Pictures of the Future    Herbst 2006

Baustoff für die Megacities

Wie lassen sich Millionen Tonnen Stahl für boomende Metropolen produzieren, ohne Boden, Wasser und Luft im Übermaß zu belasten? Siemens hat umfassende Lösungen – von energiesparenden Walzanlagen bis zu lernfähiger Software für die Steuerung.

Peking macht sich fein. Für Olympia 2008 will Chinas Hauptstadt seine Stahlindustrie mitsamt Schloten und Hochöfen weitgehend ins Umland verlagern ( Interview Steven Veldhoen). Millionen Besucher sollen saubere Luft atmen. Auch in Shanghai passt Schwerindustrie nicht ins Konzept. Die Stadtplaner setzen auf Banken, Handel und High-tech. So wird Chinas größter Stahlerzeuger Baosteel in einen neuen Industriepark in Luojing 40 km nordwestlich umziehen.

Chinas Megacities stehen vor einem Dilemma: Einerseits verbrauchen sie Millionen Tonnen Stahl Jahr für Jahr, um Bürotürme und Einkaufszentren hochzuziehen, Kraftwerke und Brücken zu errichten, U-Bahnen und Wohnungen zu bauen. Millionen Menschen, die vom Land in die Stadt strömen, lassen sich oft nur in Hochhäusern aus Stahlbeton unterbringen. Andererseits belastet die Erzeugung von Stahl und Aluminium, von Kupfer und Zement die Umwelt besonders stark. Chinas Ballungsgebiete gehören zu den am stärksten verschmutzten Regionen der Erde. Dem jungen Industrieland bleibt nichts anderes übrig, als neue Produktionsanlagen mit umweltschonender Technologie zu bauen.

Siemens profitiert davon. Das Unternehmen ist führend bei Verfahren zur nachhaltigen Stahlproduktion. Es fertigt nicht nur Antriebe, Automatisierungstechnik und elektrische Ausrüstung, sondern liefert mit der österreichischen Tochter Siemens VAI auch die Mechanik, Prozess-Know-how, technische Assistenz sowie Training und Überwachungsleistungen für Montage, Fertigung und Inbetriebnahme. "Wir sind weltweit der einzige Hersteller, der alles aus einer Hand anbietet", sagt Sanjeev Sinha, Leiter des Geschäftszweigs Rolling and Processing bei Industrial Solutions and Services (I&S) in Erlangen. Einige Beispiele:

Besonders hohe Einsparungen an Energie erlauben Gießwalzanlagen, bei denen Siemens mit deutlichem Abstand Weltmarktführer ist. Hier wird ein Schritt zwischen der Flüssigphase der Stahlerzeugung und dem nachfolgenden Walzen eingespart. Normalerweise wird der fließend-heiße Rohstahl in Barren gegossen, die abgekühlt und zwischengelagert werden. Diese so genannten Brammen werden erneut erwärmt, bevor sie im Walzwerk zu Bändern ausgewalzt werden. Bei Gießwalzanlagen werden die extra dünn gegossenen Brammen unmittelbar nach dem Gießen im Warmwalzwerk fertig gewalzt. Diese Anlagen müssen in Echtzeit von Sensoren und Prozessrechnern überwacht und gesteuert werden. Die Rekristallisierung des Stahls beim geregelten Abkühlen nach dem Walzen ist ein heikles Verfahren. "Dadurch werden die Eigenschaften des Produkts entscheidend beeinflusst", erläutert Experte Sinha.

73 % weniger Energieverbrauch. Laut der Fachzeitschrift Millennium Steel kann der Energieverbrauch mit Dünnbrammen-Gießwalzanlagen gegenüber traditioneller Technik um bis zu 73 % reduziert werden. Etwa 30 solcher Werke wurden bislang weltweit errichtet. 22 Gießwalzanlagen hat allein Siemens mit Elektrik ausgerüstet, vor allem mit hochleistungsfähigen Prozessrechnern. Weitere Werke hat VAI vor dem Kauf durch Siemens gebaut: etwa eines der Baotou Iron & Steel Company, das 2001 eröffnet wurde. Dank grundlegender Verbesserungen der Betriebsabläufe wurde die Produktion bereits um 40 % auf jährlich 2,8 Mio. t gesteigert. Bis Mitte 2007 ist ein weiterer Ausbau der Kapazität geplant, für den Siemens erneut Antriebs- und Automatisierungstechnik liefert.

China wird zunehmend zum Testfeld für fortgeschrittene Eisen- und Stahltechnologien. Die österreichische Tochtergesellschaft Siemens VAI hat ein besonders umweltschonendes Verfahren zur Roheisenerzeugung entwickelt, die Corex-Technologie. Sie setzt sich wegen ihrer wirtschaftlichen und ökologischen Vorzüge zunehmend gegen traditionelle Hochöfen durch. Die bisher größte Corex-Anlage baut Siemens VAI derzeit für die Baosteel-Tochter Baoshan in Luojing. Das Werk ist auf eine Jahresproduktion von 1,5 Mio. t Roheisen ausgelegt und wird im vierten Quartal 2007 "angeblasen".

Anders als konventionelle Hochöfen, die spezielle Kokskohle benötigen, um Eisen aus Erz herauszuschmelzen, kann eine Corex-Anlage mit gewöhnlicher Steinkohle betrieben werden. Der Bau einer Verkokungsanlage entfällt damit vollkommen. Ebenfalls nicht benötigt wird das Sinterwerk, in dem traditionell das Eisenerz vor der Verhüttung aufbereitet wird. Corex arbeitet mit Stückerz, wie es aus der Mine kommt. Die innovative Technologie ist ein zweistufiges Schmelzreduktionsverfahren. Zunächst wird das Eisenoxid, das im Erz enthalten ist, zu so genanntem Eisenschwamm reduziert. Dieses Zwischenprodukt wird dann weiter reduziert und zu Roheisen aufgeschmolzen. Die nötige Energie liefert jeweils die Verbrennung von Kohle.

90 % weniger Schadstoffe. Das Resultat sind hohe Kosteneinsparungen – denn der Preis der bisher verwendeten Kokskohle hat sich angesichts der stark steigenden Stahlproduktion in den vergangenen fünf Jahren auf etwa 120 US-$/t verdoppelt. "Selbst wenn wir berücksichtigen, dass auch die Preise für Kraftwerkskohle gestiegen sind, wenn auch nicht so stark wie bei Kokskohle, können mit dem Corex-Verfahren die Kosten um bis zu 20 % gesenkt werden", sagt Christian Böhm, Projektleiter bei Siemens VAI. Noch beeindruckender ist die Reduzierung der Schadstoff-Emissionen dank Corex. So erzeugt die konventionelle Hochofenroute inklusive Kokerei und Sinteranlage pro Tonne Roheisen etwa 1,4 kg Schwefeldioxid. Laut Messungen des TÜV Rheinland sind dies bei Corex nur 40 g. Auch der Ausstoß von Staub und Stickoxiden sinkt um mehr als 90 %.

Obendrein sind auch im Abwasser erheblich weniger Ammoniak, Phenole und Sulfide enthalten als in konventionellen Hochöfen. Das Gas, das beim Corex-Verfahren anfällt, kann sogar kommerziell verwertet werden. Bei der Anlage in Luojing soll es zum Heizen im Hüttenwerk und zur Stromerzeugung in einem benachbarten Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerk verwendet werden. Diese Vorteile haben die chinesischen Stahlbosse überzeugt. Baosteel will eine zweite Corex-Anlage errichten, die ebenfalls pro Jahr bis zu 1,5 Mio. t Roheisen erzeugen kann. Und die Menschen im Ballungsraum Shanghai können sich freuen, dass ihnen das Atmen künftig leichter fallen wird.
                                                                                                          Günter Heismann