Lichtbögen in grüne Zeiten

Im voestalpine-Konzern beginnt eine neue Etappe der emissionsarmen Stahlerzeugung – mit der Errichtung von Elektrolichtbogenöfen in Donawitz und Linz. Wenn alle offenen Förderfragen geklärt sind, starten wir ab 2024 den Ausbau unserer österreichischen Stahlerzeugungsstandorte.

Im April 2023 hat der Aufsichtsrat des voestalpine-Konzerns 1,5 Milliarden Euro für die Investition in die weitere Dekarbonisierung der Stahlerzeugung freigegeben. Mit grünem Strom betriebene Elektrolichtbogenöfen bilden dann ab 2027 die Herzstücke unserer Stahlproduktion. Die EAF, vom englischen „Electric Arc Furnace“, ersetzen ab diesem Jahr zwei Hochöfen und senken die CO₂-Emission um 30 %.

Was passiert im EAF?

EAF schmelzen im Wesentlichen die Einsatzstoffe zur weiteren Verarbeitung ein und leisten grundlegende metallurgische Arbeit. Zum Einschmelzen wird, wie der Name besagt, mit Hilfe von elektrischer Energie im Ofen ein Lichtbogen erzeugt: Ist das Ofengefäß beladen („chargiert“), wird der Ofendeckel geschlossen und die drei ca. 70 cm starken Graphitelektroden herabgesenkt.

Durch sie fließt mit der Zündung ca. 80.000 Ampere starker Strom und bildet einen Lichtbogen. Seine mehr als 3.000 °C erhitzen, unterstützt von Brennern im Ofengefäß, den Ofeninhalt und schmelzen ihn innerhalb von ca. 48-50 min. ein. Abschließend wird die Schlacke entfernt, der Stahl abgestochen – und in das noch heiße Ofengefäß wieder chargiert.

Herausforderungen am EAF

Der Übergang von der Hochofen-Konverter- zur Elektrolichtbogen-Route der Stahlerzeugung birgt etliche Herausforderungen. Dem geringeren CO₂-Ausstoß und der hohen Flexibilität bei den Einsatzstoffen sowie bei der Aggregatverfügbarkeit stehen ein hoher Elektroenergiebedarf und Einschränkungen in der metallurgischen Arbeit gegenüber. Der Gehalt an Begleitelementen, die durch die Eisenträger in den Stahlerzeugungsprozess eingebracht werden, muss beim EAF mit einem höheren Aufwand an die Zielwerte angepasst werden. Dank der Erfahrungen unserer Mitarbeiter:innen werden die Optimierung der Sekundärmetallurgie und die weitere Verbesserung der Schrottaufbereitung für eine immer bessere Bewältigung dieser Herausforderungen sorgen.

Die Einsatzstoffe

Für die Rohstahlerzeugung werden im EAF

• sortierter Stahlschrott,
• brikettierter (HBI) Eisenschwamm und
• flüssiges Roheisen als Eisenlieferanten sowie
• Branntkalk bzw. Dolomit als Schlackenbildner eingesetzt.

Je nach Stahlsorte, die zu produzieren ist, werden die drei eisenliefernden Einsatzstoffe im EAF anteilig chargiert, z. B. 50 % Schrott und zu je einem Viertel HBI und Roheisen. Das benötigte HBI beziehen wir vor allem über die Direktreduktionsanlage in Texas/USA, an der die voestalpine seit 2022 mit 20 % beteiligt ist. Jährliche Lieferungen von 420.000 t HBI sind langfristig vertraglich gesichert.

Unsere Standorte Donawitz und Linz sehen als bauliche Besonderheit direkte Zuführungen von flüssigem Roheisen zum Elektrolichtbogenofen vor, da in der Hybridphase von greentec steel der Hochofenbetrieb mit weniger Aggregaten aufrechterhalten wird.

Den Betrieb des EAF sichern

Das Personal für die Bedienung der neuen Aggregate wird bereits herangebildet und der notwendige Wissensaufbau vorangetrieben. Mit der fortschreitenden Transformation der Stahlerzeugung qualifizieren sich auch erfahrene Fachkräfte vom Hoch- zum Elektroöfner: Ein unerlässlicher Prozess auf dem Weg zu greentec steel.

Das Personal für die Bedienung der neuen Aggregate wird bereits ab dem kommenden Jahr ausgebildet: Dann machen sich die ersten Lehrlinge mit den Grundlagen der Elektrolichtbogenöfen vertraut. Mit der fortschreitenden Transformation der Stahlerzeugung werden sich auch erfahrene Fachkräfte vom Hoch- zum Elektroöfner qualifizieren: Ein unerlässlicher Prozess auf dem Weg zu greentec steel.