Термин «тигельная сталь» может вводить в заблуждение, поскольку он относится не к конкретному стальному продукту, а скорее к конкретному процессу производства стали. Процесс производства стали в тигле включает плавку таких материалов, как кованое железо, чугун и черновая сталь в небольших литейных тиглях для науглероживание или обезуглероживание. Во время этих процессов углерод либо диффундирует в сырье, либо удаляется из него, чтобы обеспечить оптимальные металлургические качества готового продукта. После плавки тигель вынимают из печи, а сталь разливают в изложницы. Процесс производства стали в тигле является одним из старейших задокументированных методов производства стали, и, хотя он был заменен более эффективными методами, он по-прежнему используется для производства небольших количеств высококачественных материалов для специальных применений.
Сталь представляет собой комбинацию железа и небольшого количества углерода. Подобные комбинации известны как сплавы с добавками, в данном случае углеродом, улучшающими качество основного материала и придающими определенные характеристики конечному продукту. Например, сталь тверже кованого железа, менее хрупкая, чем чугун, и обладает лучшей износостойкостью и коррозионной стойкостью. качества, чем любой. Сталь можно производить различными способами, большинство из которых включает плавку чугуна в присутствии источника углерода. Этот процесс вызывает диффузию небольшого количества углерода в расплавленное железо с типичными конечными концентрациями углерода в диапазоне от 0,2% до 2,1% в зависимости от предполагаемого использования сплава.
Одной из старейших форм производства стали является тигельный процесс производства стали; Первая надежная документация о стали, изготовленной в тигле, — это средневековые исламские записи примерно 1050 года. Основной принцип производства стали в тигле основан на плавке металлической массы в сосудах или контейнерах, сделанных из различных огнеупорных материалов, достаточно маленьких, чтобы с ними мог справиться один или два человека. Контейнеры или тигли загружают различными металлами, включая кованое железо, чугун или черновую сталь, и обжигают в специальных печах для расплавления загрузки. Материалы с низким содержанием углерода, такие как кованое железо, дополняются источником углерода, таким как древесный уголь, который науглероживает или насыщает расплав углеродом. Напротив, исходный материал со слишком высоким содержанием углерода для общего производства стали обезуглероживает; обычно это делается путем воздействия на расплавленный материал источника кислорода.
Процесс обычно начинается с нагревания тиглей до белого каления в коксовой или газовой печи, после чего они удаляются от источника тепла, загружаются сырьем и возвращаются в печь. Затем их оставляют на несколько часов, пока сырье полностью не растает. Затем тигли вынимают из печи, удаляют любые примеси с поверхности расплавленной стали и сталь разливают в изложницы. Этот процесс требует много времени и дорог, и в значительной степени был заменен более экономичными процессами с высокой производительностью, такими как бессемеровские печи. Однако высокое качество тигельной стали означает, что этот процесс по-прежнему используется для производства небольших партий стали для специализированных нишевых рынков.