Vom Rohstoff bis zum
Stahlband
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| Vortrag von Herrn Dipl. Ing. Johann
Dudziak, ThyssenKrupp Stahl AG |
Einleitung
Seit mehr als 3.000 Jahren ist der Werkstoff
Stahl Grundlage für den technischen Fortschritt und die Verbesserung der Lebensqualität.
Alle richtungsweisenden technischen Entwicklungsschübe wie z. B. Eisenbahn, Automobil,
Nachrichtentechnik, Raumfahrt und Computertechnik, hätte es ohne Stahl nicht gegeben.
Doch bis der Stahl in so vielen verschiedenen
Anwendungsbereichen eingesetzt werden kann, sind stufenweise mehrere Prozesse zu
durchlaufen.
Meine Aufgabe ist es nun, Ihnen den Weg vom
Rohstoff bis zum Stahlband - ohne Oberflächenveredelung - aufzuzeigen.
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Ausgangsstoffe für die
Eisen- und Stahlerzeugung
Die Ausgangsstoffe lassen sich wie folgt
zusammenfassen:
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Eisenträger (Eisenerze, Schrott) |
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Brennstoffe und Reduktionsmittel (Koks,
Kohle, Öl, Gas) |
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Zuschläge (Kalk, Legierungsmittel) |
Wichtigster Ausgangsstoff für die
Erschmelzung von Eisen und Stahl sind die Eisenerze.
Im industriellen Fusionskonzept von TKS wurde
eine möglichst umfassende Konzentration der Roheisen- und Stahlerzeugung auf den
wirtschaftlich günstigen Standort Duisburg beschlossen. Da die Besichtigung am Nachmittag
auch hierauf ausgerichtet ist, werde ich gezielt auf diese Produktionsanlagen eingehen.
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Verfahrensroute
Hochofen - Konverter
Im Raum Duisburg verfügt das Unternehmen mit
4 leistungsfähigen Hochöfen (2 Hamborn, 2 Schwelgern) über eine Roheisenbasis, die
heute schon auf zukünftige Anforderungen ausgerichtet ist. Die Tageserzeugung dieser 4
Hochöfen liegt bei ca. 34.000 Tonnen. Damit werden sowohl die Konverterstahlwerke in
Bruckhausen und Beeckerwerth als auch konzerngebundene Gießereien und externe Unternehmen
beliefert.
Die für die Erzschmelzung benötigten
Eisenerze bezieht das Unternehmen überwiegend aus Brasilien, Kanada und Australien sowie
kleinere Mengen aus Schweden.
Massengutfrachter bis zu 360.000 t
Fassungsvermögen bringen diese Erze zum Europort Rotterdam und in rheingängigen
Schubverbänden zum Werkhafen Schwelgern. Mit dem Kran werden die Leichter entladen und
das Erz über Bänder den Bunkern zugeführt.
Von hier aus werden die Erze gezielt entnommen
und auf 6 Betten mit je 140.000 t Fassungsvermögen zu einer gleichmäßigen Mischung
aufbereitet, bevor sie in den Sinteranlagen zu stückförmigen Einsatz für den
nachfolgenden Hochofenprozess gesintert, d. h. verbacken, werden.
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Stahlherstellung
Auch hier hat sich ein deutlicher Wandel
vollzogen. Die Erzeugung über das Thomas-Blasverfahren oder das Siemens-Martin-Verfahren
hat bei TKS nur noch einen geschichtlichen Hintergrund. Das von der VOEST entwickelte
Sauerstoffaufblasverfahren wurde von Thyssen weiterentwickelt zur
Sauerstoffblasmetallurgie TBM.
Hier wird von oben Sauerstoff auf- und vom
Boden ein inertes Gas ( z. B. Argon) durchgeblasen.
Aus Roheisen, Schrott sowie Kalk als
Reaktionsmittel wird im Konverter ein Vormaterial (Rohstahl) mit sehr niedrigem
Kohlenstoffgehalt erzeugt.
Das Einstellen der Kundenanalyse erfolgt
anschließend in der Pfannenmetallurgie. Dazu gehören Argonspülstände zum
Homogenisieren, Anlagen zum schlackenfreien Desoxidieren und Legieren des Stahls sowie
Stahlentgasungsanlagen.
Für die breite Palette von Güten sind diese
Anlagen auch für eine hohe Einstellgenauigkeit sowie ausgezeichnete Homogenität und
Reinheit des Stahles maßgebend.
Das max. Schmelzgewicht liegt bei ca. 400 t.
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Stranggießtechnik
Die Stähle für die verschiedensten
Warmbandgüten werden kontinuierlich auf Brammenstranggießanlagen abgegossen. Dabei wird
darauf geachtet, dass die Anlagen in ihrer technischen Auslegung dem modernsten Stand
entsprechen. Zur Erzeugung qualitativ hochwertiger Stranggussbrammen werden die Merkmale:
Reinheitsgrad, Innenbeschaffenheit und Oberflächengüte berücksichtigt.
Bei einer Brammendicke von 218 mm können
Breiten zwischen 900 und 2.760 mm gegossen werden.
Bei einer Brammendicke von 254 mm liegen die
Breiten zwischen 850 und 2.400 mm.
Für die Erzeugung schmaler Bänder werden die
Brammen auf nachgeschalteten Längsteilanlagen durch Brennschneiden geteilt.
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Warmbreitbandherstellung
Regelmäßige Modernisierung und Optimierung
der Warmbandwerke lassen es zu, dass die Kunden mit den Forderungen hinsichtlich
Oberflächenausführung und Toleranzen zufrieden zu stellen sind.
Die bereits 1955 in Betrieb genommene
Warmbreitbandstraße in Beeckerwerth ist besonders geeignet für Elektroblechgüten,
Warmbänder für Weißblech und für dünne und schmale Programmsegmente.
Die Abmessungspalette reicht in der Dicke von
1,5 - 12,7 mm und in der Breite von 600 - 1.300 mm.
In Beeckerwerth werden Dicken von 1,5 -
25,4 mm und Breiten von 700 - 2.030 mm erzeugt. Eine leistungsfähige Stauchpresse
zur Breiteneinstellung des Bandes und moderne Einrichtungen wie CVC (Continuously Variable
Crown) und SFR (Schedule Free Rolling) verleihen dieser Straße eine ausgezeichnete
Flexibilität.
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Gießwalzanlage
Hier wird der flüssige Stahl zunächst zu
Dünnbrammen von 48 - 63 mm Dicke und von 900 bis 1.600 mm Breit vergossen und dann inline
zu Bändern von 0,8 - 6,35 mm Dicke ausgewalzt.
Die direkte Verbindung von Gieß- und
Walzstufe führt zu der hohen Produktivität der Anlage. Wir erreichen hier Abmessungen,
die früher nur durch einen zusätzlichen Walzvorgang in einem Kaltwalzwerk erreichbar
waren.
Nach Beendigung der Einfahrphase (ca. Okt.
2000) wird eine monatliche Leistung von 170.000 t (2.000.000 jato) erreicht.
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Kaltbandherstellung
Etwas über 6 Millionen Tonnen Warmband werden
pro Jahr in fünf Kaltwalzwerken zu Feinblech verarbeitet.
Die Fertigungsschritte sind:
Beizen - Kaltwalzen - Glühen -
Dressieren - Adjustieren.
Das Warmband wird zunächst in kontinuierlich
arbeitenden Beizanlagen (Schwefelsäure, Salzsäure) entzundert und anschließend in
mehrgerüstigen Tandemstraßen ausgewalzt.
Die beim Kaltwalzen entstehende
Materialverfertigung muss durch eine anschließende Wärmebehandlung wieder abgebaut
werden. An einem Dressiergerüst wird das Band nochmals geringfügig nachgewalzt und die
bestellte Rauheit eingestellt. Durch das Dressieren werden außerdem die technologischen
Eigenschaften und die Planlage (Ebenheit) des Bandes zusätzlich positiv beeinflusst.
In der Praxis sind diese grundsätzlichen
Fertigungsschritte zum Teil untereinander verknüpft (Beizen - Kaltwalzen) oder auch
in die Oberflächenveredelung integriert.
Mein Kollege, Herr Neba, wird Ihnen die
Oberflächenveredelung in seinem Vortrag vorstellen und eingehend erläutern.
Dipl.-Ing. Johann Dudziak
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