SIEMENS

Giovanni Arvedi ist ein echter Cavaliere. Ein Kavalier der alten Schule, aber eben auch – eine andere Übersetzungsmöglichkeit des italienischen Wortes – ein Cavaliere del Lavoro, ein Ritter der Arbeit. So nennt sich die Auszeichnung des italienischen Staates, die Verdienste im Bereich der Industrie und des Handels würdigt. Bereits 1984 erhielt Arvedi diesen Orden. 2009 kam dann noch die Bessemer Goldmedaille des internationalen Institute of Materials, Minerals and Mining dazu: für Innovationen in der Stahlproduktion.
Die Erfolgsgeschichte begann 1973, als Arvedi in Cremona ein Werk gründete, das mit den damals modernsten Technologien für die Stahlherstellung und die Fertigung von warmgewalzten Rohren ausgestattet war. Anfang der 80er-Jahre erwarb er dann einen großen Anteil an der Falck-Gruppe und kaufte mit deren Tochter Celestri eines der größten Vertriebs- und Dienstleistungsunternehmen der stahlverarbeitenden Industrie in Italien. Es entstand ein Konzern, der heute mit über 2.000 Beschäftigten einen Jahresumsatz von mehr als 1,3 Mrd. € erwirtschaftet.
Sein größtes Kunststück hat der norditalienische Industrielle aber womöglich erst vor kurzem vollbracht. Nachdem er bereits durch andere prozesstechnische Innovationen auf sich aufmerksam gemacht hatte, beeindruckt er nun mit Arvedi ESP, einem revolutionären Verfahren zur Stahlerzeugung, das in einem seiner Werke zum Einsatz kommt; die Abkürzung steht für Endless Strip Production.
Die Idee dahinter scheint simpel: In konventionellen Werken erkaltet Stahl während der verschiedenen Produktionsschritte auf Umgebungstemperatur und muss aufwändig neu erhitzt werden, bevor er im Walzwerk schließlich zum Endprodukt, dem Stahlblech, werden kann. Bei einer Arvedi-ESP-Produktion wird Stahl dagegen in einem einzigen, nahtlos verbundenen Prozess verarbeitet. Beispielsweise wird er gewalzt, während er noch heiß ist – was enorm Energie spart.
Dabei beginnt der Prozess ganz konventionell: Nach dem Abstechen wird der kochende Stahl zu einem langen Strang gegossen. Wie ein überlanger Teppich fließt das glühend heiße Band die Produktionsstraße entlang. Beim herkömmlichen Stranggussverfahren walzt man den flüssigen Stahl zu etwa 23 cm dicken Brammen, lässt diese dann abkühlen und aushärten. Sie werden zwischengelagert, um später, direkt vor dem Walzvorgang, der die vom Kunden gewünschte Dicke herstellt, wieder aufgeheizt zu werden.
"Im neuen Stahlwerk in Cremona hingegen werden durch die prozesstechnische Innovation der Arvedi-ESP erstaunliche Energie- und Kostenersparnisse möglich", erklärt Andreas Jungbauer, Vertriebsmanager bei Siemens VAI. Das Unternehmen begann Ende 2007 mit dem Bau des Werks für Arvedi. "Statt den Stahlstrang zu zerschneiden und zeitweise einzulagern, lässt man ihn hier ganz und in einem Zug durch die Produktion laufen: vom Gießen über das Walzen bis zum Aufwickeln des fertigen Blechs."
Die Resultate sind verblüffend, erläutert Jungbauer: "Vor allem, weil man den Stahl im Laufe des Prozesses weniger stark nacherhitzen muss, kann bis zu 45 % jener Energie eingespart werden, die in einem herkömmlichen Werk nötig wäre. In Cremona werden nur 135 kWh pro Tonne Stahl benötigt – ein sonst in der Industrie unerreichter Wert." Das senkt natürlich ebenso die CO₂-Emissionen, die das Werk verursacht, und drückt auch die Prozesskosten um bis zu 50 %.

Weniger Energie, höhere Qualität. Was simpel klingt, ist prozesstechnisch eine enorme Herausforderung. Weltweit zum ersten Mal hat Siemens hier als Industriepartner dieses Verfahren umgesetzt, auf Basis der Patente von Giovanni Arvedi. Pro Jahr sollen in Cremona künftig 2 Mio. t Stahl produziert werden, mit der Option einer Ausweitung auf 3 Mio. t – auf energiesparende, klimafreundliche Art und Weise. Im Juni 2009 begann nach der erfolgreichen Probephase die industrielle Produktion. Das Sonnenblumenfeld neben der Werkshalle gibt das richtige Signal: Hier wird – in einer der energieintensivsten Industrien – erfolgreich der Versuch unternommen, möglichst umweltfreundlich zu produzieren.
Zudem ist das Endprodukt – dünne Stahlbleche, die zu großen, bis zu 32 t schweren Rollen gewickelt werden – qualitativ besser als der Ausstoß herkömmlicher Werke. Das sonst übliche Kaltwalzen, ein weiterer Walzvorgang – etwa für die Automobilproduktion – entfällt. Stahl aus der Arvedi ESP-Produktion überzeugt insbesondere durch gleichmäßige Dicke und Breite, hochwertige Oberflächenbeschaffenheit und die homogene Materialstruktur.
Andreas Jungbauer erklärt: "Anders als in herkömmlichen Werken sinkt die Temperatur des Stahlstrangs nach dem Ausgießen im Arvedi-ESP-Verfahren nur leicht. Er fährt dann, sobald er eine ausreichende Festigkeit und eine Oberflächentemperatur von 1.100 bis 1.200 °C erreicht hat, im so genannten cast-roller durch einen ersten Satz Walzen." Diese reduzieren die Dicke des Strangs auf 1 bis 2 cm.
Nach dem ersten Walzen muss er in einem 10 m langen Induktionsofen nur noch relativ schwach nacherhitzt werden. Dieser elektrische Ofen mit einer Leistung von 30 MW arbeitet präziser und damit effizienter als die sonst üblichen 200 m langen Gasöfen herkömmlicher Werke, die den Stahl von Raumtemperatur auf mehr als 1.000 °C aufheizen müssen. Die Einsparungen sind enorm: Bei den konventionellen Öfen wird im Vergleich zum ESP-Verfahren teilweise das Zehnfache an Heizenergie verbraucht. Nach dem Aufwärmen beginnt in der "finishing mill" der zweite Walzprozess, bei dem die Dicke der Bleche mitunter bis zu einem Minimum von 0,8 mm reduziert wird, je nach Kundenwunsch.
"Beim Walzen in der finishing mill zeigt sich ein weiterer Vorteil der Technologie", sagt Jungbauer. "Früher mussten halb verarbeitete Stahlbleche wieder einzeln in das Walzwerk eingefädelt werden. Das ist ein komplexer Prozess, bei dem – selbst wenn alles gut geht – mit jedem Blech etwas Ausschuss entsteht". Das Arvedi-ESP-Verfahren vermeidet das Risiko beim Einfädeln weitgehend.

190 m – stets auf Zug.Nach dem Walzen fährt der Stahl über lange Rollgänge und wird durch Wasser gekühlt. "Das herkömmliche Verfahren ist auch bei diesem Prozessschritt unterlegen", sagt Jungbauer. "In herkömmlichen Werken ist die Herstellung von ultradünnen Blechen nicht möglich, ohne Produktionsstörungen in Kauf zu nehmen oder die Produktivität zu senken. Bei Arvedi ESP ist der Stahlstrang stets auf Zug, so lassen sich Probleme wie etwa beim Einfädeln vermeiden – da flattert und verrutscht nichts." Nur 3,5 Minuten dauert es vom Durcherstarrungspunkt, bis – über die 190 m lange Produktionslinie hinweg – ein fertiges Blech hoher Qualität entstanden ist. Das ist Weltrekord.
Der durchgängige Prozess stellt auch hohe Anforderungen an die Steuerung, um die Produktionsschritte bis auf Bruchteile von Sekunden genau aufeinander abzustimmen. In die maßgeschneiderte Steuerung brachte Siemens langjährige Erfahrung aus anderen Projekten für Gieß- und Walzwerke ein. So überwachen Strahlungsthermometer an verschiedenen Leitständen ständig die Temperatur des Stahls, der vor dem ersten Walzwerk mit bis zu 7 m/min durch die Anlage fährt.
Siemens erwies sich auch wegen seiner umfassenden Erfahrung in der Industrieautomation und der Sensorik als der geeignete Partner für die industrielle Umsetzung der Vision von Giovanni Arvedi. Als Lizenznehmer vermarktet der Technologiekonzern nun die innovative Technologie weltweit.
Der "Cavaliere" ist stolz auf sein zukunftsweisendes Werk. Insofern kann er eigentlich gar nicht als ein Ritter im klassischen Sinne gelten: Die Ritter verschwanden, als unerwartete Innovationen, das Aufkommen gut organisierter Fußtruppen und die Einführung von Feuerwaffen, ihre stählernen Rüstungen praktisch wertlos machten. Der moderne Ritter Giovanni Arvedi hingegen ist technischen Innovationen gegenüber aufgeschlossen, denn sie verschaffen ihm einen beachtlichen Vorsprung im Wettbewerb.