Desarrollo de la metalurgia moderna
No fue hasta el siglo XIV que se construyeron hornos de fundición de hierro capaces de fundir hierro en Europa. Estos hornos se conocían como altos hornos y eran sustancialmente más grandes que los hornos anteriores. Los altos hornos tenían fuelles accionados por agua que producían temperaturas de horno mucho más altas ya que los fuelles producían un flujo continuo y fuerte de aire a través de las toberas hacia el horno. Las temperaturas más altas permitieron que el hierro absorbiera una pequeña cantidad de carbono, lo que redujo el punto de fusión del hierro a una temperatura que el alto horno podría obtener. El hierro fundido, conocido como arrabio, podría verterse en moldes o podría fundirse y forjarse en cualquier forma; el carbono en el arrabio podría eliminarse para producir hierro forjado que era más maleable que el arrabio.
Se realizaron mejoras sustanciales en los altos hornos entre 1500 y 1700. Los hornos reverberatorios, sin chimeneas y que utilizan tuberías subterráneas para llevar aire, alcanzaron temperaturas más altas con techos abovedados revestidos de arcilla que reflejan el calor en el horno. Los procesos continuos de fundición, que implicaban que el mineral y el combustible se alimentaran continuamente al horno para proporcionar un suministro continuo de hierro, aumentaron considerablemente la eficiencia y la producción.
El uso de coque, carbón bituminoso purificado, en los altos hornos comenzó alrededor de 1709 y aumentó considerablemente después de 1760, cuando se descubrió un método para eliminar el silicio del hierro producido en los altos hornos con coque; a finales del siglo XVIII, el coque reemplazó al carbón vegetal en la mayoría de los altos hornos británicos. James Neilsen inventó en 1829 una mejora adicional para los altos hornos que permite temperaturas aún más altas y un menor uso de combustible; la invención de Neilsen implicó el uso de gases propios de los hornos para precalentar el aire antes de que ingresara al horno. El precalentamiento de la explosión de aire fue mejorado aún más por Edward Cowper en 1860 cuando inventó la estufa de explosión.
El hierro forjado fue el material principal de la Revolución Industrial; el acero era un material mejor, pero era demasiado caro para un uso generalizado. No fue hasta la segunda mitad del siglo XIX que se inventó un proceso para crear acero barato: el proceso Bessemer fue patentado en 1856 y utilizó un recipiente llamado convertidor en el que se vertió arrabio fundido. William y Frederick Siemens inventaron en 1864 un método alternativo para fabricar acero, conocido como el proceso de hogar abierto, y luego Pierre y Emile Martin lo mejoraron.
La invención de generadores eléctricos condujo al uso de electricidad para calentar hornos. El primer horno de arco eléctrico comenzó a funcionar en 1902 y, aunque era más costoso que el Bessemer y los procesos de hogar abierto, pudo producir acero de mejor calidad debido a que tenía menos impurezas que el acero que había estado en contacto con el combustible. Los hornos eléctricos podían producir mayor calor y las temperaturas podían controlarse más fácilmente que con los hornos ordinarios. El uso de de estos hornos debía dar como resultado la producción a gran escala de metales como tungsteno, cromo y manganeso que, cuando se agregaban al acero, le daban propiedades útiles, como una mayor dureza y resistencia al desgaste; también permitió la producción en masa de aluminio. El aluminio está muy extendido en la Tierra, pero era difícil y costoso extraerlo de su mineral, la bauxita, antes de la invención del horno eléctrico; éste produce aluminio mediante un proceso de electrólisis a alta temperatura que produce aluminio fundido en grandes cantidades, aunque el proceso utiliza cantidades sustanciales de electricidad.
