Entwicklung der LD-Stahlherstellung: Vom Sauerstoffgebläse zum modernen Konverter

Geschichte der Basic Oxygen Steelmaking (BOS)

Bei der Basic Oxygen Steelmaking (BOS) wird reiner Sauerstoff (O₂) in ein flüssiges Metallbad in einem Konverter (BOF, LD-Konverter) geblasen. Das Verfahren dominiert heute die Weltstahlerzeugung.

Vorläufer: Bessemer, Thomas, Siemens-Martin

• 1772 Réaumur (Frankreich), 1850 Kelly (USA), 1856 Bessemer (UK): Kontrolle des Kohlenstoffgehalts → Stahl
• 1856: Bessemer-Konverter (Luftblasung) – erster moderner Stahlherstellungsprozess
• 1865: Siemens-Martin (Offenherd) – Schrottzusatz möglich, regenerativer Wärmetauscher
• 1877: Thomas-Konverter (Basischer Thomas) – phosphorreiches Roheisen behandelbar

Um 1950 dominierte der Offenherdprozess (allotherm, externe Energie, 8 h Tapt-to-Tap bei 200–250 t). Sauerstofflanzen verbesserten Brennereffizienz und Entkohlung.

1900: Elektrischer Lichtbogenofen (EAF, Héroult) – Schrottschmelzen, Recycling-Wirtschaft.

Der Weg zum Sauerstoffkonverter

1856: Bessemer patentiert O₂-Blasen (UK 2207) – aber kein industrielles O₂ verfügbar.

1928: Linde-Fränkl-Verfahren → große Mengen günstigen O₂ → Vorbedingungen erfüllt.

Versuche in Europa/USA: Otto Lellep (GHH, 1936–39) – vertikales Blasen von unten → miserable Stahlqualität. Zweiter Weltkrieg: C.V. Schwarz (DE, 1939, Überschallblasung), J. Miles (BE), R. Durrer (CH), H. Hellbrügge (DE) – nur Durrer und Hellbrügge erreichten Produktionsreife.

Durchbruch in Gerlafingen und Linz

Nachkriegszeit: Hellbrügge & Durrer (Roll'schen Eisenwerke, Gerlafingen, CH). Durrer legte theoretische Grundlagen, riet VÖEST zu Obenblasen in separatem Gefäß.

3. Juni 1949: Versuche mit 2-t-Converter bei VÖEST (Linz). 25. Juni 1949: Durchbruch durch niedrigeren O₂-Druck und größere Lanzenabstand („weiches Blasen“). CO-Bildung erzeugt Badebewegung, FeO-Bildung bindet Verunreinigungen im Schlacke. Erstmals walzbares Bandstahl-Qualitätsstahl.

Versuche bis zu 15-t-Converter (2. Okt. 1949). Parallel: Mannesmann (Thomas-Stahl), Roll'schen (EAF), ÖAMG Donawitz (Niederschacht-Ofen → dann eigener Konverter „SK“).

Industrielle Etablierung

• 9. Dez. 1949: VÖEST-Beschluss für erstes LD-Stahlwerk
• 27. Nov. 1952: Inbetriebnahme LD-Stahlwerk 1 in Linz (Abb. 3)
• 5. Jan. 1953: Offizielle Eröffnung – erstes LD-Stahlwerk weltweit
• 22. Mai 1953: Zweites Werk bei ÖAMG Donawitz

LD-Stahl: sauerstofffrei (keine Entoxidation nötig), niedriges Gas/N₂, frei von P, S, Begleitelementen. Überlegene Kaltumformbarkeit vs. Offenherd. 1958 offizielle Namensgebung „LD“ (Linz-Donawitz).

Weltweite Verbreitung

• 1954: Dominion Foundries (Kanada), McLouth Steel (USA)
• 1956: Pompey (Frankreich)
• 1957: 5 Werke (DE, JP, BR, USA)
• 1958: +5, 1959: Rourkela (Indien), 1960: +8
• 1960: Bauprojekte in USA, JP, ES, PT, IT, DE, BR, UK, NO, AR, AU, FR

Technische Weiterentwicklung

• 1960er: Bodenblas-Konverter, Inertgas-Rühren, P-Entfernung
• Frühe 1970er: O₂-Bodenblasung mit Kohlenwasserstoff-/Öl-gekühlten Düsen
• Späte 1970er: Kombiniertes Oben-/Untenblasen (heute Standard)
• LBE-Verfahren (ARBE-IRSID): O₂ nur von oben, Ar/N₂ von unten durch poröse Elemente. N₂ Hauptblasphase (3–11 Nm³/min), Ar am Ende (10–17 Nm³/min) gegen N-Aufnahme.

Konvertergas-Nutzung & Entstaubung

Früher: Offene Haube, vollständige Verbrennung → 300 kg Dampf & 250 Nm³ Abgas/t Rohstahl. Feinstäube (1 g = 300–500 m² Oberfläche) erzwangen neue Entstaubung (< 100 mg/Nm³).

1960er: Unterdrückte Verbrennung → Gasrückgewinnung: 70–100 Nm³/t Rohstahl, 1.600–2.000 kcal/Nm³. Bei Verdunstungskühlung: 80 kg Dampf/t. Heute: Fackelstack als einzig sichtbares Zeichen.

Modernisierung seit 1977

Konvertergeometrie, Feuerfestmaterialien, Lanzen- & Bodendüsendesign → Standzeiten mehrere tausend Heats. Konvertergrößen bis 350 t.

2014: 1.669 Mio. t Welt-Rohstahl, davon 1.229 Mio. t (73,7 %) via BOS.