Pictures of the Future      Frühjahr 2008

Vom groben Block zum filigranen Stahlband

Dank Europas modernster Warmwalzanlage von Siemens kann das weltweit führende Stahlunternehmen ArcelorMittal im polnischen Krakau die Produktion erhöhen und noch härtere und widerstandsfähigere Stähle herstellen.

Beim Bau des östlichen Vorortes von Krakau, Nowa Huta, haben sich die Architekten in den späten 1940er-Jahren an den historischen Vorbildern des benachbarten Krakau orientiert. Daher schmückten sie die Wohnblocks der modernen Stadt mit Arkadengängen und Zinnen, die an die Renaissance-Zeit erinnern. Herzstück des 18. Stadtbezirks ist das frühere Stahlkombinat Huta T. Sendzimira auf einer Fläche von 1 000 ha. Am Eingangsbereich thront das ehemalige Kombinats-Verwaltungsgebäude, das die Einheimischen seines italienisch anmutenden Fassadenschmucks wegen Dogenpalast getauft haben. Dort residiert seit 2005 der Stahlhersteller ArcelorMittal.

Das weltweit führende Stahlunternehmen hat auf dem Werksgelände im Sommer 2007 Europas modernste Warmwalzanlage in Betrieb genommen. Sie befindet sich in einer 580 m langen Halle, in der auf einer fast 400 m langen Walzstraße Stahlbänder erzeugt werden. Hier erwartet den Besucher ein beeindruckendes Schauspiel, wenn der 1 200 °C heiße Vorglühofen alle drei Minuten seinen Schlund öffnet und jeweils eine Bramme, wie die Vorstücke aus dem Rohblock genannt werden, ausstößt – samt glühend heißer Luft, die den Beobachtern entgegenschlägt. Je nach Bedarf zwischen 6 und 12 m lang, 70 bis 210 cm breit und 22 bis 25 cm dick, beginnt das dampfende und zischende Rohstück seine Reise durch die Walzstraße. Dann geht alles Schlag auf Schlag: Mächtige Walzen formen das Metall immer wieder um, bevor am Ende ein kilometerlanges Stahlband aufgewickelt werden kann.

Bislang hat ArcelorMittal, mit einer Jahresproduktion von 8 Mio t größter Stahlproduzent in Polen, über 380 Mio US-$ in das Warmwalzwerk investiert – die größte Summe, die in den vergangenen zehn Jahren in den europäischen Stahlsektor geflossen ist. Nun gehört Krakau mit seinen 4 750 Mitarbeitern zu den wichtigsten Stahl-Produktionsstätten Europas. Die Anlage entspricht sämtlichen EU-Umweltvorgaben und zeichnet sich durch ihre vergleichsweise moderate Lärm-Immission und energiesparende Techniken aus. Ausbaufähig ist sie trotz ihrer enormen Größe auch noch – später kann die jährliche Produktion von 2,4 auf 4,8 Mio t verdoppelt werden.

Vor über drei Jahren hatte ArcelorMittal beschlossen, auf die ursprünglich vorgesehene Modernisierung des alten Warmwalzwerkes zu verzichten und sich eine völlig neue Anlage zu leisten, um Produktivität und Produktqualität deutlich zu erhöhen. Aus gutem Grund: ArcelorMittal rechnet in den nächsten Jahren mit einer steigenden Nachfrage vor allem aus den zwölf osteuropäischen EU-Ländern, deren Bedarf an härteren Stahlblechen, etwa für den Fahrzeugbau, ständig zunimmt.

Sensibler Stahl. Als eines der weltweit führenden Engineering- und Anlagenbau-Unternehmen für die Eisen- und Stahlindustrie errichtete Siemens VAI, das heute zur Division Industry Solutions gehört, das polnische Walzwerk schlüsselfertig und lieferte alle Walzgerüste sowie sämtliche elektrischen Systeme und Automatisierungsanlagen. Und auch für den Bau von Halle, Walzenwerkstatt und Nebenanlagen, darunter die Einrichtung zur Wasseraufbereitung, zeichnete das Unternehmen verantwortlich. Siemens ist weltweit der einzige Hersteller, der komplette Hütten- und Walzwerke samt Überwachung von Fertigung, Montage und Inbetriebnahme sowie Fortbildung aus einer Hand anbietet. In Krakau hat Siemens zudem die Inbetriebnahme der Anlage vorgenommen und schult auch das Bedienungs- und Wartungspersonal. 23 Monate nach der Vertragsunterzeichnung – vier Wochen vor dem vereinbarten Termin – konnte Siemens im Sommer 2007 die betriebsfertige Anlage mit einer Gesamtfläche von 73 000 m² übergeben.

Stahl ist ein ausgesprochen sensibler Werkstoff. Daher muss seine Umformung im Walzwerk in vielen, aufeinander abgestimmten Einzelschritten erfolgen. Stimmen die Temperaturen bei den einzelnen Etappen nicht, drohen Risse im Metallband. Das lässt sich unter anderem im so genannten Isolierungstunnel vermeiden, in den die Brammenstreifen vor Beginn des Walzvorganges geschoben werden. Dort können Temperaturverluste niedrig gehalten und eine homogene Temperaturverteilung erzielt werden. Der von Siemens VAI entwickelte Encopanel-Tunnel verhindert, dass der Stahl zu schnell abkühlt. "Der vorgeschaltete Tunnel erlaubt uns, den Stahl effizienter und mit weniger Krafteinsatz zu walzen und somit indirekt Energie zu sparen, da die Brammen zu Beginn nicht so stark aufgeheizt werden müssen" erläutert Adam Dziedzic, stellvertretender Manager des Warmwalzwerks.

Dann gelangt der Streifen zur weiteren Umformung auf die Fertigstraße, dem Herzstück der Anlage. Dort ist die Stahltemperatur, die zuvor bei über 1 000 °C lag, mittlerweile auf 875 °C gesunken. In den 200 t schweren Ständern drehen sich die Arbeitswalzen, angetrieben von 8-MW-Motoren. Insgesamt sechs Gerüste geben der Bramme die vorgesehene Enddicke, die je nach Bedarf zwischen 1,2 und 25,4 mm variieren kann. Sehr dünne Stähle werden beispielsweise für Autobleche und Haushaltsgeräte benötigt – dafür hat sich ArcelorMittal in Polen einen wichtigen Markt erschlossen. Die 25 mm dicken Bleche hingegen finden in der Bauindustrie und beim Schiffbau Verwendung.

In wenigen Minuten verwandelt sich die einst klotzige Bramme in einen bis zu 1,7 km langen und bis 2,10 m breiten, filigran anmutenden Streifen. Über Laufrollen gelangt er zu einer 40 m langen Kühlstrecke, wo die Endwalztemperatur durch gezielte Wasserkühlung schlagartig auf 700 °C gesenkt wird, und sich so die erforderlichen Werkstoffeigenschaften einstellen lassen. Ob der Stahl für den Fahrzeugbau biegsam oder für die Bauindustrie starr ist, hängt davon ab, wie schnell ein bestimmter Phasenzustand "eingefroren" wird, das heißt, wie schnell er abgekühlt wird und wie lange er bei einer bestimmten Temperatur verbleibt.

Ausgeklügelte Kühlstrategie. Für die gezielte Kühlung sorgt eine hochkomplexe Steuerung, die je nach Bedarf Wasser von oben und unten auf das Metallband spritzt. Über 900 m³ Wasser befinden sich in einem Hochbehälter über dem in verschiedene Zonen eingeteilten Kühlsystem. Dank dieses Höhenunterschieds trifft es mit konstantem Druck auf das Metall auf. Dieses QuickSwitch-System hat ebenfalls Siemens entwickelt.

Jan Staniewski, stellvertretender Direktor der Warmwalzanlagen von ArcelorMittal, macht kein Hehl daraus, dass er auf dieses Stück der Anlage besonders stolz ist. "Welche mechanischen Eigenschaften – Festigkeit, Härte, Zähigkeit und Gefüge – der Stahl auch aufweisen muss, wir können dies durch eine ausgeklügelte Kühlstrategie mit größter Präzision steuern." Damit besitzt das Werk in Krakau die besten Voraussetzungen, um neben den Automobilblechen auch Sondergüteklassen für spezifische Kundenwünsche herzustellen, etwa Stahl für Behälter, die gewaltigen Druck aushalten müssen oder äußerst widerstandsfähigen Stahl für Öl- und Gasleitungen in Gebieten mit extremen Temperaturschwankungen, wie in Sibirien.

Digitale Qualitätssicherung. Am Ende der Walzstrasse wird das Stahlband bei der Haspelanlage zu Rollen, so genannten Coils, aufgewickelt. Eine integrierte Mess- und Probestation nimmt die Ausgangskontrolle der fertigen Rollen vor und sichert die Qualität. Schon jetzt sind die Vorzüge der Warmwalzanlage deutlich geworden, die unter anderem Stahl für Transformatoren, den Fahrzeugbau und Feinstblechstanzteile liefert. "Wir produzieren extrem harte und widerstandsfähige Werkstoffe, die darüber hinaus auch hohe Sicherheit bieten, etwa bei Erdgas-Rohren, aber auch im Schiff- und Fahrzeugbau", resümiert Jan Staniewski.

Zudem liegt die Breite der Bleche dank der neuen Technik bei maximal 2100 mm. Damit besitzt Krakau eine der breitesten Walzanlagen in Europa. Das ist ein weiterer Pluspunkt, da nun das wichtige Marktsegment der breiten und härteren Bleche vor allem für Schiffbau und Pipelines beliefert werden kann. Je breiter der Stahl, desto weniger Schweißnähte und Niete sind bei der Weiterverarbeitung nötig.

Stärker als bisher, sagt Staniewski, gewährleistet der umfassende Einsatz computergestützter Regelsysteme die Qualitätssicherung im neuen Walzwerk. Die jeweiligen Fertigungsparameter bleiben ständig transparent und werden von den Prozessrechnern kontinuierlich optimiert. "Es ist aber anspruchsvoller geworden, eine solche Hochleistungsanlage zu managen", bekräftigt Staniewski.

Dass ArcelorMittal auf der Suche nach qualifizierten Mitarbeitern ganz besonders in Nowa Huta Krakau fündig wird, kann man sich gut vorstellen. Der 250 000 Einwohner zählende Stadtteil, der stets Fachkräfte aus dem ganzen Land angezogen hat, bleibt auch künftig das Zentrum der polnischen Stahlherstellung. Daran hat auch die Stadt Krakau selbst ihren Anteil, die als Standort einer der ältesten Universitäten Europas Weltruhm errungen hat. Die dortige Hochschule Akademia Górniczo-Hutnica (AGH) empfiehlt sich seit 1919 als Polens renommierteste Kaderschmiede für den metallurgischen Sektor.
                                                                                                    Thomas Veser