Experimentelle Grundlagenermittlung zur integrativen und nachhaltigen Minimierung der chemischen Prozessanteile bei der Herstellung von Stahlerzeugnissen

Stipendiatin/Stipendiat: Dr. Jan Hemmelmann

Die zunehmende Konzentration an Kohlendioxid (CO2) in der Erdatmosphäre ist eine der Hauptursachen für den derzeitigen Klimawandel. Die Stahlindustrie gehört aufgrund ihrer weltweiten Jahresproduktion von 1,35 Mrd. Tonnen Rohstahl im Jahr 2007 zu den besonders energieintensiven Produktionsbranchen. Es liegt daher nahe, dass Prozessverbesserungen in diesem Produktionssektor zu enormen Reduktionen der Emissionen und Betriebsmittelbedarfe beitragen können.Grundsätzliches Problem bei der Herstellung von Stahlerzeugnissen ist die Verzunderung der Stahloberflächen. Diese Schichten müssen vor weiteren Behandlungsschritten restlos vom Grundmaterial entfernt werden. Nach dem Stand der Technik ist dies nur in umweltgefährdenden Säurebädern möglich, die bei Temperaturen von bis zu 100 °C betrieben werden und einen enormen Energiebedarf sowie Verbrauch an fossilen Primärenergieträgern (Erdgasfeuerung zur Dampferzeugung), Frischwasser und Säure aufweisen. Das Entzunderungsverfahren mit Hochdruck-Vakuum-Technik (HVT) bietet als integratives Verfahren in einer chemischen Beizlinie das Potential, einen Beitrag zu Minderung der klimawirksamen Emissionen zu leisten, einen verantwortungsvollen und nachhaltigen Umgang mit Wasser zu ermöglichen sowie den Verbrauch von umweltkritischen Mineralsäuren substantiell zu verringern. Es handelt sich dabei um ein chemikalienfreies, hydroabrasives Strahlverfahren, das Zunder als abrasives Strahlmittel verwendet und sowohl den Zunder als auch das als Trägermedium verwendete Hochdruckwasser kontinuierlich im Kreislauf führt. Bei dem in dieser Form entstehenden Kombinationsprozess aus einem mechanischem und einem chemischen Verfahren wird über einen hochenergetischen rotierenden Hochdruckabrasivstrahl eine Perforierung der Zunderschicht derart eingestellt, dass die Zunderauflösungsgeschwindigkeit in der Beizlinie gesteigert werden kann. Auf diese Weise wird ein nachhaltiger Prozess entwickelt, der einen sehr großen Beitrag zur nachhaltigen und energieeffizienten Produktion von Stahl leisten kann. Im Rahmen dieses interdisziplinär angelegten Forschungsprojekts soll mittels umfangreicher experimenteller Versuchsreihen in Kombination mit metallographischen und chemischen Analysemethoden das technologische und ökologische Potential der Kombinationsprozesse ermittelt werden. Grundsätzliches Ziel ist es, den Anteil des chemischen Beizens am Entzunderungsvorgang jeweils bis zum technologischen Minimum zu reduzieren, und den Anteil des umweltfreundlichen mechanischen Entzunderungsverfahrens mit HVT entsprechend zu maximieren. Zudem wird eine breite Wissensbasis bzgl. der grundlegenden Mechanismen zur Beizzeitreduktion mit dem Kombinationsprozess erstellt.

Förderzeitraum:
01.11.2009 - 31.10.2012

Institut:
Universität Siegen

Institut für Energietechnik

Betreuer:
Prof. Dr. Wolfgang Krumm

E-Mail: E-Mail schreiben

URL: www.et.mb.uni-siegen.de

Minimierung chemischer Prozessanteile bei der Stahlherstellung
Minimierung chemischer Prozessanteile bei der Stahlherstellung