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Roheisen

Metallurgie

Im Hochofen aus Eisenerzen und/oder eisenhaltigen Reststoffen erzeugtes, noch nicht weiterbehandeltes Eisen erster Schmelzung. Es dient als Einsatzstoff zur Herstellung von Gusseisen und zur Stahlerzeugung. Neben dem Hauptbestandteil Eisen enthält es Kohlenstoff, Silizium, Mangan, Phosphor und Spuren anderer Elemente.

Roheisen für den Gießereibetrieb wird entsprechend den individuellen Belangen der Gießerei spezifiziert und eingesetzt. Beim Durchgang durch den Kupolofen hat das Roheisen nur einen geringen Abbrand, und der zum Schmelzen erforderliche Kokssatz ist niedriger als für Stahlschrott in der Gattierung.

In der klassischen Einteilung werden in der Gießerei drei Roheisengruppen unterschieden:

  • Hämatitroheisen
  • Gießereiroheisen
  • Spezial- oder Sonderroheisen
Hämatitroheisen

Ein ausschließlich für Gießereizwecke verwendetes Roheisen ist das Hämatitroheisen, kurz Hämatit genannt. Es zeichnet sich durch sehr niedrigen Phosphorgehalt aus (Tabelle 1). Unter Semihämatit (Halbhämatit) wird ein Roheisen mit einem höherem Phosphorgehalt eingeordnet, das dem Gießereiroheisen ähnlich ist.

Mitunter sind auch abweichende Silizium- und Mangangehalte gebräuchlich, zum Beispiel 1,5 bis 4,5 % Si, gestaffelt in Si-Spannen von jeweils 0,5 %, desgleichen Mangangehalte bis 1,5 %. Semihämatit (Halbhämatit) enthält 0,1 bis 0,5 % P. Der ausgeschiedene Graphit im Hämatitroheisen liegt in groblamellarer Form vor. In Gusseisengattierungen wirkt Hämatit „weichmachend“. Als Gattierungsbestandteil für Temperguss und Stahlguss werden die niedrigen Gehalte an Phosphor, Schwefel und störenden Begleitelementen genutzt.

Gießereiroheisen

Gießereiroheisen findet ausschließlich in Gießereien Verwendung und unterscheidet sich vom Hämatitroheisen durch seinen höheren Phosphorgehalt (Tabelle 2). Eine Differenzierung nach dem Siliziumgehalt erfolgt in Standardsorten mit mittleren Siliziumgehalten von 2 bis 3 % und in Sondersorten mit Gehalten von 1,5 bis 2 % Si und 3 bis 3,5 % Si.

Darüber hinaus können auch Gießereiroheisen mit geringerem Phosphorgehalt (0,10 bis 0,5 % P) oder auch mit erhöhten Phosphorgehalten (bis 1,8 % P) spezielle Anwendungen finden.

Perlit-Spezialroheisen

Spezial- und Sonderroheisen dienen zur Herstellung besonderer Gusseisensorten, die bestimmte Anforderungen an Qualität, Zusammensetzung und Reinheit der Einsatzstoffe und somit auch des zu verwendenden Roheisens stellen.

Perlit-Spezialroheisen ist gekennzeichnet durch feinkörniges perlitisches Gefüge mit feinlamellarem Graphit bei den grauerstarrten Sorten. Es wird in drei Varianten mit entsprechend gestuftem Siliziumgehalt unterteilt: Grau, Meliert und Weiß. Die Sorte Grau findet vorwiegend Verwendung bei hochbeanspruchtem perlitischem Gusseisen, während die Sorten Meliert und Weiß vorwiegend bei Temper-, Hart- und Walzenguss eingesetzt werden.

Spezialroheisen für die Herstellung von Gusseisen 
mit Kugelgraphit

Für diesen Verwendungszweck sind besonders reine Einsatzstoffe zu verwenden. Die Gehalte an störenden Begleitelementen, welche die Kugelgraphitbildung stören oder die carbidische Erstarrung fördern (zum Beispiel Schwefel, Phosphor, Chrom, Molybdän, Vanadin, Blei und andere) müssen äußerst niedrig gehalten werden. Außerdem kommt es darauf an, je nach geforderter Gussstückqualität ein ferritisches, ferritisch-perlitisches oder vollperlitisches Gefüge möglichst schon im Gusszustand zu erzielen, und demzufolge müssen jene Begleitelemente, die den Perlitanteil bestimmen, je nach den Erfordernissen niedrig oder entsprechend höher innerhalb bestimmter Grenzen eingestellt werden. Hierzu dienen Spezialroheisen mit besonders niedrigen Mangan-, Schwefel- und Phosphorgehalten, die auch arm an sonstigen störenden Begleitelementen sind. Um hohe Zähigkeit im ferritischen Gusseisen zu erzielen, kommt es auf die Einhaltung besonders niedriger Mangangehalte an. Wird das Gusseisen ferritisierend geglüht oder werden ferritisch-perlitische Sorten hergestellt, sind Spezialroheisen mit Mangangehalten bis 0,1 % in der Gattierung einsetzbar.

Legiertes Spezialroheisen

Hier handelt es sich vorwiegend um Spezialroheisen, die zur Einstellung bestimmter Gefügezustände, beispielsweise bei verschleißbeanspruchtem Serienguss, mit Titan oder Kupfer legiert sind.

Niedriggekohltes Spezialroheisen

Die niedriggekohlten Spezialroheisen haben Kohlenstoffgehalte von etwa 2,4 bis 3,4 %, die damit niedriger als bei anderen Roheisensorten liegen. Im Übrigen haben sie die für Hämatitroheisen üblichen Gehalte an Silizium, Mangan, Phosphor und Schwefel.

Spezialfeinkorneisen und Temperroheisen

zeichnen sich durch feinkörniges Gefüge aus und werden vorwiegend bei Temper-, Hart und Walzenguss sowie hochwertigem Grauguss eingesetzt.

Manganzusatzeisen

Diese Spezialroheisen haben hohe Mangangehalte von 1 bis 5 % und niedrige Phosphorgehalte. Sie werden vorwiegend als Zusatzeisen zur Einstellung definierter Mangangehalte bei Gusseisen und Temperguss verwendet.

Spiegeleisen

Spiegelroheisen ist ein Spezialeisen mit hohem Mangangehalt (6 bis 30 %), das in der Gießerei als Manganträger verwendet wird.

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