BMWi-Projekt ENRECO2

Erhöhung der Energie- und Ressourceneffizienz bei der Elektrostahl-Erzeugung durch ganzheitliche, qualitätsgeführte Produktionssteuerung

Die Her­stel­lung von Stahl­pro­duk­ten ist zuneh­mend geprägt von hohen Qua­li­täts­an­for­de­run­gen und der For­de­rung nach Redu­zie­rung von Umwelt­be­las­tun­gen. Ins­be­son­de­re der hohe Ener­gie­ver­brauch mit dem zwangs­läu­fig damit ver­bun­de­nen CO2-Aus­stoß ver­langt nach Maß­nah­men zur deut­li­chen Ver­min­de­rung. Die Pro­duk­ti­on von Stahl in Elek­tro­stahl­wer­ken erfolgt in einer Pro­zess­ket­te über meh­re­re Stu­fen. Dabei wird Schrott im Elek­tro­licht­bo­gen­ofen ein­ge­schmol­zen und die Schmel­ze in nach­ge­la­ger­ten Aggre­ga­ten der Sekun­där­me­tall­ur­gie auf die gewünsch­te Gieß-Qua­li­tät ein­ge­stellt. Die­se wird beschrie­ben durch die Tem­pe­ra­tur, die che­mi­sche Ana­ly­se und den Rein­heits­grad bei Anlie­fe­rung an der Stranggießanlage.

Gesamt­ziel die­ses Ver­bund­vor­ha­bens war es, einen Bei­trag zur Ver­min­de­rung des Ener­gie­ein­sat­zes bei der Elek­tro­stahl­her­stel­lung zu leis­ten, und zwar durch eine Erhö­hung der Ener­gie- und Res­sour­cen­ef­fi­zi­enz bei gleich­zei­ti­ger ver­bes­ser­ter Ein­hal­tung der hohen Qua­li­täts­an­for­de­run­gen. Dazu wur­de ein pro­zess­stu­fen-über­grei­fen­des, online ein­setz­ba­res Füh­rungs­sys­tems ent­wi­ckelt. Eine direk­te Ein­spa­rung an elek­tri­scher Ener­gie ergibt sich dabei aus einer opti­ma­len Ver­tei­lung der Ener­gie­zu­fuhr auf die Pro­zess­stu­fen, wobei eine dyna­mi­sche Ener­gie­bi­lanz ent­lang der Pro­zess­rou­te genutzt wird. Eine indi­rek­te Ver­min­de­rung des Ener­gie­ver­brauchs ergibt sich durch Ein­spa­rung von Legie­rungs­mit­teln auf­grund über­grei­fend opti­mier­ter Legie­rungs­stra­te­gien. Wei­ter­hin wur­de eine ver­bes­ser­te Ein­hal­tung der Qua­li­täts­an­for­de­run­gen sowie ein höhe­res Aus­brin­gen und damit ein gerin­ge­rer Ener­gie­ver­brauch erreicht.

Das Gesamt­sys­tem zur opti­mier­ten Pro­zess­füh­rung wur­de im Elek­tro­stahl­werk der Deut­schen Edel­stahl­wer­ke GmbH in Sie­gen imple­men­tiert und getes­tet. Mit Hil­fe der opti­mier­ten Tem­pe­ra­tur­füh­rung kann der elek­tri­sche Ener­gie­ein­trag im Pfan­nen­ofen um 3.85 kWh/t ver­min­dert wer­den. Bzgl. des Ver­brauchs an Legie­rungs­mit­teln ist eine Ein­spa­rung von 2.30 €/t zu erwar­ten. Die Kon­trol­le des Sau­er­stoff­ein­sat­zes im Licht­bo­gen­ofen basie­rend auf Abgas­mess­wer­ten führt zu einem um 10 % ver­min­der­ten Sau­er­stoff­ein­satz, ver­bun­den mit einer ver­rin­ger­ten Chrom­ver­schla­ckung und somit einem Min­der­ver­brauch an Reduk­ti­ons­mit­teln und Schlackenbildnern.

Die Zie­le des Vor­ha­bens hin­sicht­lich Ener­gie- und Res­sour­cen­ein­spa­rung wur­den wei­test­ge­hend erreicht. Mit­tel­fris­tig ist die Über­tra­gung der opti­mier­ten Pro­zess­füh­rung auf wei­te­re Elek­tro­stahl- und auch auf Blasstahl­wer­ke geplant.

Schlussbericht

Bran­den­bur­ger, J.; Schlaut­mann, M.; Plüm, H.-D. (BFI); Jung, H.-P.; Bei­ler, C. (DEW); Ech­ter­hof, T.; Risonar­ta, V. Y. (RWTH): Erhö­hung der Ener­gie- und Res­sour­cen­ef­fi­zi­enz bei der Elek­tro­stahl-Erzeu­gung durch ganz­heit­li­che, qua­li­täts­ge­führ­te Pro­duk­ti­ons­steue­rung, Bericht Nr. 2.31.003, BFI VDEh Betriebs­for­schungs­in­sti­tut, Düs­sel­dorf, August 2010


Logo BMWiDas Vor­ha­ben wur­de mit Mit­teln des Bun­des­mi­nis­te­ri­ums für Wirt­schaft und Tech­no­lo­gie auf­grund eines Beschlus­ses des Deut­schen Bun­des­ta­ges im Rah­men des 5. Ener­gie­for­schungs­pro­gramm der Bun­des­re­gie­rung unter den För­der­kenn­zei­chen 0327408A/B/C gefördert.