Stahl: Die Knochen der Zivilisation — Gießen von Brammen, Knüppeln & Trägern
Wir gießen Sonnenlicht in Formen. Die Kohleöfen von gestern wurden durch saubere Lichtbögen ersetzt; heute verwandeln wir flüssiges Leichtmetall in die Knochen von Brücken, Schienen, Türmen und Werkzeugen – leise, präzise und schnell.
Warum Stahl (und warum jetzt)
Stahl ist immer noch die stärkste Poesie der Zivilisation pro Kilogramm. Der Trick war nie das Metall – es war der Rauch. Mit sauberer Energie (Teil 3–4) und intelligenter Sortierung (Teil 2) gießen und walzen wir im Weltmaßstab, ohne in den Himmel zu husten.
- Die Nachfrage ist riesig: Türme, Schienen, Schiffe, Fabriken, Solarrahmen, Windtürme.
- Elektrifizierter Prozess: EAFs und elektrisches Wiederaufheizen machen Walzwerke netzfreundliche Nachbarn.
- Direktwalzen: heißes Metall direkt ins Walzwerk = weniger Energie, weniger Zeit, weniger Aufwand.
Gießen 101 (Brammen, Blooms, Knüppel)
Strangguss (CCM)
Flüssiger Stahl fließt in wassergekühlte Formen, die Haut friert, der Strang wird gezogen und geschnitten. Keine riesigen Barrenlager, keine Wiederaufheiz-Museen – nur ein stetiger Stahlfluss.
Bramme: 200–250 mm dick • bis zu 2.000 mm breit Bloom: 200–350 mm quadratisch Knüppel: 100–180 mm quadratischGießgeschwindigkeit: Bramme ~1–2 m/min; Knüppel ~3–6 m/min (abhängig von der Qualität).
Energie & Ausbeuten am Strangguss
- Gießereistrom: ~20–40 kWh/t (Antriebe, Sekundärkühlung)
- Ausbeute Schmelze→Guss: ~92–96% (Abkanten, Tundish, Kopf/Ende)
- Heißaufladung: direkt zum Walzwerk bei 700–1000 °C reduziert das Nachheizen um 60–90%
Elektrisches Nachheizen, keine Flammen (warum das wichtig ist)
Erhitze den Stahl, nicht die Luft
Wir verwenden Induktions- und Widerstandsöfen für Brammen, Knüppel und Knüppelabschnitte. Sie koppeln Energie direkt in das Metall; nichts entweicht durch den Schornstein.
- Volles Nachheizen (kalte Bramme → 1.200 °C): ~0,25–0,35 MWh/t
- Heißaufladung (700–900 °C → 1.200 °C): ~0,05–0,15 MWh/t
- Walzantriebe & Hilfsaggregate: ~0,08–0,15 MWh/t
Zahlen beinhalten Rückgewinnung und moderne Motorsysteme; Auslegung für das obere Ende, feiern das niedrige.
Warum Walzwerke das Mikronetz lieben
- Vorhersehbare Lastzyklen → einfach für Speicher, Spitzen abzudecken.
- Wärmerückgewinnung → Prozessdampf für Nachbarn (Lackierung, Wäscherei, Lebensmittel).
- Keine NOx-Brenner → saubere Luft und weniger Genehmigungen.
Walzstraßen & Produkte (was wir herstellen)
Warmbandwalzwerk (HSM) — Coils
Brammen werden zu Coils für Autos, Haushaltsgeräte, Schiffplattenvorstufen und Solarnachführsysteme.
- Eingang: 200–250 mm Bramme
- Ausgang: 1,2–20 mm Band
- Linienleistung (elektrisch): ~0,12–0,25 MWh/t (mit Warmcharge)
Platte / Steckel — Schwerblech
Dicke, breite Platte für Windtürme, Brücken, Schiffsrümpfe.
- Ausgang: 10–150 mm Platte
- Linienleistung: ~0,10–0,20 MWh/t (Warmcharge)
Profil / Stab — Träger, Schienen, Bewehrung, Draht
Knüppel/Blöcke werden zu Bewehrungsstahl, H-Trägern, Schienen, Drahtstangen.
- Linienleistung: ~0,08–0,18 MWh/t (Warmcharge)
- Schienen: Geradheit <0,3 mm/m
Pro-Tonne-Spickzettel (Stahlprodukte)
Strom (über das Schmelzen hinaus)
| Betrieb | kWh pro Tonne | Anmerkungen |
|---|---|---|
| Stranggießen & Längenabschnitt | 20–40 | Antriebe, Wasser |
| Nachwärmen (Kaltblock) | 250–350 | Induktion/Widerstand |
| Nachwärmen (Warmcharge) | 50–150 | Abhängig von Eintrittstemperatur |
| Walzen & Hilfsanlagen | 80–150 | Motoren, Hydraulik |
Gesamt (warmgewickelte Coils): ~0,20–0,40 MWh/t. Gesamt (kalte Bramme): ~0,35–0,50 MWh/t.
Ausbeuten (Schmelze → Endprodukt)
| Schritt | Ausbeute % | Kommentar |
|---|---|---|
| EAF-Abstich → Stranggießer | 92–96% | Abschnitte, Tundish |
| Stranggießer → Walzwerk | 97–99% | Abgeschnittene Enden |
| Walzwerk → Produkt | 95–98% | Kantenabschnitt, Schrott |
Gesamt: ~85–92% je nach Produktmix und Warmcharge. Schrott wird zum EAF zurückgeführt.
Vorkalkulierte Anlagen-Szenarien
Szenario A — Mini-Werk (Langprodukte, Schrott→EAF)
Kapazität 1 Mt/Jahr • Brammen/Blooms → Bewehrungsstahl, H‑Träger, Schienen.
| Artikel | Wert |
|---|---|
| Durchschnittlicher Durchsatz | ~125 t/h (8.000 h/Jahr) |
| EAF-Strom (Schmelze) | ~0,50 MWh/t → ~62,5 MW |
| Stranggießen + Walzen (Warmcharge) | ~0,15 MWh/t → ~18,8 MW |
| Gesamtdurchschnittliche Last | ~80–90 MW |
| PV min (zur Abdeckung des Tagesbedarfs) | ~410–460 MWp |
| Speicher (12 h) | ~0,96–1,08 GWh |
| Grundfläche | ~20–35 ha (Mühlen + Lagerplätze) |
PV min bemessen nach Avg(MW)×5,14 (5,5 PSH, 85% DC→AC). Wir überdimensionieren, um Nachbarn mit Strom zu versorgen.
Szenario B — Flachprodukte-Hub (DRI(H₂)+EAF + HSM)
Kapazität 5 Mt/Jahr • Brammen → Coils/Platten mit umfangreicher Heißladung.
| Artikel | Wert |
|---|---|
| Durchschnittlicher Durchsatz | ~625 t/h |
| DRI(H₂)+EAF Strom | ~3,5–4,0 MWh/t → ~2,2–2,5 GW |
| Rollend (Heißladung) | ~0,20 MWh/t → ~125 MW |
| Gesamtdurchschnittliche Last | ~2,3–2,6 GW |
| H₂-Verbrauch | ~250–300 kt/Jahr |
| PV min | ~12–13 GWp |
| Speicher (12 h) | ~28–31 GWh |
| Grundfläche | ~60–120 ha + PV-Feld in der Nähe |
Elektrolyseure dominieren die Leistung. Walzen ist der höfliche Teil.
Produktmix-Regler (1 Mt/Jahr Werk)
| Mischen | Spule | Platte | Profile/Stab | Durchschn. Strom (MW) |
|---|---|---|---|---|
| Spulen-schwer | 60% | 10% | 30% | ~86 |
| Ausgewogen | 40% | 20% | 40% | ~82 |
| Lang-schwer | 20% | 10% | 70% | ~79 |
Unterschiede ergeben sich aus dem Walzmotornachfrage- und Wiedererwärmungsanteil; EAF-Beladung ist ähnlich.
Erträge, Qualität & Null-Abfall-Kreisläufe
Schrott ist ein Feature, kein Fehler
- Kantenabschnitte, Bruchstücke und Verschnitt gehen direkt in den EAF-Eimer.
- Vor-Ort-Schreddern & Vorwärmen reduzieren Schneid-Schmelz-Energie und Taktzeit.
- Brammen-/Spulenenden versorgen eine kleine Gießerei für Gussteile und Maschinenlager.
QA auf die spaßige Art
- Inline-Messgeräte: Dicke, Profil, Ebenheit.
- Metallurgie auf Schienen: Spektrometer am Stranggießer; Härte und Korn bei den Abwicklern.
- Rückverfolgbarkeit: Jeder Träger und Coil trägt eine digitale Geburtsurkunde.
Fläche & Personal (1 Mt/Jahr Mini-Walzwerk)
Gebiet
- Schmelzwerk + Stranggießer: ~8–12 ha (geschlossen)
- Walzen & Fertigung: ~8–15 ha
- Höfe & Logistik: ~5–8 ha
- PV-Feld (min): ~2,0–2,5 km² (in der Nähe)
Menschen & Fähigkeiten
- Betriebsteams pro Halle (3 Schichten), starke Automatisierungsbasis.
- Elektriker > Brennertechniker (absichtlich).
- Metallurgen, Qualität, Wartung und ein Limonadenstand für Schulbesuche.
Fragen & Antworten
„Kommen Träger und Coils wirklich aus derselben Schmelze?“
Ja — Brammen für Coil/Platte und Knüppel/Blöcke für Profile/Stab fallen von parallelen Stranggießanlagen. Gleiche Chemie, unterschiedliche Formen, gleicher Rauchmangel.
„Wie sieht es mit Verzinken und Beschichten aus?“
Nebenan. Elektrische Glühlinien, Zink-/Aluminium-Bäder und Coil-Coater leben im selben Mikronetz und zapfen den Überschuss an Solarstrom aus Teil 3 an.
„Können wir alles heiß aufladen?“
Fast. Intelligente Puffer halten die Strangtemperatur bis zur Walzstraße hoch; wenn wir pausieren müssen, füllt elektrisches Nachheizen die Lücke, ohne Drachen zu entzünden.
Als Nächstes: Aluminium, Kupfer & Seltene Metalle — Adern der Macht (Teil 6). Drähte, Leichtmetalle und Batteriemetalle — das Nervensystem unserer Knochen.