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.