Qualitätssicherung prozessrelevanter Feuerfestmaterialien
14.12.2022 | Salzgitter Flachstahl GmbH
Zur Stahlherstellung in einem integrierten Hüttenwerk wie der Salzgitter Flachstahl werden neben den Rohstoffen wie Erz, Kohle und Schrott viele weitere Hilfsstoffe und Produkte benötigt. Ein wesentliches Material, ohne dass der Stahlherstellungsprozess nicht funktionieren würde, ist das Feuerfestmaterial. Diese Materialien leisten einen wesentlichen Beitrag zur Sicherheit und Qualität der erzeugten Produkte.
Grundsätzlich werden feuerfeste Materialien überall dort eingesetzt, wo Prozesse im Hochtemperaturbereich stattfinden. Daher definiert man feuerfeste Erzeugnisse als einen Werkstoff, welcher nichtmetallisch, keramisch ist und eine Kegelfalltemperatur von ≥ 1500 °C besitzt. Im Allgemeinen bezeichnet man allerdings auch alle Erzeugnisse, die in einem Temperaturbereich zwischen 600 °C – 2000 °C eingesetzt werden als feuerfest.
Formen von Feuerfestmaterialien
Innerhalb der Salzgitter Flachstahl kommen unterschiedliche Arten von Feuerfestprodukten zum Einsatz. Jeder Einsatzort stellt andere Ansprüche an das Material. Man unterscheidet grundsätzlich zwischen 4 Arten von Produkten: Geformte Erzeugnisse sind unter anderem Konverter- und Pfannensteine, also Materialien, die in ihrer finalen Form in das Stahlwerk geliefert werden. Als ungeformte Erzeugnisse gelten Feuerbetone, welche am Einsatzort in ihre Form gebracht werden und dabei mit Wasser oder Bindemittel angemischt werden. Ein Beispiel hierfür ist die Zustellung der Hochofenrinnen oder der Verteilerrinnen im Stranggussbereich. Sogenannte Schlüsselbauteile sind Produkte, die in ihrer Form komplexer sind als die geformten Produkte und an „Schlüsselstellen“ der Produktion eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind Schieberplatten am Konverter, welche den Abstich regeln oder Tauchausgüsse im Stranggussbereich, die den flüssigen Stahl vor Oxidation schützen und von der Verteilerrinne in die Kokille leiten. Als letzte Produktgruppe seien die Isoliermaterialien genannt. Diese stehen, im Gegensatz zu den anderen Produktgruppen nicht im direkten Kontakt mit flüssigen Schmelzen und dienen dem Schutz der Metallaußenhaut der Aggregate vor hohen Temperaturen.
Bedeutung von feuerfesten Materialien für die Produktqualität
Da feuerfeste Materialien im unmittelbaren Kontakt mit den Erzeugnissen stehen, haben sie einen direkten oder indirekten Einfluss auf die Qualität der Produkte. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist der Schutz der Aggregate vor (frühzeitigem) Ausfall oder Schädigung von Maschinen. Aufgrund dieser Faktoren ist die Sicherung der Qualität und der Einsatz von „passenden“ Materialien so eminent wichtig.
Das Labor als Hüter der Qualität
Typischerweise werden deshalb im Feuerfestlabor die wichtigsten Feuerfest-Erzeugnisse, z. B. Pfannensteine, Hochofenmassen etc. auf ihre Qualität überprüft. Dabei gibt es für jeden Einsatzort ein eigenes Prüfkonzept, in dem die individuelle Temperatur, die kontaktierenden Medien und die zu überprüfenden Eigenschaften hinterlegt sind. Diese Datenbasis dient zum einen der Risikominimierung und Analyse möglicher Schadensfälle und dazu, bei Qualitätsschwankungen direkt mit dem Lieferanten in Kontakt treten zu können.
Durch intensive Kommunikation mit den einzelnen Betrieben, in denen Feuerfestmaterialien eingesetzt werden, erfolgt eine ständige Abstimmung der Untersuchungsmethoden im Labor und ein sofortiges Feedback bei Auffälligkeiten.
Neben der regelmäßig durchgeführten Qualitätskontrolle kann das Feuerfestlabor auch konkrete Aussagen darüber treffen, ob ein Einsatz von neuen Materialien der Feuerfestlieferanten sinnvoll und vorteilhaft ist.
Eine weitere wichtige Aufgabe des Feuerfestlabors ist z. B. die Mitwirkung bei der Neuzustellung von Großaggregaten, zum Beispiel der eines Hochofens. Zunächst erfolgt die Auswahl geeigneter Feuerfestmaterialien, anschließend eine Eingangskontrolle der ausgewählten Materialien, danach die Abnahme vor Ort beim Lieferanten und zusätzlich die fachliche Unterstützung im Rahmen der Zustellung selbst.
Eine wesentliche Weiterentwicklung der Feuerfesttechnik resultiert unter anderem aus der Transformation in Richtung CO2-armen Stahlproduktion. Durch die Veränderung des Stahlerzeugungsprozesses stellen sich neue Herausforderungen an das Feuerfestmaterial. Um auch hier eine fundierte Auswahl für geeignetes Feuerfestmaterial treffen zu können, wird bei der Anschaffung und Prüfung der Fokus insbesondere auf die Einstellung der Atmosphären wie z.B. die Verwendung von Wasserstoff gelegt.