Vom Roheisen zum Stahl
Aus Roheisen wird Stahl, indem man den Kohlenstoffgehalt senkt. Dazu bläst man Sauerstoff auf die Schmelze.
Das lernst du heute
- Ich kann beschreiben, wie aus Roheisen Stahl wird.
- Ich kann erklären, warum Stahl besser nutzbar ist.
- Ich kann den Vorgang als Oxidation einordnen.
Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst diese Lektion: Der Hochofen: Roheisen gewinnen
Roheisen ist hart, aber spröde. Es zerbricht, wenn man es schmiedet. Der Grund ist der hohe Kohlenstoffgehalt von etwa 4 %. Stahl enthält deutlich weniger Kohlenstoff, meist unter 2 %. Er ist hart und zugleich zäh. Um aus Roheisen Stahl zu machen, muss man Kohlenstoff entfernen. Das nennt man Frischen. Man bläst reinen Sauerstoff auf das flüssige Roheisen. Der Sauerstoff reagiert mit dem Kohlenstoff: Kohlenstoff + Sauerstoff → Kohlenstoffdioxid. Das entstehende Gas entweicht. Außerdem werden Begleitstoffe wie Silicium und Phosphor oxidiert und gehen in die Schlacke. Man hört mit dem Blasen auf, wenn der gewünschte Kohlenstoffgehalt erreicht ist. Dann kann man weitere Metalle zugeben, etwa Chrom für rostfreien Stahl. Das Frischen ist eine Oxidation: Der Kohlenstoff nimmt Sauerstoff auf. Der Stahl wird anschließend zu Blech, Trägern oder Draht gewalzt.
| Roheisen | Stahl | |
|---|---|---|
| Kohlenstoffgehalt | etwa 4 % | unter 2 % |
| Eigenschaft | hart, spröde | hart und zäh |
| Verformbar? | kaum | gut |
| Verwendung | Gussteile | Bau, Autos, Werkzeuge |
Stahl herstellen
- Flüssiges Roheisen in einen großen Behälter füllen.
- Reinen Sauerstoff auf die Schmelze blasen.
- Kohlenstoff verbrennt zu Kohlenstoffdioxid und entweicht.
- Stoppen, wenn unter etwa 2 % Kohlenstoff übrig ist.
Ich verstehe das noch nicht
Such dir aus, was dir hilft.
Noch einfacher erklärt
Roheisen hat zu viel Kohlenstoff.
Mit Sauerstoff verbrennt man ihn.
So entsteht Stahl.
Ein Beispiel
Wie beim Kochen: Man nimmt eine Zutat weg, bis es passt. Hier ist die Zutat Kohlenstoff.
Schritt für Schritt
Wir folgen dem Stahl.
- Beginne mit flüssigem Roheisen.
- Blase Sauerstoff auf.
- Der Kohlenstoff entweicht als Gas.
- Stoppe beim richtigen Gehalt.
Mit einem Bild erklärt
| Vorher | Vorgang | Nachher |
|---|---|---|
| Roheisen, 4 % C | Frischen mit Sauerstoff | Stahl, unter 2 % C |
Zur Grundlage zurück
- Der Hochofen: Roheisen gewinnen – Du kennst den Hochofen.
Jetzt zusammen
Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.
Zeig mir den ersten Schritt
Was unterscheidet Roheisen von Stahl?
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Lösung: Es enthält viel Kohlenstoff.
Jetzt du
Jetzt probierst du es allein.
Zeig mir den ersten Schritt
Womit reagiert der Kohlenstoff?
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Lösung: Er verbrennt zu Kohlenstoffdioxid.
Tipp: Merke: Stahl ist Eisen mit wenig Kohlenstoff. Roheisen hat zu viel.
Merksatz: Aus Roheisen wird Stahl, indem man durch Oxidation Kohlenstoff entfernt.
Typischer Fehler: Viele denken, Stahl sei ein anderes Metall. Es ist Eisen mit weniger Kohlenstoff.
Mini-Quiz
4 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.
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Lösung: Unter 2 %
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Lösung: Stimmt nicht
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Lösung: Für rostfreien Stahl
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Lösung: Stimmt
Geschafft
Roheisen enthält etwa 4 % Kohlenstoff, Stahl unter 2 %. Beim Frischen wird Sauerstoff aufgeblasen, der Kohlenstoff verbrennt zu Kohlenstoffdioxid. Stahl ist zäh und gut verformbar.
Kannst du das schon?
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