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Total phänomenal Vom Erz zum Stahl

Die Stahlherstellung ist ein permanenter Entwicklungsprozess von der Antike bis heute. Von den Anfängen der Eisenerzverhüttung mit Holzkohle und Blasebalg bis zum Bau von Hochöfen war es ein weiter Weg. Ohne Stahlprodukte - vom Auto bis zum Messer - ist unser Leben kaum vorstellbar.

Von: Eckhard Huber, ein Film von Tilman Büttner

Stand: 20.04.2012

Stahlwerk Thüringen. Kann die Stahlwirtschaft vom Wasserstoff profitieren? | Bild: picture-alliance/dpa

Die Kamera führt die Zuschauer zunächst in die Werkstatt eines Skulpturenkünstlers, der aus Stahlschrott Plastiken fertigt. Sein Ausgangsmaterial besorgt sich der Künstler auf einem Schrottplatz – es dürfen aber nur Teile aus Stahl sein.

Schon in der Antike wurde Stahl produziert

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Eine Zeitreise rückwärts führt nun zu dem Rohstoff, aus dem Stahl gewonnen wird: Eisenerz. Solche Erzbrocken findet man auch in Deutschland, zum Beispiel im Weserbergland. Der Schmied Georg Pittau sammelt solche Brocken, um daraus Eisen zu gewinnen. Er und seine Freunde haben aus Ton einen mannshohen Rennofen gebaut, wie er schon in der Antike benutzt wurde, beispielsweise im Römischen Reich. Durch tagelanges Beheizen mit Holzkohle wird der Ton gebrannt und erhält die nötige Festigkeit. Ein handbetriebener Blasebalg liefert den nötigen Sauerstoff. Nach und nach werden nun der Holzkohle Eisenerzbrocken zugefügt, dann folgt wieder Holzkohle usw. Durch ungenügende Verbrennung der Holzkohle entsteht aus Kohlenstoff und Sauerstoff Kohlenstoffmonoxid. Dieses giftige Gas steigt nach oben und entreißt dem Eisenerz den Sauerstoff – das Kohlenstoffmonoxid wird so zu Kohlenstoffdioxid oxidiert, gleichzeitig wird das Erz zu Roheisen reduziert. Soweit die Theorie, doch das flüssige Eisen, das aus dem Rennofen rinnt, ist noch mit Schlacke verunreinigt. Erst durch langes Schmieden erhält Georg Pittau schließlich Roheisen – 2 kg aus 20 kg Eisenerz.

Aus Erz wird Eisen reduziert und zu Stahl veredelt

Im Prinzip wird dieses Verfahren der Reduktion von Eisenerz durch Kohlenstoff bzw. Kohlenstoffmonoxid auch heute – 2.500 Jahre nach der Erfindung des Rennofens – in den modernen Hochöfen der Eisenindustrie verwendet. Der Rohstoff Eisenerz kommt längst nicht mehr aus den erschöpften deutschen Erzgruben, sondern aus Übersee. Am Standort des Hochofens angekommen wird das Erz zerkleinert und mit Förderbändern zum Hochofen transportiert. Als Reduktionsmittel dient Koks, nahezu reiner Kohlenstoff, der durch Erhitzen von Steinkohle erzeugt wird. Nach der Reduktion wandert das flüssige Roheisen nach unten und nimmt aus dem Koks Kohlenstoff auf. Schließlich sammelt es sich am Boden des Ofens und wird von Zeit zu Zeit abgelassen.

Mit einem Kohlenstoffgehalt von 3 bis 4 Prozent ist Roheisen zu spröde und unelastisch und daher für viele technische Anwendungen ungeeignet. Dennoch hat man bis ins 19. Jahrhundert aus diesem sogenannten Gusseisen Werkstücke gegossen, so zum Beispiel auch Teile für Bogenbrücken.

Mit Bessemer beginnt die Massenproduktion von Stahl

1856 entwickelte Henry Bessemer schließlich ein Verfahren, bei dem durch Einblasen von Luft in ein Gefäß mit der Eisenschmelze der überschüssige Kohlenstoff zu Kohlenstoffdioxid verwandelt wird und entweicht. Der so gewonnene Stahl ließ sich zu Platten und Blechen walzen, aber auch zu Stäben, Stahlträgern oder Rohren ziehen und zu Hohlkörpern formen. Wegen unerwünschter Reaktionen mit dem Luftstickstoff ging man später zu anderen Verfahren über, zum Beispiel zum sogenannten Sauerstoff-Blasverfahren (LD-Verfahren), bei dem mit einem Rohr, der sogenannten Lanze, reiner Sauerstoff in die Eisenschmelze geblasen wird. Neben dem Kohlenstoff verbrennen dabei auch andere unerwünschte Begleitelemente, wie Phosphor.

Dringend benötigt - der Werkstoff Stahl

In vielen Bereichen wurde er durch Leichtmetalle wie Aluminium oder durch Kunststoffe verdrängt, aber ein modernes Auto zum Beispiel besteht immer noch zu über 60 Prozent aus Stahl. Vor allem im Bau- und Verkehrswesen aber bleibt der hochfeste und dennoch elastische Werkstoff Stahl auf absehbare Zeit unentbehrlich.


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