Stahlerzeugung

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Krupp-Hüttenwerke Rheinhausen Anfang des 20. Jahrhunderts

Ziel der Stahlerzeugung ist es, aus Eisenerz und Roheisen eine Eisenlegierungen mit bestimmtem Kohlenstoffgehalt (Stahl) mit hoher chemischer Reinheit herzustellen. Das Verfahren und der Kohlenstoffgehalt werden für die gewünschten Werkstoffeigenschaften z. B. Umformbarkeit, Härte oder auch Rostbeständigkeit nach dem Gießen oder Schmieden angepasst. Den Wirtschaftszweig der Stahlerzeugung nennt man Stahlindustrie.

Arbeiter am Hochofen
Entwicklung der Marktanteile der verschiedenen Stahlerzeugungsverfahren

Ein Stahlwerk ist eine Fabrik in der Metallindustrie, die Stahl zumeist in Hochöfen oder Lichtbogenofen produziert. Die Mitarbeiter eines Stahlwerks werden Stahlwerker oder Stahlkocher genannt. Eine allgemeinere Bezeichnung der Berufe ist Metallurge.

Stahl wird zunehmend in integrierten Stahlwerken hergestellt, die die Roheisen- und Rohstahlherstellung (Primärmetallurgie), die Stahlproduktion (Sekundärmetallurgie) und die Halbzeug-Fabrikation in einem Werk integrieren, um Transporte, Energie und damit Kosten zu sparen.

Die Stahlerzeugung ist für ca. 25 % der CO2 Emissionen im Industriesektor und ca. 8 % insgesamt verantwortlich.[1][2] Um die globale Erwärmung abzuschwächen, verwendet bzw. erprobt die Stahlindustrie eine Reihe von Technologien zur Dekarbonisierung. Darunter ist die Nutzung von Wasserstoff, die Kohlenstoffabscheidung und -wiederverwendung sowie der breitere Einsatz von Lichtbogenöfen (Elektrostahlroute), die mit erneuerbarer Energie betrieben werden können.[3][4]

Primärmetallurgie[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Stahlerzeugung.png

In der Primärmetallurgie wird unlegierter Stahl in einfachster Form hergestellt. Die beiden wichtigsten Routen sind dabei die Hochofen-Konverter sowie die Elektrostahlroute. Andere Produktionswege wie offene Herdöfen, Schmelzreduktion oder Direktreduktion tragen weltweit einem Anteil von weniger als 1 % bei.[5]

Rohstahlproduktion nach Verfahren (2020)[5]
Hochofen Elektroofen
[t] [%] [t] [%]
Deutschland 29 732 70,1 2 703 29,9
EU 97 652 58,4 69 471 41,6
Weltweit 1 291 27 70,8 524 30 28,7

Hochofen-Konverter Route[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Route Hochofen-Konverter besteht aus der Reduktion von Eisenerz zu Roheisen im Hochofen sowie der nachgeschalteten Weiterverarbeitung des Roheisens im Konverter zu Rohstahl.

Erzeugung von Roheisen im Hochofen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Beim Hochofenverfahren wird zuerst Roheisen aus Eisenerz mit Hilfe von Koks hergestellt. Danach wird durch weitere Verfahren aus dem Roheisen der Stahl hergestellt. Das Eisenerz wird als Stückerz, Pellets oder Sinter zusammen mit dem Reduktionsmittel (Koks) und weiteren Bestandteilen (Kalkstein, Dolomit, Schlackenbildner usw.) zum sogenannten Möller vermischt und anschließend chargiert. Der Hochofen ist ein metallurgischer Reaktor, in dem im Gegenstrom die Möllersäule mit heißer Luft, dem sogenannten Wind, reagiert. Durch Verbrennen des Kohlenstoffs aus dem Koks entstehen die für die Reaktion nötige Wärme und Kohlenstoffmonoxid, das die Möllersäule durchströmt und das Eisenerz reduziert. Die wichtigsten Reduktionsgleichungen sind:

Es entstehen Roheisen und Schlacke, die regelmäßig abgestochen wird. Das Roheisen enthält nicht nur Kohlenstoff, sondern auch noch Silicium, Mangan, Phosphor und Schwefel. Die Schlacke wird zu Hüttensand weiterverarbeitet. Das anfallende Gichtgas hat eine Zusammensetzung von circa 51 Volumenprozent (vol%) Stickstoff, 22 vol% Kohlendioxid, 22 vol% Kohlenmonoxid und 5 vol% Wasserstoffgas.[6] In diesem Gichtgas ist noch Heizwert durch die Anwesenheit von Kohlenmonoxid und Wasserstoffgas, und wird deshalb in Kraftwerken zur Stromerzeugung verwendet.

Erzeugung von Stahl aus Roheisen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

LD-Tiegel von 1952 aus dem VÖEST-Werk Linz, 120 Tonnen schwer, steht heute im Technischen Museum Wien.

Roheisen aus dem Hochofen, aber häufig auch Schrott, enthält sehr viel Kohlenstoff und meist noch zu viel Schwefel, weshalb es weiter aufbereitet werden muss. Eine Entschwefelung findet meist bereits während des Transports der Schmelze im Stahlwerk statt und geschieht durch Zugabe von Calciumoxid, welches mit Eisensulfid zu Calciumsulfid reagiert (Kalkentschwefelung)[7]. Der Kohlenstoffgehalt wird durch das sogenannte Frischen reduziert. Dabei wird der flüssige Stahl mit Sauerstoff behandelt, der Kohlenstoff oxidiert und als CO und CO2 entweicht. Hierbei kann zwischen so genannten Blasverfahren und Herdfrischverfahren unterschieden werden:

  • Bei den Blasverfahren wird das Roheisen mit Sauerstoff oder Luft gefrischt. Der Oxidationsprozess, der den Kohlenstoffanteil senkt (das Frischen), liefert in diesen Verfahren genug Wärme, um den Stahl flüssig zu halten, eine externe Wärmezufuhr ist in den Konvertern deshalb nicht notwendig. Die Blasverfahren kann man zusätzlich in Aufblasverfahren und Bodenblasverfahren unterteilen. Zu den Bodenblasverfahren gehören das Bessemerverfahren und das Thomasverfahren, die aber heute keine Bedeutung mehr haben. Das am weitesten verbreitete Aufblasverfahren ist das Linz-Donawitz-Verfahren (LD)- oder Sauerstoffaufblas-Verfahren. In den LD-Konverter werden flüssiges Roheisen und bis zu 30 % (durchschnittlich etwa 20 %[8]) Stahlschrott eingefüllt und Schlackenbildner hinzugegeben. Über eine Lanze wird Sauerstoff auf die Schmelze geblasen. Dabei verbrennen im Stahl unerwünschte Begleitelemente wie Schwefel, Phosphor, Kohlenstoff usw. und gehen in das Rauchgas oder die Schlacke über. Die Vollständigkeit der Entfernung lässt sich mit dem Baumannabdruck ermitteln. Durch die mit der Verbrennung verbundene enorme Wärmeentwicklung wird der beigegebene Schrott aufgeschmolzen. Eine Variante des LD-Verfahrens ist das Sauerstoff-Durchblasverfahren oder eine Kombination von Aufblas- und Durchblasverfahren (LWS-Verfahren nach Loire-Wendel-Sprunch oder TBM-Verfahren nach Thyssen-Blas-Metallurgie), bei dem Sauerstoff durch Düsen im Boden in den Konverter, gegebenenfalls zusätzlich zur Sauerstofflanze, eingeblasen wird.
  • Bei den Herdfrischverfahren wird der zur Oxidation notwendige Sauerstoff dem Roheisen zugesetzten Schrott und Erz entnommen. Außerdem muss den Herdfrischkonvertern extern Wärme zugeführt werden. Das bekannteste Herdfrischverfahren ist das Siemens-Martin-Verfahren. Frischwirkung und Heizwirkung gehen von einem oxidierenden Brenngas-Luft-Gemisch aus, das über den flachen Schmelzherd geleitet wird. Das Siemens-Martin-Verfahren wird wegen seiner nicht ausreichenden Produktivität nicht mehr eingesetzt und ist inzwischen durch die Sauerstoffblasverfahren abgelöst.

Direktreduktion[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Nachteile des Hochofens sind die Anforderungen an die Einsatzmaterialien und der hohe Ausstoß an Kohlendioxid. Der eingesetzte Eisenträger und der Koks müssen stückig und hart sein, sodass genügend Hohlräume in der Möllersäule bestehen bleiben, die das Durchströmen durch den eingeblasenen Wind gewährleisten. Der CO2-Ausstoß stellt eine starke Belastung an Treibhausgasen dar. Deshalb gibt es Bestrebungen, die Hochofenroute abzulösen und Koks durch Wasserstoff als Reduktionsmittel zu ersetzen. Zu den etablierten Hochofen-Verfahren zählen die Eisenschwamm- und Pelletherstellung in Drehrohröfen sowie die Corex-, Midrex- und Finex-Verfahren. Der Eisenschwamm wird in der Elektrostahlroute oder direkt für Gusseisen eingesetzt.

Am weitesten verbreitet sind bisher das Midrex- bzw. HYL-Direktreduktionsverfahren, die Eisenschwamm bzw. HBI (engl. Hot Briquetted Iron) als festes Einsatzmaterial erzeugen.[9][10] Dieses ist immer noch mit einer gewissen Menge von Gangart des Ausgangserzes belastet, aber der Kohlenstoffgehalt ist normalerweise nicht höher als 1 %.

Das Corex-Verfahren ist neueren Datums und erzeugt ein flüssiges, roheisenähnliches Vormaterial, dessen Kohlenstoffgehalt bei ca. 3,5 bis 4 % liegt. Der Corex-Prozess ist ein zweistufiges Schmelzreduktionsverfahren (engl.: smelting-reduction), in dem Roheisen auf Basis nicht verkokter Kohle und Eisenerzen hergestellt werden kann. Ziel des Schmelzreduktionsverfahrens ist es, durch die Kombination von Schmelzprozess, Kohlevergasung und Direktreduktion flüssiges Eisen zu erzeugen, dessen Qualität dem Hochofenroheisen entspricht. Die Schmelzreduktion kombiniert den Prozess der Direktreduktion (Vorreduktion von Eisenoxid zu Eisenschwamm) mit einem Schmelzprozess (Hauptreduktion). Der Prozess läuft also zweistufig in getrennten Aggregaten ab. Zuerst werden die Erze zu Eisenschwamm reduziert, im zweiten Schritt erfolgt die Endreduktion und das Aufschmelzen zu Roheisen. Die für den Schmelzvorgang nötige Energie liefert die Verbrennung von Kohle (nicht verkokt). Dabei entstehen große Mengen Kohlenmonoxid als Abgas, das als Reduktionsgas genutzt wird.

Eine Variante der Direktreduktion wird seit 2010 mit einer Pilotanlage in IJmuiden unter dem Namen HIsarna-Prozess erprobt.[11][12]

Direktreduktion mit Wasserstoff[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im Hochofenprozess kann Wasserstoff als Reduktionsmittel für das Eisenerz eingesetzt werden (H-DR). Wasserstoff reagiert im Prozess mit Eisenoxiden zu Wasserdampf und emittiert kein Kohlenstoffdioxid.[2][13] Die Reduktionsgleichung ist:

Das Eisenerz wird im Prozess häufig durch Erdgas oder elektrisch auf bis zu 900 °C erhitzt. Das Produkt ist ein fester Eisenschwamm in Form von Briketts oder Feingut mit einer Metallisierung von ca. 95 %, das der Elektrostahlroute zugeführt werden kann.[3]

Die Stahlerzeugung kann so mithilfe von Wasserstoff auf lange Sicht CO2 neutral gemacht werden.[14] Entscheidend für die Bilanz sind ein hoher Anteil Erneuerbarer Energien im Strom und der Syntheseweg des Wasserstoffes. Bis 2030 besteht bei 53 % der Primärerzeugungskapazitäten in Deutschland Reinvestitionsbedarf. Durch Klimaschutzverträge könnten diese auf Direktreduktion mit Wasserstoff umgestellt werden.[15] SSAB, LKAB und Vattenfall arbeiten zusammen an dem Projekt "HYBRIT", bei dem mit diesem Wasserstoff-Verfahren Stahl erzeugt werden soll. Wenn das Projekt wie geplant im Jahr 2035 im kommerziell-industriellen Maßstab einsatzbereit ist, soll es laut Unternehmen den CO2-Ausstoß von Schweden um 10 % und den CO2-Ausstoß von Finnland um 7 % senken können.[16][17] Im Jahre 2018 wurde dazu mit dem Bau einer Pilotanlage begonnen.[18] 2021 erfolgte die erste Probelieferung an Volvo.[19]

Eine Studie von Fraunhofer-Instituten legt nahe, dass in Deutschland bis 2030 die Wasserstoffnachfrage für die Stahlproduktion auf 6 TWh und bis 2050 auf 38–56 TWh steigt. Die Zahlen basieren auf der Annahme, dass die Stahlerzeugung aus Eisenerz sinken wird und das Stahlschrottaufkommen wächst, für eine Tonne Rohstahl werden ca. 1900 kWh H2 benötigt. Dass die Industrie bereit ist, in diesen Umbau zu investieren, begründen die Wissenschaftler mit dem Einhalten der Ziele des Pariser Klimaabkommens. Für ein Gelingen der Umsetzung müssen jedoch logistische Lösungen für Wasserstofftransport und Stromtransport an die jeweiligen Industriestandorte geregelt werden, oder eine Erzeugung der selbigen vor Ort entstehen.[20]

Insbesondere der Wasserstofftransport durch das bestehende Gasleitungsnetz stellt eine besondere Herausforderung dar, da Wasserstoff unter gewissen Bedingungen die Rissbildung beschleunigen kann. Dies ist Gegenstand weiterer Forschungen und Entwicklungen.[21] Die Ergebnisse sollen dann in ein zukünftig noch zu erstellendes detailliertes Regelwerk einfließen.[22]

Elektrostahlroute[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Lichtbogenofen in einem Stahlwerk

Bei den Elektrostahlverfahren wird die zum Schmelzen erforderliche Wärme durch elektrische Energie und Lichtbögen erzeugt. Der Lichtbogenofen wird mit Schrott, Eisenschwamm und/oder Roheisen "beschickt".[23] Außerdem werden noch Kalk zur Schlackenbildung und Reduktionsmittel zugegeben. Der von den Graphitelektroden zum Schmelzgut verlaufende Lichtbogen erzeugt Temperaturen bis zu 3500 °C. Deshalb können auch schwer schmelzbare Legierungselemente wie Wolfram und Molybdän als Ferrolegierungen eingeschmolzen werden. Mit Lichtbogenöfen können alle Stahlsorten hergestellt werden, sie werden aber hauptsächlich auf Grund der hohen Kosten zur Herstellung von Qualitäts- und Edelstählen benutzt. Das Roheisen wird über Graphitelektroden erhitzt und geschmolzen. Weit verbreitet sind drei Elektroden bei Drehstrom, seltener zwei bei Gleichstrom. Zusätzliches Einblasen von Sauerstoff oder anderer Brennstoff-Gasgemische beschleunigen den Schmelzprozess. Ein Schmelzprozess dauert ca. 30 Minuten. Danach wird der Rohstahl über Stahlgießpfannen oder eine Stranggussanlage abgegossen. Das Fassungsvermögen der kippbaren Elektroöfen beträgt 100 bis 300 t. Mit einem Elektroofen können so ca. 2,8 Mio. t Stahl/Jahr erschmolzen werden.[10][23]

Das Schmelzen durch Induktion ist wegen der spezifisch höheren Anlagenkosten kleineren Einheiten für hochlegierte Stähle vorbehalten.

Bei dem Recycling von Schrott, und insbesondere in Kombination mit der Direktreduktion mit Wasserstoff können CO2 Emissionen im Vergleich mit Hochöfen Verfahren reduziert werden.[3][4] Bei großen Anteilen von Wasserstoff-reduziertem Roheisen muss Kohlenstoff in die Schmelze gegeben werden um die gewünschte Güte Stahl herzustellen.

Sekundärmetallurgie und Gießen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Gießen von Stahlbarren (1918, USA)

In der Sekundärmetallurgie wird der Rohstahl für das Gießen fertig behandelt (Tiefentkohlung in Vakuumanlage, Legieren in Pfannenofen). Für legierte Stähle werden Metalle wie z. B. Chrom, Nickel, Cobalt, Molybdän, Wolfram oder Mangan zugesetzt. Nach dem Zulegieren der gewünschten Elemente wird er im Strang oder in der Kokille zu Halbzeug vergossen. Das Vergießen bedarf besonderer Techniken, man unterscheidet zwischen beruhigtem und unberuhigt vergossenen Stahl. Unter Beruhigen versteht man das Binden des in der Schmelze gelösten Sauerstoffs durch Zulegieren von Aluminium oder Silicium. Dies hat Einfluss auf im erkaltenden Stahl entstehende Seigerungen (Materialentmischungen, z. B. Schwefelablagerungen) oder Lunker (durch das Schwinden des Materials bedingte Hohlräume). Beide sind mit Qualitätsverlusten verbunden.

Der flüssige Stahl wird dann in die sogenannte Kokille abgegossen, wo die Erstarrung stattfindet:

  • Im Blockguss wird für die einseitig offene Kokille eine einfache Geometrie verwendet und der hieraus entstehende Block wird in der Regel weiter verarbeitet.
  • Ist die Kokille so gestaltet, dass der Stahl nahezu die Endkontur für einen Einsatzzweck erreicht, handelt es sich um Formenguss.
  • Beim Strangguss ist die wassergekühlte Kokille so gestaltet, dass durchlaufend unten ein heißer, bereits erstarrter Strang abgezogen werden kann. Der Strang wird anschließend planvoll in lange Abschnitte geteilt.

Der Strangguss ist weltweit mit über 90 % das am häufigsten eingesetzte Gussverfahren.[23] Zur Erzeugung von Spezialstählen können Umschmelzverfahren eingesetzt werden, z. B. das Elektroschlacke-Umschmelzverfahren (ESU).

Es folgt i. d. R. Umformverfahren wie Walzen, Strangpressen oder Schmieden.

Historische Verfahren[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Meteoreisen
Ursprünglich wurde das Eisen von Eisenmeteoriten verarbeitet. In Lehmöfen, die mit Holzkohle und Luft durch Blasebalge beschickt wurden, konnten enorme Temperaturen erreicht werden. 1300 bis 1600 °C sind nötig, um die Eisen-Nickel-Legierung, die in den Meteoriten enthalten ist (80 bis 95 % Eisen), herauszuschmelzen.
Mittelalterliches Produktionsverfahren
Rennfeuer
Die ersten Rennöfen wurden ungefähr 1500 v. Chr. gebaut. Diese sind Lehmöfen, in die Holzkohle und Eisenerz schichtweise eingebracht wurden. Im Rennofen entstehen Temperaturen zwischen etwa 1200 und 1300 °C, die das taube Gestein aufschmelzen und als Schlacke ablaufen lassen. Daher stammt auch der Name: Rennen von Rinnen. Das Eisen wird durch die Holzkohle reduziert. Es entsteht eine von Schlacketeilchen durchsetzte Luppe, die durch Schmieden weiterverarbeitet werden kann.
Stück- oder Wolfsofen
Ab etwa dem 12. Jahrhundert wurden die Öfen nicht mehr in die Erde, sondern oberirdisch gebaut (Vorläufer der Hochöfen) und zusätzlich durch wassergetriebene Blasebälge mit Luft versorgt. Auch wurde der Stahl mit wassergetriebenen Hammerwerken bearbeitet.
Gussstahl
Das Roheisen wird im seit 1742 angewendeten Gussstahlverfahren zusammen mit Schrott geschmolzen. Der Sauerstoffanteil im Schrott frischt das Roheisen und verbessert somit die Qualität des Stahls.
Puddelverfahren
Das Puddelverfahren wurde im Jahre 1784 von Henry Cort (1740 bis 1800) in England erfunden. Dabei wird die schon zäh werdende Roheisenmasse mit Stangen gewendet, so dass möglichst viel der Oberfläche mit der Umgebungsluft in Berührung kommen kann. Durch diesen Sauerstoffkontakt wird das Roheisen gefrischt und so zu Stahl verarbeitet (siehe auch Eiffelturm, Griethausener Eisenbahnbrücke).[24]
Tiegelstahl
Der Stahl wurde im Tiegelofen unter Einhaltung einer genauen chemischen Zusammensetzung hergestellt, siehe auch Wootz. Heute im Allgemeinen durch Elektrostahl ersetzt.
Thomasbirne, 1900
Thomas-, Bessemer- und DSN-Verfahren
Diese sind Konverterverfahren, bei denen durch Bodendüsen des Konverters Gase in die Roheisenschmelze gedrückt werden. Die Thomas- und Bessemerverfahren verwenden Luft, im DSN-Verfahren (Dampf-Sauerstoff-Neunkirchen) wird Sauerstoff zusammen mit Wasserdampf statt Luft eingesetzt. Das auch „saures Windfrischverfahren“ genannte Bessemerverfahren wurde 1855 von Henry Bessemer entwickelt. Das Thomasverfahren (auch „basisches Windfrischverfahren“ genannt und bekannt durch die Konverterform: die Thomasbirne) wurde 1878 von Percy Gilchrist und Sidney Thomas erfunden. Sie unterscheiden sich durch die Ausmauerung des Ofens, welche entweder sauer oder basisch wirkt und so verschiedene Eigenschaften aufweist (im Thomasverfahren eine Dolomit-Teer-Mischung).
Stahl-/Sauerstoff-Konverter nach dem OBM-Verfahren (Sauerstoffbodeneinblasung) – verwendet von 1974 bis 1992 in Maxhütte (Unterwellenborn)
OBM-Verfahren
Im OBM-Verfahren (Oxygen-Bottom-Maxhütte oder Oxygen-Bodenblas-Metallurgie-Verfahren) werden Sauerstoff und Methan oder Propan durch den Boden des Konverters eingeblasen. Das Verfahren wurde Mitte der 1970er Jahre von der Maxhütte in Zusammenarbeit mit der damaligen Vöest-Alpine („Division“ Industrieanlagenbau) entwickelt. Es ist eine Methode der Stahlerzeugung, bei der durch gasgekühlte Ringspaltdüsen im Boden Sauerstoff in die Schmelze geblasen wird und die Elemente Silicium, Mangan, Kohlenstoff und Phosphor verbrannt werden. Der Schwefel wird mit Calcium und den gebildeten Oxiden in der Schlacke gebunden. Die Ausgangsstoffe sind Roheisen, Kühlschrott, Zuschläge, Propan bzw. Methan. Die Reaktionsprodukte sind Rohstahl und Schlacke (Stahlgewinnung). Mit der Stilllegung der Neuen Maxhütte in Sulzbach-Rosenberg im Jahr 2002 ist der letzte deutsche OBM-Konverter außer Betrieb gegangen. In Charleroi (Belgien) existierten OBM-Konverter im Stahlwerk Duferco Carsid. Die Technologie der Bodeneindüsung wird aber erfolgreich bei Konvertern für rostfreie Stähle angewendet (CLU = Creusot-Loire Uddeholm process und AOD).
Siemens-Martin-Ofen von 1895
Siemens-Martin-Verfahren
Das Siemens-Martin-Verfahren war die bevorzugte Stahlherstellungsmethode von seiner Erfindung 1864 durch Friedrich Siemens und Wilhelm Siemens und seiner Umsetzung zusammen mit Pierre-Émile Martin bis in die erste Hälfte des 20. Jahrhunderts. Der SM-Ofen besteht aus dem Oberofen, mit dem vom Gewölbe überspanntem Schmelzraum und dem Unterofen. Im Oberofen wird flüssiges Roheisen, Roheisenmasseln oder Schrott chargiert. Im Unterofen sind die Regenerationskammern zur Luft- und Gasvorwärmung untergebracht. Im Oberofen wird mit öl- oder gasbetriebenen Brennern der Schmelzraum beheizt. Die Reduktion des Kohlenstoffs (Frischen) erfolgt durch den Sauerstoffüberschuss der Brennerflamme oder durch Zugabe von Eisenerz. Das Verfahren wurde inzwischen durch Sauerstoffblasverfahren verdrängt. 1993 wurde in Brandenburg an der Havel der letzte deutsche SM-Ofen stillgelegt. Er ist heute als technisches Denkmal erhalten.

Die größten Stahlproduzenten[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das bedeutendste Herstellerland für Stahl ist China, gefolgt von Indien und Japan. Alleine China ist hierbei verantwortlich für etwas mehr als die Hälfte der Weltproduktion – Indien und Japan für 5,9 % bzw. 5,7 % des weltweiten Produktionsvolumens.[25] In Europa sind Russland, Deutschland und Italien die drei wichtigsten Produzenten. Als einzelner Standort lag Duisburg bei der Stahlerzeugung lange Zeit an erster Stelle. Dort befinden sich die modernsten und produktivsten Hochöfen. Mittlerweile ist Shanghai an die erste Stelle bei der Stahlerzeugung (Produktionsmenge) vorgerückt. Duisburg verbleibt dabei jedoch der wichtigste Stahlstandort Europas.[26]

Eine Liste der größten Stahlunternehmen ist hier in einem eigenen Artikel aufgeführt. Mit Tata Steel und ArcelorMittal sind zwei große Stahlkonzerne unter Kontrolle indischer Unternehmerfamilien.

Eines der größten Stahlwerke Deutschlands ist das ThyssenKrupp-Stahlwerk Schwelgern.

Handel[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Weltweit wurde 2018 grenzüberschreitend Stahl im Gesamtvolumen von rund 458 Millionen Tonnen gehandelt.[27] China war dabei noch vor Japan und Russland das international wichtigste Exportland gemessen an der Ausfuhrmenge. China ist damit der sowohl bei weitem weltgrößte Produzent als auch Exporteur von Stahl.

Exportländer von Stahl (2018)
# Land Exportvolumen (in Mio. t)
1 China VolksrepublikVolksrepublik China Volksrepublik China 68,8
2 JapanJapan Japan 35,8
3 RusslandRussland Russland 33,3
4 Korea SudSüdkorea Südkorea 30,0
5 DeutschlandDeutschland Deutschland 26,0
6 ItalienItalien Italien 20,6
7 TurkeiTürkei Türkei 19,2
8 BelgienBelgien Belgien 18,0
9 UkraineUkraine Ukraine 15,1
10 FrankreichFrankreich Frankreich 14,4

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Commons: Stahlerzeugung – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary: Stahlerzeugung – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Energy Use and CO2 EmissionsIn the Steel Industry. IEA, 2019, abgerufen am 15. Mai 2021 (englisch).
  2. a b Frank Wunderlich-Pfeiffer: Stahlherstellung mit Wasserstoff geht in den Testbetrieb. In: www.golem.de. 7. Oktober 2020, abgerufen am 15. Mai 2021.
  3. a b c Alexander Otto, Martin Robinius, Thomas Grube, Sebastian Schiebahn, Aaron Praktiknjo: Power-to-Steel: Reducing CO2 through the Integration of Renewable Energy and Hydrogen into the German Steel Industry. In: Energies. Band 10, Nr. 4, 2017, S. 451, doi:10.3390/en10040451.
  4. a b Abhinav Bhaskar, Mohsen Assadi, Homam Nikpey Somehsaraei: Decarbonization of the Iron and Steel Industry with Direct Reduction of Iron Ore with Green Hydrogen. In: Energies. Band 13, Nr. 3, 2020, S. 758, doi:10.3390/en13030758.
  5. a b Steel Statistical Yearbook2020 concise version. In: www.worldsteel.org. Abgerufen am 14. Mai 2021 (englisch).
  6. Carbon capture and utilization in the steel industry: challenges and opportunities for chemical engineering. In: Current Opinion in Chemical Engineering. Band 26, 1. Dezember 2019, ISSN 2211-3398, S. 81–87, doi:10.1016/j.coche.2019.09.001 (sciencedirect.com [abgerufen am 3. Juli 2021]).
  7. tec-science: Vom Roheisen zum Rohstahl. In: tec-science. 21. Juni 2018, abgerufen am 2. November 2019 (deutsch).
  8. Stahlschrottbilanz 2014: Stahlrecyclingwirtschaft musste Rückgang des Gesamtversands um 1,7 Prozent verkraften. (Memento vom 2. April 2015 im Internet Archive) Bei: bdsv.org. Pressemitteilung, 23. März 2015.
  9. Abhilasha Gulhane, Gaurav Kumar: TECHNICAL DEVELOPMENTS IN THE MIDDREX PROCESS. In: International Journal of Scientific & Engineering Research. http://www.ijser.org/, abgerufen am 14. Mai 2021 (englisch).
  10. a b http://www.midrex.com/wp-content/uploads/Hadeed_Mod_E_2_million_milestone.pdf
  11. HISARNA: BAHNBRECHENDFÜR DIE STAHLINDUSTRIE. TATA Steel, abgerufen am 14. Mai 2021.
  12. Emissionsarme Stahlproduktion in Testphase. In: www.blechonline.de. 11. Januar 2018, abgerufen am 14. Mai 2021.
  13. Hochöfen ohne Koks. In: Technology Review, 23. August 2016. Abgerufen am 24. August 2016.
  14. H2Future-Projekt.
  15. Dr. Fabian Joas (Agora Energiewende) Wido Witecka (Agora Energiewende) Thorsten Lenck (Agora Energiewende) Frank Peter (Agora Energiewende) Fiona Seiler (Agora Energiewende) Dr. Sascha Samadi (Wuppertal Institut) Clemens Schneider (Wuppertal Institut) Dr. Georg Holtz (Wuppertal Institut) Dr. Georg Kobiela (Wuppertal Institut) Prof. Dr. Stefan Lechtenböhmer (Wuppertal Institut) Katja Dinges (Navigant) Dr. Karoline Steinbacher (Navigant) Jonas Schröder (Navigant) Thobias Sach (Navigant) Matthias Schimmel (Navigant) Christine Kliem LL.M. (BBH) Dr. Martin Altrock (BBH) Dr. Wieland Lehnert LL.M. (BBH) Dr. Jasper Finke (BBH) Yasin Yilmaz (IKEM): Klimaneutrale Industrie. Agora Energiewende, August 2020, abgerufen am 8. Dezember 2020.
  16. HYBRIT toward fossil-free steel. Abgerufen am 18. November 2018 (englisch).
  17. HYBRIT-Website. Abgerufen am 4. September 2020.
  18. HYBRIT: Baubeginn für weltweit erste Pilotanlage zur fossilfreien Stahlproduktion. Abgerufen am 9. Mai 2020.
  19. https://www.ingenieur.de/technik/fachbereiche/werkstoffe/fossilfreier-stahl-ssab-volvo/
  20. C. Hebling, M. Ragwitz, T. Fleiter, U. Groos, D. Härle, A. Held, M. Jahn, N. Müller, T. Pfeifer, P. Plötz, O. Ranzmeyer, A. Schaadt, F. Sensfuß, T. Smolinka, M. Wietschel: Eine Wasserstoff-Roadmapfür Deutschland. Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI, Karlsruhe Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, Freiburg, 1. Oktober 2019, S. 24–31, abgerufen am 26. März 2020.
  21. Energiewende mit Wasserstoffrohren „H2Ready“ und Umstellung existierender Erdgasnetze. (PDF)
  22. EIN ERSTER SCHRITT ZUM EUROPÄISCHEN WASSERSTOFF-NETZ. (PDF) 31. August 2021, S. 11; (Präsentation bei TÜV SÜD : Forum H2): „Aktuell noch kein detailliertes technisches Regelwerk für Wasserstoff verfügbar:“
  23. a b c Stahlerzeugung. Stahlinstitut VDEh, abgerufen am 14. Mai 2021.
  24. Literaturhinweis: R. Sonnemann, S. Richter, H. Wolffgramm, G. Buchheim, H. Eschwege: Allgemeine Geschichte der Technik von den Anfängen bis 1870. VEB Fachbuchverlag, 1981.
  25. worldsteel | Steel Statistical Yearbook. Abgerufen am 7. Februar 2020 (englisch).
  26. Standort Duisburg. thyssenkrupp steel AG, abgerufen am 27. Januar 2020.
  27. Trade Map - List of exporters for the selected product (Iron and steel). Abgerufen am 7. Februar 2020.