Abstichzone

Das flüssige Roheisen sammelt sich schließlich zusammen mit der ebenfalls flüssigen Schlacke im Gestell des Hochofens. Aufgrund der höheren Dichte des Roheisens kann das Roheisen am tiefsten Punkt des Hochofens abgestochen werden (Abstich genannt). Es weist mit etwa 4,5 % einen hohen Kohlenstoffgehalt auf. Weitere Begleitelemente sind nachfolgend aufgelistet, wobei die Zusammensetzung je nach Roheisensorte zum Teil erheblich abweicht.

  • 4,5 % Kohlenstoff
  • 2,5 % Silizium
  • 1,5 % Mangan
  • 0,5 % Phosphor
  • 0,1 % Schwefel

Weitere Elemente wie Titan, Kupfer, etc. sind ebenfalls in geringen Mengen im Roheisen enthalten.

Hochofen-Prozess, chemische Vorgänge, Trocknungszone, Vorwärmzone, Indirekte Reduktion, Direkte, Aufkohlung, Schmelze, Schlacke

Abbildung: Zonen im Hochofen

Vor allem der Siliziumgehalt entscheidet bei einer Erstarrung des flüssigen Roheisens darüber, ob sich der gelöste Kohlenstoff dabei in Reinform als Graphit (C) im Gefüge ausscheidet oder als Eisencarbidverbindung Zementit (Fe3C). Bei hohen Siliziumkonzentrationen wird die Graphitausscheidung bevorzugt. Die Graphitbildung wird auch durch einen relativ niedrigen Mangangehalt und langsamer Abkühlung begünstigt. Bei einem relativ niedrigen Siliziumgehalt wird hingegen die Zementitausscheidung bei einer Erstarrung des Roheisens bevorzugt. Diese wird wiederum durch relativ hohe Mangankonzentrationen und schnellere Abkühlgeschwindigkeiten begünstigt.

Da bei hohen Temperaturen und langen Glühzeiten der gebildete Zementit wieder in seine Bestandteile (Eisen und Kohlenstoff) zerfallen würde, bezeichnet man diese Erstarrungsform im thermodynamischen Sinne auch als metastabile Erstarrung. Im Gegensatz hierzu handelt es sich bei Graphit um eine thermodynamisch stabile Verbindung, die auch bei noch so langen Glühzeiten bestand hat. Deshalb bezeichnet man diese Erstarrungsform auch als stabile Erstarrung.

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Abbildung: Graues und weißes Roheisen

Durch den Graphit im stabil erstarrten Gefüge erscheint die Bruchfläche des Roheisens matt-grau. Deshalb wird das stabil erstarrte Roheisen auch als graues Roheisen bezeichnet. Die Bruchfläche einer metastabil erstarrten Roheisensorte wirkt hingegen eher weißlich-glänzend und wird deshalb auch weißes Roheisen genannt.

Das graue Roheisen ("Gußroheisen") dient als Rohstoff für Gießereien, um hieraus verschiedene Gußeisensorten bzw. Gußeisenwerkstoffe zu produzieren. Es wird meistens in kleinen Barren, den sogenannten Masseln, vergossen und den Gießereien zum Einschmelzen mit anderen Stoffen angeboten (Gattierung). Die Nachfrage an grauem Roheisen macht jedoch nur ein geringer Teil der Gesamtnachfrage aus. Mehr als 90 % des Roheisens wird nämlich als weißes Roheisen ("Stahlroheisen") abgestochen und in flüssiger Form im Stahlwerk durch spezielle Nachbehandlungsverfahren zum eigentlichen Stahl verarbeitet. Auf diese Prozesse wird in den folgenden Abschnitten näher eingegangen.