High-Tech-Stahl günstiger und effizienter produzieren

Mit der neuen Technik können die Mengen der Entschwefelungsmittel, die in das flüssige Eisen eingeblasen werden, genauer und sparsamer dosiert werden. Grundlage der Lösung ist das patentierte Simetal-Feldhaus-Verfahren, das Siemens übernommen und verfeinert hat. Derzeit wird eine solche Anlage in Brasilien beim Stahlhersteller ArcelorMittal Monlevade S.A. errichtet.

Roheisen wird im Hochofen aus Eisenerz unter Zugabe von Zuschlagstoffen und Koks hergestellt. Da die Einsatzmaterialien Schwefel enthalten, verbleibt im Roheisen typischerweise zwischen 200 und 600 Millionstel Teile (ppm) Schwefel. Je nach der angestrebten Stahlqualität muss dieser Wert reduziert werden – für moderne Hochleistungsstähle auf bis zu zehn ppm.

Hierzu werden Entschwefelungsmittel wie Kalk, Kaliumkarbid und Magnesium in das flüssige Roheisen eingeblasen. Magnesium ist das teuerste, aber auch das effektivste Mittel. Sein Anteil wird zum Beispiel erhöht, wenn eine hohe Schwefelspanne abzubauen ist und eine geringe Behandlungszeit zur Verfügung steht. Je nach Prozess benötigt man pro Tonne hergestellten Stahls zum Beispiel etwa 0,7 kg Magnesium und knapp drei Kilogramm Kalk. Bei einer Jahresproduktion von einer Million Tonnen Stahl belaufen sich in diesem Fall die Kosten alleine für Magnesium auf über 1,5 Millionen Euro.

Die Entschwefelungsmaterialien werden einzeln oder in einer Kombination mittels eines Trägergases durch ein Rohr – die so genannte Lanze – in das Eisen eingeblasen. Die Herausforderung für die Dosierung besteht darin, einen definierten Materialstrom aufrecht zu erhalten, obwohl Kalk und Kaliumkarbid feine Pulver sind und Magnesium aus Körnchen besteht.

Siemens hat nun das seit 1999 in einem Düsseldorfer Stahlwerk laufende Feldhaus-Verfahren übernommen, das im Gegensatz zu herkömmlichen Druckgefäßförderern durch pneumatische Förderung eine präzise Magnesium-Dosierung gewährleistet. Basierend darauf wurde die gesamte Entschwefelungsanlage optimiert, dass auch die pulverförmigen Materialien besser dosiert werden können. Deren Behälter sind nun so gestaltet, dass das Pulver gleichmäßig in den Gasstrom rieselt.

Die neue Anlage in Brasilien ermöglicht einen kostenoptimierten Einsatz von Entschwefelungsmitteln bei erhöhter Treffsicherheit des Ziel-Schwefels und reduziert gleichzeitig den Magnesiumbedarf eines Stahlwerks um etwa zehn Prozent.