др. Химический состав стали в электропечах можно регулировать, причем вредные примеси (сера и фосфор) удаляются почти полностью.