thyssenkrupp Steel steht für hochwertige Produkte für anspruchsvolle Anwendungen. Um diesen Anforderungen der Kunden auch in Zukunft gerecht zu werden, bedarf es besonderer Lösungen auf dem Weg zur Klimaneutralität.  

Dr. Frank Ahrenhold stellt das Klimakonzept von thyssenkrupp auf der Basis der Direktreduktion mittels Wasserstoff und grüner Elektrizität vor: Es setzt weitgehend auf den bestehenden Strukturen von Europas größtem integrierten Stahlstandort auf. Bewährte Prozessstufen der Stahlwerke und des Walzens bleiben erhalten und produzieren weiterhin die Güten, die auf das Produktportfolio der Kunden abgestimmt sind.  

Bereits bis 2030 will das Duisburger Stahlwerk so die CO2-Emissionen um 30 Prozent senken, um dann die Klimaneutralität 2045 zu erreichen. 

Der weltweit führende Stahlhersteller hat einen ambitionierten Plan zur Umstellung der Produktion auf klimaneutrale Technologien. Grüner Wasserstoff spielt dabei eine Schlüsselrolle. Bereits heute sind CO2-arme Stahlprodukte von ArcelorMittal erhältlich.

Fest steht: Stahlproduktion spielt eine wichtige Rolle in der deutschen Wirtschaft und wir sollten alles dafür tun, um diese Branche hier in Deutschland  in eine grüne Zukunft zu führen. Martin Zappe (Programmleitung SALCOS®) beleuchtet in seinem Vortrag Chancen und Herausforderung bei der Transformation der Stahlindustrie. Er berichtet dabei über Kernaspekte der neuen Strategie „Salzgitter AG 2030“ bis hin zu SALCOS®, dem innovativen Programm der Salzgitter AG als „Frontrunner“ zu einer CO2-armen Stahlproduktion im integrierten Hüttenwerk der Salzgitter Flachstahl GmbH.  

Um der Herausforderung des Klimawandels zu begegnen, befindet sich die Stahlindustrie in einer grundlegenden Neuorientierung. Die SMS group bietet eine Vielzahl von Technologien, Prozessen und Know-how für alle Stationen dieses Weges. Sei es die Planung und Umsetzung einer schrittweisen Umstellung von kohlenstoffbasierter Route auf nah-null Emissionen oder komplett neue Anlagen unter Einsatz nachhaltigster Technologien entlang der gesamten Wertschöpfungskette.

Die Direktreduktionstechnologie stellt das zentrale Element im Transformationsprozess der Stahlindustrie dar und ersetzt Kohle/Koks durch Erdgas bzw. Wasserstoff. In Kombination mit elektrischen Einschmelzern ist damit eine nahezu klimaneutrale Produktion von Stahl möglich. Das ENERGIRON-Verfahren, eine Direktreduktionstechnologie gemeinsam entwickelt von Tenova und Danieli, repräsentiert den neuesten Stand der Technik bei den Direktreduktionverfahren und ermöglicht neben dem flexiblen Einsatz von Reduktionsgasen und Einsatzstoffen als einziges Direktreduktionsverfahren die 100%ige Nutzung von Wasserstoff sowie die Kommerzialisierung von Nebenprodukten wie CO2. In Verbindung mit wasserstoff- basierenden Brennertechnologien sowie Hybridlösungen für die Wärmebehandlung ist somit eine vollständige Dekarbonisierung der gesamten Prozesskette mit bereits heute verfügbarer Anlagentechnik realisierbar. 

Jedes Direktreduktions-Verfahren verlangt andere Eisenerzqualitäten – bei den im Titel genannten Verfahren spielt hauptsächlich die Korngröße aufgrund der unterschiedlich eingesetzten Prozesstechnik eine große Rolle. Weitere wichtige Eigenschaften sind der mineralogische Aufbau und die chemische Analyse. Letzteres Merkmal ist weniger für die Direktreduktion, sondern vielmehr für die nachfolgende Weiterverarbeitung des erzeugten DRIs von Bedeutung.

Die Stahlindustrie ist weltweit für ~7% der gesamten globalen CO2-Emissionen verantwortlich. Ziel ist es - zumindest in der EU - bis 2050 schrittweise auf nahezu Null Emissionen zu kommen.
Mit der Anpassung an das Klimaschutzgesetz möchte die deutsche Bundesregierung die Klimavorschriften verschärfen und somit bis 2045 eine Treibhausgasneutralität erreichen.
Während Europa bei den regulatorischen Maßnahmen eine Vorreiterrolle einnimmt, konnte die Stahlindustrie die notwendigen Änderungen in den Stahlwerken bisher noch nicht schnell genug umsetzen. China, weltweit größter Stahlproduzent, sowie größter CO2-Emittent, geht einen anderen Weg mit großen Investitionen in Elektrostahlwerke und grüne Energie, wenngleich sich Chinas Netto-Null-Emissionsziel bis 2060 stark verzögert.
Die deutsche Stahlproduktion – als größter Stahlproduzent in der EU - basiert zu etwa 70 % auf integrierte Hüttenwerke, was eine schnelle Umstellung von der Hochofen-BOF-Route auf andere, Erdgas basierende oder sogar auf Wasserstoff basierende Verfahren erschwert.

Eine Investition in Elektrostahlwerke (EAF-Route) ist schneller und in Bezug auf die Rohmaterialien und die Komposition der Stahlgüten flexibler. Danieli stellt eine Möglichkeit vor, den CO2-Fußabdruck von Stahl zu verringern bei gleichzeitiger Fähigkeit zur Herstellung hochwertiger Stahlsorten mit niedrigen Beimengungen unter Verwendung verschiedener Einsatzmaterialien.

Es wird die Leistungsfähigkeit und der Stand der Technik von Drehstrom- und Gleichstrom-Lichtbogenöfen vorgestellt. Hierbei wird auch auf die Herausforderungen bei der Umstellung auf die Elektrostahlroute eingegangen. Im Ausblick werden die alternativen Konzepte Reduktionsofen und Lichtbogenofen gegenübergestellt.

Der Vortrag erörtert die heutigen Herausforderungen für kleinere und mittlere Stahlwerke auf dem Weg zur CO2-freien Produktion und zeigt Möglichkeiten auf, wie auch kleinere Stahlwerke die Digitalisierung auf diesen Weg für sich nutzen können.

Stahl ist ein hervorragendes Kreislaufmaterial und schon heute ist Stahlschrott ein begehrter Rohstoff, der im Elektrolichtbogenofen den Weg zu neuen Hochleistungsprodukten aufnimmt. Da für den weltweiten Ausbau der Infrastruktur, der Mobilität und der Energiewirtschaft weit mehr Stahl benötigt wird als an Schrott zur Verfügung steht, werden heute ca. 70% der weltweit jährlich ca. 2 Milliarden Tonnen Stahl über die Primärverhüttung von Eisenerz produziert. Zur Erreichung der Klimaziele muss die CO2-intensive Hochofenroute zwingend durch Direktreduktionsverfahren abgelöst werden. Der dabei erzeugte poröse Eisenschwamm (DRI) wird im Elektrolichtbogenofen zu den entsprechenden Stahlqualitäten verarbeitet. Insbesondere hinsichtlich der Schlackenmetallurgie und dem damit in Verbindung stehenden Reinheitsgrad bestehen hier erhebliche Herausforderungen. Dies gilt umso mehr, wenn eine variable Menge an Schrotten zugegeben wird, die ihrerseits Verunreinigungen enthalten. So können bspw. Kupfer oder Zinn kaum aus der Schmelze entfernt werden und es besteht bei steigendem RecyclingAnteil das Risiko der Aufakkumulation von Verunreinigungen. Um sicher zu stellen, dass zukünftige Stähle den steigenden Anforderungen an Festigkeit, Zähigkeit, Langlebigkeit und CO2-Fußabdruck genügen, müssen die chemischen Zusammensetzungen und Produktionsprozesse neu gedacht werden. Vor dem Hintergrund einer Kreislaufwirtschaft Stahl werden im Beitrag wichtige Schritte der Wertschöpfungskette diskutiert, über die Entwicklung verunreinigungstoleranter Stähle und ressourceneffizienter Wärmebehandlungsverfahren bis hin zu Konzepten der Lebensdauerverlängerung, bspw. durch Re-Use oder Re-Manufacturing.