Процеси виплавки сталі здійснюють в три етапи.

Перший етап - розплавлення шихти і нагріваючи ванни рідкого металу.

Температура металу порівняно невисока, інтенсивно відбувається окислення заліза, утворення оксиду заліза і окислення домішок : кремнію, марганцю і фосфору.

Найбільш важливе завдання етапу - видалення фосфору. Для цього бажане проведення плавки в основній печі, де шлак містить . Фосфорний ангідрид утворює з оксидом заліза нестійке з'єднання Оксид кальцію - сильніша основа, ніж оксид заліза, тому при невисоких температурах зв'язує і переводить його в шлак:

.

Для видалення фосфору потрібні невисокі температура ванни металу і шлаку, достатній зміст в шлаку . Для підвищення змісту в шлаку і прискорення окислення домішок в піч додають залізну руду і окалину, наводячи залізистий шлак. У міру видалення фосфору з металу в шлак, вміст фосфору в шлаку збільшується. Тому необхідно прибрати цей шлак з дзеркала металу і замінити його новим зі свіжими добавками .

Другий етап - кипіння металевої ванни - починається у міру прогрівання до вищих температур.

При підвищенні температури інтенсивніше протікає реакція окислення вуглецю, що відбувається з поглинанням теплоти : .

Для окислення вуглецю в метал вводять незначну кількість руди, окалини або вдувають кисень.

При реакції оксиду заліза з вуглецем, бульбашки оксиду вуглецю виділяються з рідкого металу, викликаючи "кипіння ванни". При "кипінні" зменшується вміст вуглецю в металі до потрібного, вирівнюється температура за об'ємом ванни, частково віддаляються неметалічні включення, що прилипають до спливаючих бульбашок , а також гази, проникаючі у бульбашки . Усе це сприяє підвищенню якості металу. Отже, цей етап - основній в процесі виплавки сталі.

Також створюються умови для видалення сірки. Сірка в сталі знаходиться у вигляді сульфіду ( ), який розчиняється також в основному шлаку. Чим вище температура, тим більша кількість сульфіду заліза розчиняється в шлаку і взаємодіє з оксидом кальцію :

З'єднання , що утворюється, розчиняється в шлаку, але не розчиняється в залозі, тому сірка віддаляється в шлак.

Третій етап - розкислювання сталі полягає у відновленні оксиду заліза, розчиненого в рідкому металі.

При плавці підвищення вмісту кисню в металі потрібне для окислення домішок, але в готовій сталі кисень - шкідлива домішка, оскільки знижує механічні властивості сталі, особливо при високих температурах.

Сталь розкислюють двома способами: що осаджує і дифузійним.

Осаджуюче розкислювання здійснюється введенням в рідку сталь розчинних розкислювачів (феромарганця, феросиліцію, алюмінію), що містять елементи, які мають велику спорідненість до кисню, ніж залізо.

В результаті розкислювання відновлюється залізо і утворюються оксиди: , які мають меншу щільність, ніж сталь, і віддаляються в шлак.

Дифузійне розкислювання здійснюється розкислюванням шлаку. Феромарганець, феросиліцій і алюміній в подрібненому виді завантажують на поверхню шлаку. Розкислювачі, відновлюючи оксид заліза, зменшують його зміст в шлаку. Отже, оксид заліза, розчинений в сталі переходить в шлак. Оксиди, що утворюються при цьому процесі, залишаються в шлаку, а відновлене залізо переходить в сталь, при цьому в сталі знижується зміст неметалічних включення і підвищується її якість.

Залежно від міри розкислювання виплавляють сталі:

а) спокійні б) киплячі в) напівспокійні.

Спокійна сталь виходить при повному розкислюванні в печі і ковші.

Кипляча сталь розкислює в печі неповністю. Її розкислювання триває у виливниці при твердінні зливка, завдяки взаємодії оксиду заліза і вуглецю :

Оксид вуглецю , що утворюється, виділяється із сталі, сприяючи видаленню із сталі азоту і водню, гази виділяються у вигляді бульбашок, викликаючи її кипіння. Кипляча сталь не містить неметалічних включення, тому має хорошу пластичність.

Напівспокійна сталь має проміжну раскисленность між спокійною і киплячою. Частково вона розкислюється в печі і в ковші, а частково - у виливниці, завдяки взаємодії оксиду заліза і вуглецю, що містяться в сталі.

Легування сталі здійснюється введенням феросплавів або чистих металів у необхідній кількості в розплав. Легуючі елементи, у яких спорідненість до кисню менша, ніж у заліза ( ), при плавці і розливанні не окислюються, тому їх вводять у будь-який час плавки. Легуючі елементи, у яких спорідненість до кисню більша, ніж у заліза ( ), вводять в метал після розкислювання або одночасно з ним у кінці плавки, а іноді в ківш.