Vom Rohstoff zum Endprodukt 2018-05-02T15:07:16+00:00

Project Description

Peter Hanne

Vom Rohstoff zum Endprodukt

Viele der Gegenstände im alltäglichen Leben haben einen langen Produktionsweg hinter sich, bis wir sie in ihrer endgültigen Form in Händen halten. Auf diesem Weg durchlaufen sie mehrere Stationen, an denen Menschen viel dafür tun, dass das Produkt am Ende den Erwartungen aller entspricht.

Im Folgenden sollen ein paar der Menschen gezeigt werden, die daran beteiligt sind aus den Rohstoffen Eisenerz und Kohle ein Produkt entstehen zu lassen, welches schließlich seinen Weg in den Alltag findet.

Hafen

Der Werkshafen Schwelgern garantiert die Versorgung der Hochöfen und der anderen Produktionsstätten, zum Beispiel mit Erz und Kohle. Jährlich werden hier 10.000 Schubleichter mit jeweils bis zu 2.800 Tonnen Eisenerz oder anderen Montangütern gelöscht. Das Material wird auf Anforderung der Produktionskunden entladen, umgeschlagen und per Bandanlagen oder mit Hilfe des Bahnbetriebes der Verarbeitung zugeführt.

„Meine Aufgabenbereiche umfassen die Instandsetzung und Wartung der Entladeanlagen im Werkshafen Schwelgern.“

Herbert Pohl

Kokerei

Die Kokerei Schwelgern stellt nach wie vor den Koksbedarf der beiden Großhochöfen von ThyssenKrupp Steel Europe in Schwelgern sicher – das sind derzeit rund 65 Prozent des gesamten Koksbedarfs des Unternehmens. Der Standort im Hafen Schwelgern bietet über den Rhein eine hervorragende Anbindung an den Hafen Rotterdam. Die günstigen Transportverbindungen stellen für die Importkohle – ähnlich wie beim Erz – einen Wettbewerbsvorteil dar.

Koks ist ein poröser, stark kohlenstoffhaltiger Brennstoff mit hoher spezifischer Oberfläche, der in Kokereien bevorzugt aus aschearmer Fettkohle (Steinkohle) durch Wärmeeinwirkung unter Sauerstoffabschluss erzeugt wird.

Koks wird als Brennstoff und als Reduktionsmittel bei der Roheisenproduktion in den Hochöfen eingesetzt.

Hochofen

Im Hochofen wird, durch chemische Reduktion des Eisenoxids der Eisenerze mit Kohlenstoff, Roheisen gewonnen. Der Hochofen ist ein Schachtofen. Koks und Erz werden abwechselnd in Lagen oben in den Ofen hineingeschüttet.
Der Einsatz sinkt im Ofenschacht ab und wird dabei durch das etwa 2000 °C heiße, aus Kohlenstoffmonoxid und Stickstoff bestehende aufsteigende Prozessgas getrocknet, aufgeheizt, die Eisenoxide reduziert und schließlich geschmolzen. Das Prozessgas wird erzeugt, indem unten in den Ofen durch wassergekühlte Kupferdüsen auf etwa 1200 °C vorgeheizte Luft eingeblasen wird. Der Sauerstoff der Luft verbrennt mit Koks zu Kohlenstoffmonoxid. Der gesamte Vorgang dauert etwa acht Stunden.
Der Ofen erzeugt neben dem flüssigen Eisen auch flüssige Schlacke. Beides ist miteinander vermischt und hat eine Temperatur von etwa 1450 °C. Eisen und Schlacke werden außerhalb des Ofens getrennt. Das Eisen wird in Transportpfannen gefüllt und ins Stahlwerk gebracht.

“Hier auf der Gießbühne des Hochofen 8 arbeite ich mit meinen Kollegen im Drei-Schicht-Betrieb und kontrollieren unter anderem die Glut-  und Heißstellen des flüssigen Roheisens.”

Ömer

Stahlwerk

Das Eisen des Hochofens (Roheisen) hat nur einen Eisengehalt von etwa 95 %. Es enthält für die meisten Anwendungen zu viel Kohlenstoff, Schwefel, Silicium und Phosphor, deswegen wird dieses im Stahlwerk zunächst durch Einblasen von Calciumcarbid, Magnesium oder Branntkalk reduzierend entschwefelt. Die Entschwefelungsschlacke wird abgezogen und das Roheisen dann in einem Konverter (Sauerstoffblasverfahren) unter Zusatz von Branntkalk oxidierend verblasen. Dabei wird Silicium zu Siliciumdioxid und Kohlenstoff zu Kohlenstoffdioxid verbrannt. Der Phosphor wird als Calciumphosphat gebunden. Das flüssige Eisen hat danach eine Temperatur von etwa 1600 °C. Es enthält soviel Sauerstoff, dass beim Erstarren aus verbliebenem Kohlenstoff Kohlenmonoxidblasen entstehen. Beim heute meist verwendeten Strangguss ist dies unerwünscht. Beim Abstechen des Stahls aus dem Konverter in die Gießpfanne wird daher Aluminium zugegeben, um den Sauerstoff als Aluminiumoxid zu binden. Bei hohen Anforderungen an die Qualität des Stahls folgen auf den Konverterprozess noch weitere Verfahrensschritte, wie z. B. eine Vakuumbehandlung (Sekundärmetallurgie).

„Als gelernter Verfahrensmechaniker bin ich im Stande alle Kräne hier, im Oxygenstahlwerk 2 zu bedienen und kümmere mich als Sicherheitsbeauftragter außerdem um die Sicherheit meiner Kolleginnen und Kollegen.“

Arif Kizilkaya

Feuerverzinkung

Nach der Bearbeitung im Oxygenstahlwerk wird das der Stahl in der Stranggussanlage zu bis zu zehn Meter langen Brammen gegossen. Diese werden entweder in der Warmbandstraße in noch glühendem Zustand, oder nach dem Abkühlen im Kaltwalzwerk, auf die gewünschte Dicke gewalzt. Anschließend wird das Stahlblech auf sogenannte Coils aufgerollt, welche ein Gewicht von bis zu 45 Tonnen erreichen.
Durch das anschließende Feuerverzinken kann der Stahl vor Korrosion (Rost) geschützt werden. Hierbei  wird ein metallischer Zinküberzug auf Eisen oder Stahl durch Eintauchen in geschmolzenes Zink (bei etwa 450 °C) aufgebracht. Dabei bildet sich an der Berührungsfläche eine widerstandsfähige Legierungsschicht aus Eisen und Zink und darüber eine sehr fest haftende reine Zinkschicht.

„Als Bandbeobachter in der Feuerverzinkung 4 kontrolliere ich das Stahlband nach seiner Verzinkung auf Unregelmäßigkeiten und somit die allgemeine Qualität.“

Mike Strahl

Herstellung einer Steeldrum

Die Steel Drum, ist ein den Idiophonen zugeordnetes Musikinstrument, das auf Trinidad entstanden ist. Hergestellt werden Steel Pans aus einem konkav getriebenen Feinblech in Form eines runden Metall-Resonanzkörpers (traditionell: Ölfass), in das verschiedene Tonfelder (Klangflächen) getrieben werden, um verschiedene Tonhöhen zu erzeugen.
Jeder Panbauer pflegt in Bezug auf den Bau seiner Instrumente seinen eigenen Stil. Die Größe der Tonfelder z. B. beruht auf Erfahrung wie auch die schlussendliche Geometrie (Tiefe, Ausdehnung) des Instruments oder die Länge des Mantels. Das verwendete Rohmaterial ist im Allgemeinen ein Feinblech von 1 mm bis 1,4 mm Stärke.
Das Spundfass wird mittels verschiedener Werkzeuge (Treibkugel, Hammer, Drucklufthammer) manuell streckgezogen. Die unterschiedlich großen Tonfelder (Membrane) werden nach Beendigung der Treibarbeit eingezeichnet und eingeformt. Die Membrane werden danach graviert, anschließend wird das Instrument ausgeglättet. Durch die mehrfache Kaltumformung des Werkstückes wird das Gefüge des bearbeiteten Feinblechs gestreckt, wodurch einerseits die Härte und Festigkeit erhöht, andererseits aber die Zähigkeit vermindert wird und sich das Material nicht mehr so gut umformen lässt.

Als Pantuning wird der Prozess der systematischen Einstimmung der Tonfelder bezeichnet. Bis auf einige wenige Universitätsprojekte in den USA existiert keine Ausbildung zum Pantuner. Das Stimmen von Steel Pans ist eine Kunst, da dabei mindestens 57 verschiedene Parameter berücksichtigt werden müssen. Es basiert hauptsächlich auf Erfahrung. Im Wesentlichen geht es beim Stimmen einer Pan darum, innerhalb eines Klanges verschiedene Schwingungsmodi zu ordnen. Zur Vereinfachung wird hier ein einzelnes Tonfeld als Beispiel aufgeführt und dargestellt.
Als Modell dient die Ellipse: Deren gesamte Fläche (und Masse) schwingt als Grundton auf der Frequenz A, 440 Hz. Der erste Teilton (Oberton) des Grundtones ist dessen Oktave A, 880 Hz, welcher auf der Längsachse der Ellipse eingestimmt wird. Auf der Querachse wird die Quinte der Oktave eingestimmt (E, 1320 Hz). Die Stimmung eines Pan-Klanges entspricht somit der natürlichen Obertonreihe. An und für sich simpel, ist das Stimmen einer Steel Pan deshalb sehr komplex, weil nun die „Nachbartöne“ mitschwingen und diesem Umstand Rechnung getragen werden muss. Es geht darum, Schwingungsenergien zu kontrollieren, Abstrahlungen einzelner Frequenzen zu steuern und dadurch einer Steel Pan einen angenehmen, „brauchbaren“ Klang zu verleihen. Die einzelnen Tonfelder werden mittels eines Hammers gestimmt, wobei die plastische Umformung im Vergleich zum Bau der Steeldrum minimal ist.

„Jedes Instrument ist nach wie vor ein echtes Stück Handarbeit, das nur mit unserer Erfahrung zu dem werden kann, was es ist: Ein Instrument von Enthusiasten für Enthusiasten.“

Eckhard C. Schulz

Schlussendlich werden die Tonfelder der Steeldrum mit Schlägeln angeschlagen.
In der Kombination mit verschiedenen Steeldrums in einer Steelband kann praktisch jede typische Orchestermusik aufgeführt werden.

Vielen Dank an Thyssenkrupp Steel Europe, E.C.S. Steeldrums und Wikipedia