Magazin Wirtschaft

Blick ins Werk :

Der Weg vom Schrott zum Qualitätsstahl

Stahl ist ein gefragtes Produkt in der Landmaschinenindustrie. Doch wie wird eigentlich dieser hochbegehrte Rohstoff hergestellt? Und welche aktuellen Probleme haben die Stahlkocher in Deutschland? Antworten fand der eilbote bei dem Besuch in einem Hamburger Stahlwerk.

Blick ins Werk: Der Weg vom Schrott zum Qualitätsstahl

Hier zu sehen ist der Elektrolichtbogenofen, in dem das Ausgangsmetall geschmolzen wird.

Im ersten Schritt wird das Eisenerz reduziert, also vor allem vom Sauerstoff befreit.

Im ersten Schritt wird das Eisenerz reduziert, also vor allem vom Sauerstoff befreit.

Ohrenbetäubender Krach wie bei einer Explosion. Funken stieben aus einem gigantischen Kessel, Rauch steigt auf, eine starke Hitze breitet sich aus. Kerstin Wrede schaut dem Spektakel gelassen zu. „Das erleben wir hier am Tag 24-mal, sagt die Projektingenieurin beim Hamburger Stahlwerk des Herstellers ArcelorMittal. Das Ungetüm in der riesigen Produktionshalle ist der Elektrolichtbogenofen, das Herzstück des Werks. Hier wird in wenigen Minuten das feste Ausgangsmaterial verflüssigt.

Das Stahlwerk ist auf die Herstellung von Stahldraht spezialisiert. Im Jahr verlassen etwa 750.000 t, davon in etwa 300 verschiedenen Qualitäten das Werk, in dem über 560 Menschen arbeiten. Dabei durchlaufen die Ausgangsmaterialien auf dem Weg zum fertigen Draht mehrere Stationen.

Als Ausgangsmaterial kommen Eisenschwamm und Schrott zu unterschiedlichen Anteilen zum Einsatz. „Preise und Verfügbarkeiten wechseln im Moment fast monatlich, sodass wir beides bei variierenden Mengen einsetzen“, erklärt Wrede. Eisenhaltiges Erz, was wiederum die Basis für die Herstellung von Eisenschwamm bildet, kommt per Schiff aus Minen von Übersee. Es wird in Form von Pellets in Hamburg angeliefert. Diese Kügelchen mit 10 bis 15 mm Durchmesser werden bereits bei den Eisenerzproduzenten hergestellt.

1. Station: Reduktionsanlage

Das Eisenerz muss vor der eigentlichen Stahlerzeugung chemisch „reduziert“ werden, d.h. der im Eisenoxid enthaltene Sauerstoff wird per Reduktion entfernt, damit reines Eisen entsteht. Einige Stahlhersteller führen diesen Schritt direkt im Hochofen unter Zugabe von Koks aus. Im Hamburger Stahlwerk dagegen setzt man auf Direktreduktion. Hierbei wird in einem Reformer zunächst Erdgas in Kohlenmonoxid und Wasserstoff aufgespalten. Diese Gase reduzieren dann in der Reduktionsanlage das Eisenerz, es entsteht „Eisenschwamm“.

Der riesige Kessel ist der Schrottkorb, in dem sich zu schmelzender Schrott befindet.

Der riesige Kessel ist der Schrottkorb, in dem sich zu schmelzender Schrott befindet.

2. Station: Lichtbogenofen

Das Ausgangsmaterial wird im Elektrolichtbogenofen geschmolzen. Der Ofen besitzt einen riesigen Deckel, in dem die Graphitelektroden angeordnet sind. Der Deckel wird geöffnet und dann Schrott aus Körben eingefüllt. Anschließend schließt sich der Deckel wieder und die Elektroden fahren herunter. Jetzt wird der Lichtbogen gezündet, indem Strom durch die Graphitelektroden fließt. Im Lichtbogen entstehen Temperaturen von bis 3.500 °C. Beim Schmelzen des Schrotts wird sukzessive Eisenschwamm zudosiert, der dabei auch aufgeschmolzen wird. Wie viel Schrott bzw. Eisenschwamm anteilig für eine Schmelze zum Einsatz kommen, hängt maßgeblich von den gewünschten Produkteigenschaften ab, aber auch von der Wirtschaftlichkeit. Wenn Schrott z.B. sehr günstig ist, wird möglichst viel davon für eine Schmelze eingesetzt, jedoch nur so viel wie für die gewünschten Produkteigenschaften später verträglich ist.

Die Elektroden verschleißen schnell, weshalb sie im Schnitt ein- bis zweimal täglich erneuert werden müssen. Ohnehin ist der Wartungs- und Erhaltungsaufwand im Werk wegen der großen Hitzebelastung der Bauteile enorm: Ständig sind Mitarbeiter damit beschäftigt, Verschleißteile zu wechseln, feuer-festes Mauerwerk in den Öfen zu erneuern usw..

Der Ofen im Werk von ArcelorMittal benötigt für den Betrieb des Lichtbogens etwa 70 bis 100 Megawatt (MW) Strom. Dies verursacht beim Anschalten des Ofens einen sprunghaften Leistungshub für das Stromnetz. Den Strombedarf muss das Stahlwerk am Vortag beim Übertragungsnetzbetreiber anmelden, der entsprechend vorher schon disponieren kann. Fällt eine Anlage aus, muss ArcelorMittal das auch sofort mitteilen.

Nach ca. 40 Minuten sind das Eisen aus dem Erz (jetzt spricht man von Rohstahl) oder der Schrott geschmolzen. Der Ofen produziert 140 t flüssigen Stahl pro Stunde. Annähernd jede Stunde, 24-mal am Tag und sieben Tage die Woche, findet eine Schmelze statt.

Der Ofenbehälter wird anschließend nach rechts und links zur Seite gekippt. Dabei werden Schlacke und Flüssigstahl getrennt abgeführt. Schlacke entsteht aus Verunreinigungen in der Schmelze wie Kalzium, Silicium oder Mangan, die vom Kalk als flüssigen Schlackenbildner aufgenommen werden. Sie wird anschließend von einer Tochterfirma weiterverarbeitet, z.B. zu Düngemittel oder im Straßenbau bzw. in der Zementindustrie verwendet.

3. Schritt: Pfannenöfen

Der Stahl wird in kleineren Pfannenöfen weiter behandelt. Unter Zugabe von bestimmten Zuschlagstoffen wird er dabei u.a. legiert. Bis zu 300 verschiedene Qualitäten lassen sich allein in Hamburg herstellen, EU-weit werden rund 2500 verschiedene, genormte Stähle produziert.

Nach dem Schmelzen kommt das flüssige Metall in die Stranggussanlage.

Nach dem Schmelzen kommt das flüssige Metall in die Stranggussanlage.

Die über 1000 Grad heißen Knüppel rollen über die Rollbahn aus der Stranggussanlage.

Die über 1000 Grad heißen Knüppel rollen über die Rollbahn aus der Stranggussanlage.

4. Schritt: Stranggussanlage

Von den Pfannenöfen gelangt das flüssige Metall in die Stranggussanlage. Hier entstehen die so genannten Knüppel, bis zu 14 cm breite, 14 cm hohe und 16 m lange Metallblöcke, die später gelagert und dann zu Drahtprodukten weiterverarbeitet werden. In der Anlage werden immer sieben Knüppel parallel gegossen, die über einen Rollgang zum Abkühlen geleitet werden. Pro Stunde entstehen etwa 100 Knüppel, also 2400 pro Tag.

Nach einer Stunde auf dem Wendekühlbett sind sie von 1000 auf 400 Grad abgekühlt und verformen sich nicht mehr. Nach einer Kennzeichnung der Knüppel durch Prägen und Stempeln werden sie, da sie magnetisch sind, per Magnetkran abtransportiert und gestapelt.

5. Schritt: Walzwerk

Anschließend werden die Knüppel im Walzwerk je nach Bedarf zu verschiedenen Drahtstärken verarbeitet. Vor dem Walzen werden sie mit Erdgas für 60 bis 90 Minuten erhitzt, bis sie 1100 bis 1200 °C heiß sind. „Wir können zwischen 5,5 bis 16 mm walzen je nach Kundenwunsch, die daraus Produkte wie Schweißdraht, Stahlwolle, Drahtseile, Drahtgeflechte für Reifen, Spannfedern und vieles andere formen“, erklärt Wrede.

Interne Optimierung

Der Strombedarf im Stahlwerk ist enorm: Im Jahr benötigt ArcelorMittal in Hamburg 730.000 Megawattstunden (MWh), das sind 730 Milliarden Kilowattstunden – etwa der Bedarf von 180.000 Privathaushalten. Das Gros benötigt das eigentliche Stahlwerk mit 600.000 MWh, das Walzwerk benötigt weitere 90.000 MWh, die Reduktionsanlage zieht 40.000 MWh. „Früher haben wir hauptsächlich an der Effizienz gearbeitet, jetzt spielt auch die Flexibiltät des Stromverbrauchs immer mehr eine Rolle“, sagt Wrede. Denn strom-intensive Industriekonzerne wie der Stahlhersteller ArcelorMittal verfolgen natürlich auch die voranschreitende Energiewende in Deutschland. Heute schon decken erneuerbare Energien wie Windenergie oder Photovoltaik 32 Prozent des Strombedarfs. Das hat zunehmend Auswirkungen auf das Stromnetz: Denn die wetterabhängige Stromproduktion lässt sich nicht mehr so gut an den Verbrauch anpassen wie bislang mit fossilen Großkraftwerken. Entsprechend schwankt nicht nur der Strompreis, auch nimmt der Bedarf an Systemdienstleistungen zu, um die Spannung im Netz aufrecht zu erhalten. „Wir prüfen daher Möglichkeiten, um bei niedrigem Strompreis mehr zu produzieren oder auf Netzschwankungen reagieren zu können“, macht Wrede deutlich.

Das Konzept „Timeshift“ dient dazu, um überschüssigen Windstrom im Stahlwerk zu speichern. Hierzu kann die Schmelzleistung des Elektrolichtbogenofens nach einer Anpassung der Regelung um 10 Megawatt erhöht werden, wenn ein Stromüberschuss bei der Erzeugung vorliegt und entsprechend reduziert werden, wenn elektrische Energie knapp ist.

Eine andere Alternative wäre es, die produzierten Knüppel vor dem Walzen nicht mehr mit Erdgas, sondern mittels Induktionsspule über Strom zu erwärmen. Auch mit diesem Power-to-Steel genannten Konzept könnte der Hersteller überschüssigen Windstrom nutzen, um eine äquivalente Menge Erdgas einzusparen, die anderenfalls für die Erwärmung der Knüppel zum Einsatz gekommen wäre. „Unserer Kalkulation nach haben wir damit momentan aber nur Einsparpotenziale im 1000 Euro-Bereich pro Tag. Eine Amortisation einer Investition ist damit nicht in zwei bis fünf Jahren zu schaffen“, rechnet sie vor. Und das sei im angespannten Stahlmarkt unbedingt notwendig, der sich sehr schnell verändere. Das wäre anders, wenn das Stahlwerk das Umschalten der Erwärmung von Gas auf Strom bei hohem Stromanfall als Dienstleistung anbieten könnte und vom Stromnetzbetreiber entsprechend vergütet bekäme.

„Noch ist unsere Stärke hier die flexible Produktion von Stahl in unterschiedlichen Qualitäten, mit denen wir die Kunden schnell beliefern können. Das ist ihnen einen gewissen Mehrpreis wert“, erklärt die Ingenieurin. Mit dieser Strategie kann sich das Stahlwerk auch am Standort Deutschland im weltweiten Wettbewerb behaupten. „Der Stahlbranche geht es ansonsten sehr schlecht, wir haben mit enormen Überkapazitäten vor allem aus China zu kämpfen“, ergänzt Wredes Kollege Matthias Weng (siehe Absatz unten).

Daher wird das Jahr 2017 spannend: Nicht nur für die Stahlverwender wie der Maschinen- und Anlagenbau, sondern auch für die Stahlhersteller selbst.

Die abgekühlten Knüppel sind alle gekennzeichnet.

Die abgekühlten Knüppel sind alle gekennzeichnet.

Die fertigen Knüppel warten im Freien auf den letzten Schritt, dem Walzen zu Draht.

Die fertigen Knüppel warten im Freien auf den letzten Schritt, dem Walzen zu Draht.

Stahlmarkt im Umbruch

Weltweit werden nach Angaben der Wirtschaftsvereinigung Stahl (WV Stahl) rund 1,5 Mrd. Tonnen Stahl pro Jahr hergestellt. China ist mit 7 1 7 Mio. t der größte Stahlhersteller, Deutschland steht mit 43 Mio. t an siebter Stelle.

Der Stahlmarkt befindet sich weltweit in der Krise. Vor allem Chinas Stahlwerke leiden wegen der schwächelnden chinesischen Wirtschaft unter Überkapazitäten. Diese betragen laut Presseberichten fast 400 Mio. t, was mehr als das Doppelte der europäischen Rohstahlproduktion wäre. Gegen staatlich geschützte Konkurrenz könnten die Stahlerzeuger in Europa auf Dauer nicht bestehen, stellt die Wirtschaftsvereinigung Stahl fest. Die EU wehrt sich mittlerweile mit Strafzöllen gegen die Dumping-Preise aus China. Importeure von warmgewalztem chinesischen Stahl müssen seit Oktober eine Zusatzabgabe von 23 Prozent an den Zoll abführen, für Grobbleche 74 Prozent, berichtet die Wirtschaftszeitung Aktiv. Die EU-Wettbewerbshüter hätten zuvor die Billigpreise unter die Lupe genommen: China subventioniere die Stahlherstellung mit bis zu 100 Prozent. Das bedeutet: Der Staat trägt im Extremfall die ganzen Produktionskosten.

Doch die EU-Zölle sind weltweit gesehen sehr niedrig, was an der EU-Gesetzgebung liegt. Wie der Deutschlandfunk berichtet, führten diese niedrigen Zölle dazu, dass Stahl, der eigentlich für andere Märkte bestimmt war, noch zusätzlich in der EU und in Deutschland ankommt. Noch sei chinesischer Stahl in Deutschland ein Nischenprodukt, von den 300 Millionen Tonnen, die China zuviel produziert, kämen ganze zwei Millionen in Deutschland an. Gerade einmal fünf Prozent des deutschen Stahlverbrauchs würden mit Einfuhren aus China gedeckt. Allerdings steigt der Anteil.

In einem Stahlwerk wird ständig gewartet und erneuert.

In einem Stahlwerk wird ständig gewartet und erneuert.

Dazu verschärfen Diskussionen auf EU-Ebene, die das Emissionshandelssystem überarbeiten will, die Situation. Das könnte bedeuten, dass die EU-Stahlerzeuger mehr Geld für das Recht zahlen müssen, Treib-hausgase wie Kohlendioxid (CO2 ) ausstoßen zu dürfen. Nach Ansicht der Wirtschaftsvereinigung Stahl würde das den Wettbewerb weiter verschärfen, weil sich außereuropäische Hersteller nicht an die Vorgaben halten müssten und daher – mit einer deutlich schlechteren CO2-Bilanz – erheblich günstiger produzieren könnten.

Die externen Preisfaktoren wie Steuern und Abgaben z.B. aufgrund der Energiewende in Deutschland oder des EU-Emissionshandels sind für die Stahlwerke teurer als sie über Optimierungsmaßnahmen in den Werken einsparen könnten, sagt Frank Schulz, Deutschland-Chef des Weltmarktführers ArcelorMittal im Interview mit der „Wirtschaftswoche“.

Laut WV Stahl ist der Auftragsbestand der deutschen Hersteller im letzten Quartal 2016 um 13 % auf 7,2 Mio. t eingebrochen. Für das gesamte Jahr 2017 rechnet der Verband mit einem Rückgang der Rohstahlproduktion um drei Prozent auf 41,5 Mio. t.

Doch der Markt ändert sich, die Stahlpreise steigen wieder an. Das spürt auch die Landmaschinenindustrie: „Seit Mitte 2016 sind wir mit teilweise stark steigenden Stahlpreisen konfrontiert“, berichtet ein Sprecher der Horsch Maschinen GmbH aus Schwandorf dem eilboten. An dem Preisanstieg seien die Strafzölle auf chinesischen Stahl, aber auch eine künstliche Verknappung der Stahlhersteller Schuld. Dazu kämen stark steigende Erzpreise und Börsenspekulationen, die den Stahlpreis weiter trieben. Im Dezember 2016 lag der Eisenerzpreis bei 83,58 Dollar je t, im Dezember 2015 waren es noch 38,30 Dollar. Zwar ging der Eisenerzpreis im Januar 2017 auf 7 7,25 Dollar/t zurück, dafür setzte sich der Stahlpreisanstieg fort: Der Preis für Eisen- und Stahlschrott kletterte im Januar 2017 an der Londoner Börse um 7 % auf 297 US-Dollar je Tonne. „Wir reagieren auf die volatilen Märkte aktuell mit dem Aufbau von Sicherheitsbeständen“, erklärt der Horsch-Sprecher.

Der Landmaschinenhersteller Strautmann spürt den seit 20 16 steigenden Stahlpreis ebenfalls. Es bleibe aber abzuwarten, ob der Anstieg nachhaltig sei. Denn es habe immer schon temporäre Preisschwankungen auf dem Stahlmarkt gegeben, sagte ein Sprecher gegenüber dem eilboten. Ein Hersteller könne nicht auf jede kleinere Preisänderung reagieren, das müsse sich im Zeitablauf ausgleichen. Erst bei länger anhaltenden größeren Preisveränderungen würde man die Preise entsprechend dem Marktverhalten anpassen, bei Bedarf auch unterjährig.


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