Roheisen
Englisch: pig iron
Spröde, unreine Eisenform, die durch Verhüttung von Eisenerz gewonnen wird, oft zu Blöcken geformt; nicht zum Bearbeiten geeignet, aber zum Gießen, daher häufig als Rohstoff verwendet; (zählbar) ein Muster solchen Eisens.
Roheisen: direkt aus dem Hochofen gewonnenes unverarbeitetes Eisen
Roheisen ist das Rohprodukt, das aus einem Hochofen entsteht, nachdem Eisenerz, Koks und Kalkstein zusammen verhüttet wurden. Es enthält ungefähr 92 bis 94 Prozent Eisen nach Gewicht, der Rest besteht hauptsächlich aus Kohlenstoff (3 bis 4 Prozent), Silizium (1 bis 3 Prozent), Mangan, Phosphor und Schwefel. Diese Zusammensetzung macht es hart und spröde: Der Kohlenstoffgehalt verhindert, dass sich die Kristallstruktur so ausrichtet, dass eine plastische Verformung möglich ist. Das Eisen kann in diesem Zustand nicht gehämmert oder gewalzt werden, weshalb es genau deshalb als Zwischenprodukt und nicht als Fertigmetall existiert.
Der Name stammt aus dem Gießverfahren. Geschmolzenes Eisen fließt aus dem Hochofen in einen zentralen Sandbahn, von dem kleinere Kanäle auf beiden Seiten abzweigen und dabei an Ferkel ähneln, die an einer Sau saugen. Nach dem Erkalten werden diese festen Blöcke aus Roheisen Masseln genannt. Eine typische Massel wiegt 900 bis 1200 kg und misst ungefähr 1 Meter in der Länge und 0,3 Meter in der Höhe. Der zentrale Kanal selbst wird manchmal Mutterbahn genannt.
Roheisen hat zwei Hauptwege in der Industrie. Der Großteil gelangt in ein Stahlwerk, wo es in einem Konverter (Sauerstoff-Aufblaskonverter oder Lichtbogenofen) umgeschmolzen wird, um überschüssigen Kohlenstoff abzubrennen und die Legierungszusammensetzung anzupassen, wodurch Stahl entsteht. Der zweite Weg führt zu Gießereien: Gießereien nutzen Roheisen als Einsatzmaterial, weil sein hoher Kohlenstoffgehalt den Schmelzpunkt auf etwa 1150 Grad Celsius senkt, deutlich unter den 1538 Grad, die erforderlich sind, um reines Eisen zu schmelzen, und der Kohlenstoff verleiht die Fließfähigkeit, um Formen vollständig auszufüllen. Gusseiserne Motorblöcke, Maschinenbetten und Rohrabschnitte werden auf diese Weise hergestellt.
Sorten und Verunreinigungen
Die Qualität von Roheisen variiert je nach Erzvorkommen und Hochofenpraxis. Phosphor, eine häufige Verunreinigung, macht das Metall kaltbrüchig. Schwefel und Sauerstoff erzeugen zusätzliche Sprödigkeit und schwächen die Ermüdungsfestigkeit. Gusseisenqualität wird ausgewählt oder angepasst, um Fließfähigkeit mit Festigkeit auszugleichen: Zu viel Kohlenstoff ergibt träge Gussstücke, die erstarren, bevor sie die Form vollständig ausfüllen; Zu wenig gefährdet Gussqualität und Wirtschaftlichkeit. Der Siliziumgehalt beeinflusst Festigkeit und Härte im fertigen Gussstück. Stahlwerk-Roheisen für die Stahlherstellung verlangt niedrigeren Phosphorgehalt, weil der Stahl in anspruchsvollen Anwendungen verwendet werden kann.
Moderne Hochöfen produzieren Roheisen kontinuierlich, wobei das Metall alle vier bis acht Stunden abgestochen wird. Historisch wurden Masseln in langen Betten gekühlt und manuell getrennt. Heute nutzen viele Betriebe Pfannen mit flüssigem Eisen, um geschmolzenes Eisen direkt ins Stahlwerk zu transportieren, wodurch die feste Masselphase ganz entfällt. Das senkt Umschmelzkosten und minimiert Oxidation. Für den Versand oder die Lagerung bleibt die feste Massel jedoch die Standardform, geladen auf Eisenbahnwaggons oder gestapelt auf Lagerplätzen. Roheisen ist ein Rohstoff: Die weltweite Produktion übersteigt 1,2 Milliarden Tonnen jährlich, wobei die Preise Eisenerz- und Energiekosten folgen.