Roheisen

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Roheisen ist ein Zwischenprodukt bei der Stahlherstellung über den Hochofenprozess.

Roheisen

Verarbeitung

Flüssiges Roheisen

Roheisen kann grundsätzlich direkt als Werkstoff genutzt werden, üblich ist aber die Weiterverarbeitung zu Stahl oder Gusseisen. Die Weiterverarbeitung zu Stahl wird als Frischen bezeichnet, wobei unerwünschte Begleitelemente entfernt werden. Seit Mitte des 20. Jahrhunderts wird dabei Sauerstoff auf das flüssige Roheisen geblasen, sodass die unerwünschten Elemente verbrannt werden. Historisch gab es aber auch zahlreiche andere Methoden.

Roheisen ist nicht schmiedbar oder walzbar. Es muss daher erneut aufgeschmolzen oder direkt beim Gießen zu Fertigprodukten verarbeitet werden. Nach dem ersten Erkalten ist es zu spröde zur Weiterverarbeitung.

Weißes Roheisen wird hingegen im Konverterprozess zu Stahl weiterverarbeitet. Dabei werden im geschmolzenen Zustand auf verschiedene Arten (Einblasen von Sauerstoff, elektrochemische Umwandlung) der überschüssige Kohlenstoff sowie die anderen Fremdstoffe aus dem Roheisen teilweise oder ganz entfernt.

Eigenschaften

Roheisen besteht aus Eisen mit einem Kohlenstoffgehalt von mindestens 1,7–4 %. Daneben kann es noch Silicium und Mangan, ferner geringe Mengen von Schwefel und Phosphor enthalten. Diese Begleitelemente machen Roheisen in kaltem Zustand sehr spröde, es ist daher weder schmiedbar (walzbar) noch schweißbar,^[1][2] die Verunreinigungen werden dem glühenden Roheisen durch Frischen ganz oder teilweise entzogen.

Früher wurde Roheisen auch Raueisen oder Rauheisen genannt.

Gusseisen kann eine graue oder weiße Bruchfläche besitzen. Überwiegt der Siliciumgehalt, ergibt sich nach dem Erkalten Grauguss, der eine graue Bruchfläche aufweist. Überwiegt dagegen der Mangananteil, verbindet sich der Kohlenstoff während des Erkaltens mit dem Eisen zu Eisencarbid. Es ergibt sich eine strahlige, weiße Bruchfläche (Weißes Roheisen). Das Produkt dient nach dem Erstarren auch als Temperrohguss, aus dem durch eine Wärmebehandlung (Tempern) Temperguss hergestellt wird.

Europäische Normung

EN 10001
Bereich	Werkstoffe
Titel	Begriffsbestimmung und Einteilung von Roheisen
Letzte Ausgabe	1990
Klassifikation	01.040.77, 77.080.10
Nationale Normen	DIN EN 10001:1991-03

Tabelle 2 - Einteilung und Benennung von Roheisen entsprechend seiner chemischen Zusammensetzung¹⁾

1	2			3	4	5	6	7	8	9
Nr	Roheisengruppe Benennung			Kurzname	% C ges.	% Si	% Mn	% P	% S höchstens	Sonstige
1.1	Unlegiert	Stahl-Roheisen	Phosphorarm	Pig-P2	(3,3 bis 4,8)	≤ 1,02)	0,4 bis 6,0 (0,5 bis 1,5)	≤ 0,25	0,06	3)
1.2			Phosphorreich	Pig-P20	(3,0 bis 4,5)		≤ 1,5	1,5 bis 2,5	0,08
2.1		Gießereiroheisen	4)	Pig-1 Si	(3,3 bis 4,5)	1,0 bis 4,02) (1,5 bis 3,5)	0,4 bis 1,52)	≤ 0,12	> 0,06
2.2				Pig-3 Si				> 0,12 bis 0,5
2.3				Pig-6 Si				> 0,5 bis 1,0 (> 0,5 bis 0,7)
2.4				Pig-12 Si				> 1,0 bis 1,4
2.5				Pig-17 Si				> 1,4 bis 2,0
3.1			Sphäro	Pig-Nod	(3,5 bis 4,6)	≤ 3,02)	≤ 0,1	≤ 0,08	0,03	3), 6)
3.2			Sphäro-Mn5)	Pig-Nod Mn		≤ 4,02)	> 0,1 bis 0,42)
3.3			Kohlenstoffarm	Pig-LC	> 2 bis 3,5	≤ 3,02)	> 0,4 bis 1,5	≤ 0,30	0,06	3)
4.0			Sonstiges unlegiertes Roheisen	Pig-SPU	7)
5.1	Legiert		Spiegeleisen	Pig-Mn	(4 bis 6,5)	max. 1,5	> 6,0 bis 302)	≤ 0,30 (≤ 0,20)	0,05	3)
5.2			Sonstiges legiertes Roheisen	Pig-SPA	8)
1) Die nicht eingeklammerten Werte sind für die Einteilung von Roheisen maßgebend. Eingeklammerte Werte zeigen - nur als Anhalt - die Bereiche an, in denen die tatsächlichen Gehalte an dem betreffenden Element üblicherweise liegen. 2) Durch Aufspaltung dieses Bereiches in verschiedene Unterbereiche wird die betreffende Roheisengruppe üblicherweise in verschiedene Sorten weiter unterteilt. 3) Für sonstige Elemente sind keine Mindestwerte festgelegt. Abhängig von beispielsweise den verwendeten Rohstoffen kann das Roheisen jedoch unbeabsichtigt andere Elemente als die in Spalte 4 bis 8 erwähnten enthalten und dies in Prozentsätzen, die bei einigen Elementen einen Wert von etwa 0,5 % erreichen. Solche unbeabsichtigten Gehalte an sonstigen Elementen sind für die Einteilung des Roheisens nicht entscheidend. 4) Für diese Gießereiroheisengruppen werden unterschiedliche Benennungen wie phosphorarm, phosphormittel (im Englischen teils als medium phosphor, teils als intermediate phosphor bezeichnet), phosphorreich, normales Hämatit, Semi-Hämatit, Cleveland etc. in den verschiedenen Teilen der Welt verwendet und dies teilweise in sehr unterschiedlichem Sinne. Deshalb wird empfohlen, auf internationalem Niveau auf solche Bezeichnungen zu verzichten und in diesen Fällen nur die in Spalte 3 aufgeführten Kurznamen zu verwenden. 5) Üblicherweise verwendet für entweder perlitisches Gusseisen mit Kugelgraphit oder für Temperguß. 6) Ein weiteres Merkmal dieser Roheisensorten besteht darin, dass die Gehalte an den die Ausbildung von kugeligem Graphit beeinträchtigenden oder die Carbidbildung fördernden Elementen dem Verwendungszweck der betreffenden Sorte entsprechend niedrig sind. 7) Zu dieser Gruppe zählt Roheisen, das weder in die Nummern 1.1 bis 3.3 noch in die Nummern 5.1 und 5.2 einzuordnen ist. 8) Zum sonstigen Roheisen zählt: a) Roheisen, dessen Siliziumgehalt zwischen > 4,0 und 8,0 % liegt. b) Roheisen, dessen Mangangehalt zwischen > 6 und 30,0 % liegt, sofern es nicht unter Spiegeleisen (siehe Nr. 5.1) einzuordnen ist. c) Roheisen, für das für mindestens eines der nicht in den Spalten 4 bis 8 aufgeführten Elemente ein Mindestgehalt vorgeschrieben ist, und d) Roheisen, dessen Gehalt an mindestens einem der nachstehend aufgeführten Elemente innerhalb der dafür im Folgenden angegebenen Grenzen liegen soll (beachte Fußnote 3). Cr > 0,3 bis 10,0 % Mo > 0,1 Ni > 0,3 Ti > 0,2 V > 0,1 W > 0,1 für Mo, Ni, Ti, V, W bis zu dem sich aus Tabelle 1 für die "anderen" Elemente ergebenden Gesamtgehalt von 10,0 %.

Tabelle 1 - Grenzen der Legierungsgehalte für Roheisen

Element	Grenzgehalte1)
Mangan	≤ 30,0 %
Silicium	≤ 8,0 %
Phosphor	≤ 3,0 %
Chrom	≤ 10,0 %
Andere Legierungselemente insgesamt2)	≤ 10,0 %
1) Jenseits dieser Grenzwerte liegen die Ferrolegierungen. 2) In Zweifelsfällen und entsprechend Tabelle 2, Fußnote 8, Absätze c und d sind als "andere Legierungselemente" mit Ausnahme von Kohlenstoff, Silicium, Mangan, Phosphor und Chrom alle Elemente zu betrachten, für die ein Mindestgehalt vorgeschrieben ist oder deren Gehalt die in Tabelle 2, Fußnote 8, Absatz d, angegebene untere Grenze übersteigt.

Tabelle 3 - Benennung der verschiedenen Roheisengruppen

Nr1)	Roheisengruppe Kurzname1)	Deutsch			Französisch			Englisch
1.1	Pig-P2		Stahlroheisen	Phosphorarm		Fonte d'affinage	pauvre en phoshpore		Steel-making pig iron	low phosphorous
1.2	Pig-P20			Phosphorreich			riche en phosphore			high phosphorous
2.1	Pig-P1 Si	Unlegiert	Gießereiroheisen	2)	Non alliées	Fonte de moulage	2)	Unalloyed	Foundry pig iron	2)
2.2	Pig-P3 Si
2.3	Pig-P6 Si
2.4	Pig-P12 Si
2.5	Pig-P17 Si
3.1	Pig-Nod			Sphaero			à graphite sphéroidal			Nodular (SG) base
3.2	Pig Nod Mn			Sphaero-Mn			à graphite sphéroidal Mn			Nodular (SG) base higher manganese
3.3	Pig-LC			Kohlenstoffarm			pauvre en carbone			Low carbon
4.0	Pig-SPU			Sonstiges unlegiertes Roheisen			autres fontes non alliées			Other unalloyed pig iron
5.1	Pig-Mn	Legiert		Spiegeleisen	Alliées		Fonte Spiegel	Alloyed		Spiegel iron
5.2	Pig-SPA			Sonstiges legiertes Roheisen			Autres fontes alliées			Other alloyed pig iron
1) Siehe Tabelle 2. 2) Siehe Fußnote 4 in Tabelle 2.

Eine DIN-Norm als Vorläufer dieser europäischen Regelung ist nicht vorhanden; in Deutschland wurde die EURONORM 1 (Ausgabe 1981) unmittelbar angewendet.

Staaten mit der größten Erzeugung

→ Hauptartikel: Liste der größten Roheisenerzeuger

Gewinnung von Roheisen

Das bei weitem bedeutendste Herstellerland für Roheisen ist die Volksrepublik China.

Die größten Roheisenproduzenten (2015)^[3]

Rang	Land	Produktion (in Tausend t)	Rang	Land	Produktion (in Tausend t)
1	China	691.410	8	USA	25.357
2	Japan	81.011	9	Ukraine	22.148
3	Indien	57.334	10	Taiwan	14.305
4	Russland	52.682	11	Türkei	10.184
5	Südkorea	46.651	12	Frankreich	10.097
6	Brasilien	27.803	13	Großbritannien	8.775
7	Deutschland	27.578	…	weitere Staaten	<7.000

Siehe auch

• Liste der DIN-Normen
• Stahlerzeugung
• Stahlsorte
• Eisen
• Stahl/Tabellen und Grafiken

Weblinks

Wiktionary: Roheisen – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• Hochofenmuseum Radwerk IV