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Das LD-Verfahren erobert die Welt


Das in den vierziger Jahren entwickelte LD- oder Sauerstoff-Blasstahl-Verfahren, welches 1949 erstmals vorgefĂŒhrt und 1952 in Linz in Betrieb genommen wurde, ist die bedeutendste Erfindung, die im 20. Jahrhundert von Österreich ihren Ausgang genommen hat. Doch wer sind die Erfinder? Und wie ist es dazu gekommen? Erbitterte Diskussionen unter Wissenschaftlern und noch erbittertere Auseinandersetzungen um die Patentrechte begleiteten die Entwicklungsgeschichte des LD-Verfahrens. Selbst die Bedeutung der Buchstabenfolge „LD“ ist umstritten.

Das LD-Verfahren
Das LD-Verfahren sicherte der österreichischen Stahlindustrie auf Jahre hinaus einen hohen Konkurrenzvorteil, da damit die Kosten der Stahlherstellung und auch die Investitionskosten gegenĂŒber den Siemens-Martin-Öfen um 30 bis 50 Prozent gesenkt werden konnten. Der Anteil des LD-Stahls an der österreichischen Gesamterzeugung stieg von 0,5 Prozent im Jahre 1952 auf knapp 50 Prozent 1960 und 84 Prozent im Jahr 1980. Weltweit lag der LD-Anteil 1960 bei vier Prozent, 1980 bei 55 Prozent und liegt heute bei ĂŒber 60 Prozent.

Stahl erzeugen

Stahl erzeugen heißt grob gesprochen aus den Ausgangsstoffen Roheisen und Schrott die unerwĂŒnschten Begleitelemente zu entfernen und den Kohlenstoffanteil durch ZufĂŒhrung von Sauerstoff, der sich mit dem Kohlenstoff zu CO2 verbindet, auf höchstens zwei Masse-Prozent zu reduzieren.

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Stahl erzeugen heißt grob gesprochen aus den Ausgangsstoffen Roheisen und Schrott die unerwĂŒnschten Begleitelemente zu entfernen und den Kohlenstoffanteil durch ZufĂŒhrung von Sauerstoff, der sich mit dem Kohlenstoff zu CO2 verbindet, auf höchstens zwei Masse-Prozent zu reduzieren.
Das erfolgte bis ins spĂ€te 18. Jahrhundert durch wiederholtes Umschmieden (Frischen). Beim Puddelverfahren wurde der Kohlenstoff durch UmrĂŒhren des flĂŒssigen Eisenbads mit Luft in Kontakt gebracht. Beim Bessemer- und beim Thomas-Verfahren, die beide eine dem LD-Tiegel sehr Ă€hnliche Birne verwenden, wird Luft von unten in den Tiegel eingeblasen.

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In Linz und Donawitz entwickelt
Beim Ende der 1940er Jahre in Linz und Donawitz entwickelten und 1952/53 an den beiden Standorten erstmals industriell verwendeten Sauerstoffaufblas- oder LD-Verfahren wird im Unterschied zum Bessemer- und Thomasverfahren statt Luft von unten reiner Sauerstoff von oben mit einer Lanze auf das Eisenbad im Tiegel aufgeblasen, um den im Roheisen enthaltenen Kohlenstoff bis auf wenige Zehntelprozent zu verbrennen und so aus dem spröden Roheisen schmiedbaren Stahl zu machen. Da dabei sehr hohe Temperaturen entstehen, können bis zu 30 Prozent Schrott verarbeitet werden, ohne dass zusÀtzliches Heizen notwendig ist.

Die seit 1938 aufgebauten Hermann-Göring-Werke, die 1945 in die VOEST umgewandelt worden waren, verfĂŒgten ĂŒber sechs Hochöfen mit einer RoheisenkapazitĂ€t von einer Million Tonnen. Es fehlten aber ein adĂ€quates Stahlwerk und die entsprechende Weiterverarbeitung in einem Walzwerk. FĂŒr die anschließende Stahlproduktion verfĂŒgte das Werk 1948 nur ĂŒber zwei Siemens-Martin-Öfen und insgesamt vier Lichtbogenöfen. Daraus ergab sich eine jĂ€hrliche StahlerzeugungskapazitĂ€t von etwa 200.000 t.

Als 1948 der Entschluss fĂŒr eine Breitbandstraße mit einer KapazitĂ€t von 700.000 t fiel, musste man die KapazitĂ€t des Stahlwerks zwangslĂ€ufig erhöhen und war auf der Suche nach der besten Methode der Stahlerzeugung: Man hatte die Wahl zwischen dem Siemens-Martin-Verfahren, dem Elektrostahl-Verfahren oder einer ganz neuen Technik. Denn das Bessemer- und das Thomas-Verfahren kamen wegen der chemischen Zusammensetzung des Linzer Roheisens nicht in Frage.

Die naheliegende Idee, zum Frischen des Roheisens nicht Luft, sondern gleich reinen Sauerstoff zu verwenden, hatte bereits Henry Bessemer um 1850. Allerdings konnte man bis 1928 reinen Sauerstoff großtechnisch gar nicht herstellen. Erst das Linde-FrĂ€nkel-Verfahren löste dieses Problem. Dann wurden die Überlegungen, mit reinem Sauerstoff zu frischen, von mehreren Seiten aufgegriffen. Das lange Zeit ungelöste Problem war die dabei entstehende Hitze, die jede DĂŒse, mit der der Sauerstoff in das flĂŒssige Roheisen eingebracht wurde, zum Schmelzen brachte.

VĂ€ter des LD-Verfahrens
Das LD-Verfahren hat mehrere VĂ€ter. Carl Valerian Schwarz ließ sich 1939 die Idee, einen Sauerstoffstrahl senkrecht von oben mit hohem Druck auf das flĂŒssige Eisen treten zu lassen, patentrechtlich schĂŒtzen. Auch John Miles and Partners meldeten eine Variante desselben Gedankens in verschiedenen angelsĂ€chsischen LĂ€ndern zum Patent an. Ende der 1930er Jahre begann auch der Schweizer Robert Durrer (1890-1978), der von 1928 bis 1943 dem Institut fĂŒr EisenhĂŒttenkunde der TH Berlin-Charlottenburg vorstand, mit Versuchen mit seitlich oben aufgeblasenem Sauerstoff. Er ging 1943 in die Schweiz zurĂŒck und setzte seine Forschungen mit seinem Assistenten Heinrich HellbrĂŒgge in den Von Rolleschen Eisenwerken in Gerlafingen fort. Auch Herbert Trenkler, der nach dem Krieg als HĂŒttendirektor in die VOEST kam, beschĂ€ftigte sich wĂ€hrend des Krieges in Hagedingen mit Versuchen zum Sauerstoffaufblasen. Nirgendwo aber war es gelungen, das Verfahren zu einer großtechnischen Anwendung zu bringen.

Ab September 1947 begannen die Kontakte zwischen der Gerlafinger Technikern und der damaligen VOEST AG in Linz bezĂŒglich einer Kooperation auf großtechnischer Basis. Die Blasversuche in einem 2,5-t-Konverter der VOEST liefen am 3. Juni 1949 an und hatten schon am 25. Juni durchschlagenden Erfolg. Koordiniert wurde das gesamte Versuchsprogramm vom technischen Direktor der VOEST Dipl. Ing. Dr. Theodor E. Suess, verantwortlich war der damalige HĂŒttendirektor Dipl. Ing. Dr. Herbert Trenkler, die QualitĂ€tsprĂŒfung ĂŒbernahm Dipl. Ing. Dr. Hubert Hauttmann. Rudolf F. Rinesch erledigte die praktische VersuchsdurchfĂŒhrung.

Angeblich soll ein Zufall geholfen haben, dass die Linzer Versuche so erfolgreich verliefen. Einer der Frischversuche schien besonders gut zu verlaufen. Dr. Hauttmann bemerkte, dass bei diesem Versuch die Lanze, mit der die DĂŒse möglichst nahe an das Roheisenbad herangebracht wurde, in etwa 40 cm Abstand von der DĂŒse ein Loch bekommen hatte. Der Sauerstoff war also offensichtlich mit grĂ¶ĂŸerem Abstand oberflĂ€chlich auf das Eisenbad getroffen. Dennoch war das Ergebnis hervorragend. Man machte daher trotz skeptischer Einwendungen Durrers, der weiter auf ein möglicht nahes HeranfĂŒhren der DĂŒse drĂ€ngte, einen neuen Versuch mit grĂ¶ĂŸerem DĂŒsenabstand und geringerem Druck. Und die Resultate waren hervorragend.

Differenzen um die Urheberschaft
Dipl. Ing. Dr. Hubert Hauttmann fertigte daraufhin einen Rohentwurf einer Patentanmeldung an, welcher am 10. August 1949 bei der Hauptverwaltung der VOEST eingereicht wurde. Am 15. Dezmeber 1950 wurde dafĂŒr das Österreichische Patent Nr. 168589 erteilt. Hauttmann schien in der Patentschrift nicht als Erfinder auf. Der technische Direktor Dr. Suess meldete etwa ein halbes Jahr nach der ersten einwandfreien LD-Schmelze eine Reihe von auf seinen eigenen Namen lautenden Patenten an. Daraus ergaben sich schwere Meinungsunterschiede mit der VOEST, ob die Entwicklung eine Dienst- oder Privaterfindung war. Von der VOEST wurden alle beteiligten Mitarbeiter als „Miterfinder“ nachgemeldet. 1951 lenkte Suess ein. In einem Schreiben an die Rechtsabteilung der VOEST rĂ€umte er ein, dass Dr. Hauttmann 40 Prozent, Dr. Trenkler 40 Prozent und Rinesch 20 Prozent Anteil hĂ€tten.

Um den eigentlichen Erfinder des LD-Verfahrens gab es weiterhin erhebliche Differenzen. Dass es Durrer war, wie von seinem Assitenten HellbrĂŒgge 1965 in der Festschrift fĂŒr Robert Durrer behauptet wurde, wurde von den Beteiligten der Versuche in der VOEST und von anderen HĂŒttentechnikern heftig bestritten. Durrer experimentierte mit schrĂ€gem Einblaswinkel und möglichst nahem HeranfĂŒhren der DĂŒse an das flĂŒssige Eisen. Beim Linzer Verfahren hingegen waren der senkrecht Aufblaswinkel und ein grĂ¶ĂŸerer Abstand der DĂŒse vom Eisenbad entscheidend.

Bis heute ist zumindest auf wissenschaftlicher Ebene der Streit nicht bereinigt. Es ist auch strittig, was ursprĂŒnglich unter der AbkĂŒrzung LD verstanden wurde. Aus einem Protokoll vom 9. Dezember 1949 stammt der Vorschlag, dem Sauerstoffaufblas-Verfahren den Namen LD als AbkĂŒrzung fĂŒr „Linz-Durrer” zu geben. Die VOEST selbst prĂ€ferierte in den nĂ€chsten Jahren eher die Interpretation „Linzer DĂŒsenverfahren”. AnlĂ€sslich des JubilĂ€ums „Ein Jahr LD-Sauerstoff-Frischverfahren“ schrieb Trenkler 1953 von einem Prozess, „den wir kurz LD-Verfahren, Linzer DĂŒsenverfahren, nennen wollen“. Hauttmann meinte, dass die Buchstaben zunĂ€chst ĂŒberhaupt keine Bedeutung oder nur Linz-Donau gehabt hĂ€tten. In den spĂ€teren 1950er Jahren setzte sich aber immer mehr die Auffassung durch, dass LD gewĂ€hlt worden sei, weil das Verfahren in Linz und Donawitz zur Industriereife entwickelt worden war.

Entscheidung fĂŒr das LD-Verfahren
Am 9. Dezember 1949 wurde in der VOEST der richtungsweisende Beschluss gefasst, die Ausweitung der RohstahlkapazitĂ€t nicht nach dem Siemens-Martin-, sondern nach dem LD-Verfahren durchzufĂŒhren. Das mit zwei 30-t-Konvertern ausgestattete LD-Stahlwerk nahm am 27. November 1952 als erstes kommerziell arbeitendes LD-Stahlwerk der Welt die laufende Produktion auf. Die offizielle Eröffnung durch BundesprĂ€sident Theodor Körner erfolgte am 5. JĂ€nner 1953. Etwa zur gleichen Zeit wurde auch die Breitbandstraße in Betrieb genommen.

Im Jahr 1949 hatte sich auch die Österreichisch-Alpine Montangesellschaft mit dem Sauerstoffaufblas-Verfahren zu beschĂ€ftigen begonnen. Auch in Donawitz wurde in den Jahren 1950 bis 1952 eine erfolgreiche Versuchsreihe durchgefĂŒhrt und mit der Errichtung von zwei 25-t-Konvertern begonnen. Die erste Schmelze im Donawitzer Konverter- bzw. LD-Stahlwerk wurde am 22. Mai 1953 erblasen.

Weltweiter Erfolg
Das Sauerstoffaufblas-Verfahren hat von Linz und Donawitz aus seinen Siegeszug um die Welt angetreten. Bis 1960 waren bereits 18 Stahlwerke nach dem Linz-Donawitz-Verfahren eröffnet. Heute werden weltweit 60 bis 70 Prozent des Stahls auf Basis des LD-Verfahrens erzeugt.

Die ersten zehn LD-Stahlwerke der Welt

 

27. 11. 1952

VOEST AG Linz

22. 5. 1953

ÖAMG Donawitz

August 1954

Dominion Foundries & Steel (DOFASCO) Hamilton, Kanada

USA 1954

Kaiser Engineers /McClouth Steel Trenton

September 1956

Société des Aciéries de Pompey Pompey, Frankreich

April 1957

Gussstahlwerk Witten AG Witten, BRD

September 1957

Yawata Iron & Steel Co Ltd. Yawata, Japan

Oktober 1957

Companhia Siderurgica Belgo-Mineira Monlevade, Brasilien

November 1957

Gusstahlwerke Bochumer Verein AG Bochum, BRD

November 1957

Jones & Laughlin Steel Corp. Aliquippa, USA

JĂ€nner 1958

Nippon Kokan Kabushiki Kaischa Kawasaki, Japan

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Streit um das Patent
Um die internationale Anerkennung der LD-Patente kam es rasch zu Auseinandersetzungen. Die US-Firma H. A. Brassert Inc. pochte auf das in ihrem Besitz befindliche „Schwarz-Patent“. Obwohl das „Schwarz-Patent“ von den VOEST-Patenten deutlich abwich, wollte man es bei der VOEST vorerst auf keinen Rechtsstreit mit der amerikanischen Besatzungsmacht ankommen lassen und grĂŒndete zusammen mit Brassert 1952 die BOT (Brassert Oygen Technik AG) in ZĂŒrich. Über diese Gesellschaft wurden die Lizenzen vertrieben. Brassert verkaufte 1956 seine Anteile an der BOT an die VOEST und Alpine.

In den USA wurde die GĂŒltigkeit der VOEST-Patente nicht anerkannt. In mehreren gerichtlichen Auseinandersetzungen, die sich von 1957 bis 1975 hinzogen, konnte sich die VOEST aus formalen GrĂŒnden nicht durchsetzen, obwohl die Gerichte die grundlegende Neuigkeit des österreichischen Verfahrens anerkannten. Die Stahlindustrie der USA hat sich dadurch mindestens 3 Milliarden Dollar an Lizenzkosten erspart. Mindestens dieselbe Summe ersparte man sich bei den Investitionskosten. Denn die Investitionskosten fĂŒr ein LD-Stahlwerk beliefen sich auf etwa zwei Drittel eines grĂ¶ĂŸenmĂ€ĂŸig vergleichbaren Siemens-Martin-Stahlwerks. Die Betriebskosten lagen gar nur bei rund 55 Prozent eines vergleichbaren Siemens-Martin-Werkes.

Dass die VOEST unter die fĂŒhrenden Stahlerzeuger der Welt aufrĂŒcken konnte, war nicht zuletzt dem LD-Verfahren zu danken. Aber auch der Aufstieg des Industrieanlagenbaus war dem LD-Verfahren zu verdanken. Bei der Errichtung des LD-Stahlwerks in Rourkela/ Indien konnte der aus der „Neubauabteilung“ hervorgegangene Industrieanlagenbau der VOEST erstmals seine LeistungsfĂ€higkeit international unter Beweis stellen. So revolutionierte Linz die Stahlerzeugung der gesamten Welt und sicherte gleichzeitig den Standort Oberösterreich.

Linz & Donawitz – ein Verfahren schreibt Geschichte

Mehr als 60 Prozent der weltweiten Rohstahlproduktion werden heute mit dem LD-Verfahren erzeugt. Weitere 35 Prozent der Weltstahlproduktion entfallen auf das Elektroofen-Verfahren, bei dem Schrott mittels elektrischer Energie ĂŒber Graphitelektroden aufgeschmolzen wird. Anderen, Ă€lteren Verfahren wie dem Siemens-Martin-Verfahren, dem Thomas-Verfahren oder gar dem Bessemer-Verfahren kommen heute immer weniger Bedeutung zu, da die Vorteile des LD-Verfahrens so deutlich ĂŒberwiegen: Man kann damit sehr große Mengen Stahl mit relativ geringen Investitions- und Verarbeitungskosten herstellen. Der LD-Stahl ĂŒberzeugt auch durch seine besondere GĂŒte, seine optimalen mechanischen Kennwerte und eine hervorragende Schweißbarkeit.

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Mehr als 60 Prozent der weltweiten Rohstahlproduktion werden heute mit dem LD-Verfahren erzeugt. Weitere 35 Prozent der Weltstahlproduktion entfallen auf das Elektroofen-Verfahren, bei dem Schrott mittels elektrischer Energie ĂŒber Graphitelektroden aufgeschmolzen wird. Anderen, Ă€lteren Verfahren wie dem Siemens-Martin-Verfahren, dem Thomas-Verfahren oder gar dem Bessemer-Verfahren kommen heute immer weniger Bedeutung zu, da die Vorteile des LD-Verfahrens so deutlich ĂŒberwiegen: Man kann damit sehr große Mengen Stahl mit relativ geringen Investitions- und Verarbeitungskosten herstellen. Der LD-Stahl ĂŒberzeugt auch durch seine besondere GĂŒte, seine optimalen mechanischen Kennwerte und eine hervorragende Schweißbarkeit.
Der LD-Konverter besteht aus einem einfachen, kippbaren StahlgefĂ€ĂŸ, dem so genannten Tiegel, der mit feuerfestem Material ausgekleidet ist. Darin werden das flĂŒssige Roheisen und Schrott in einem VerhĂ€ltnis von 70 : 30 Masseprozent eingebracht. Außerdem kommen noch Legierungselemente wie Ferromangan, Ferrosilizium oder Aluminium (rund 10 kg/t Rohstahl) und Kalk (rund 60 kg/t Rohstahl) hinzu. Mit einer wassergekĂŒhlten Sauerstofflanze wird reiner Sauerstoff auf das flĂŒssige Eisenbad aufgeblasen. Nach einer Blaszeit von 15 bis 20 Minuten sind die Begleitelemente des Roheisens - allen voran Kohlenstoff, Schwefel und Phosphor - auf das gewĂŒnschte Maß reduziert und der Schrott geschmolzen. Aus Roheisen ist Rohstahl geworden.
Das LD-Stahlwerk 3 der voestalpine in Linz produziert in drei Konvertern mehr als 5,1 Millionen Tonnen Rohstahl pro Jahr. Dieser wird an den Stranggussanlagen zu Brammen vergossen. Über 400 StahlqualitĂ€ten können heute im LD-Stahlwerk 3 der voestalpine hergestellt werden, von unlegierten BaustĂ€hlen bis zu mikrolegierten und hochkohligen SpezialstĂ€hlen.

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Literatur:
Fiereder, Helmut: Der Weg zu LD und Breitband. Die HĂŒtte Linz im Kontext der österreichischen Eisen- und Stahlplanung nach dem Zweiten Weltkrieg, in: Historisches Jahrbuch der Stadt Linz 1991 (1992), S. 261-313.
Köstler, Hans Jörg Köstler: Der Weg zur Stahlerzeugung nach dem Sauerstoffaufblas-(LD)Verfahren, in: BlĂ€tter fĂŒr Technikgeschichte 59, 1997, S. 9-54.
Lackner, Helmut - Stadler, Gerhard A.: Fabriken in der Stadt: eine Industriegeschichte der Stadt Linz. Linz 1990.
Rapp, Stefan: Die Bedeutung des Innovationsmanagement fĂŒr nachhaltigen Unternehmenserfolg am Beispiel des LD-Verfahrens. Dipl. Linz 2007.

Oberösterreichische Nachrichten, 26. MÀrz 2008

 

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