Die Hochofenanlage

1876-1968 Werkseigene Verhüttung: 5 Hochöfen erzeugen Roheisen ‑ das Ausgangsprodukt für Stahl

Auf Höhe des Nordplateaus (Grafik) befand sich das Hochofenwerk des Bochumer Vereins. Wie viele der frühen Stahlwerke des Ruhrgebiets hatte auch der Bochumer Verein zunächst auf den kostenintensiven Bau von Hochöfen verzichtet, sondern Roheisen auf dem freien Markt bezogen. Mitte der 1860er Jahre scheiterte der Versuch, eine Hochofenanlage zu erwerben, während mehrere angepachtete Anlagen nicht die gewünschte Qualität liefern konnten. Die Entscheidung zum Bau eines eigenen Hochofenwerks fiel schließlich angesichts knapper und teurer Rohstoffe im Verlauf des „Gründerbooms“, der die deutsche Wirtschaft nach dem gewonnenen Krieg gegen Frankreich 1870/71 und der Gründung des Deutschen Reiches beflügelte. Noch 1872 begannen im Überschwang der Zeit die Planungen für eine Großanlage mit sechs Öfen. Gleichzeitig wurde als Übergangslösung die Mülheimer Hütte in Mülheim am Rhein angekauft. Der dramatische Konjunktureinbruch von 1874, die „Gründerkrise“, beendete das ambitionierte Vorhaben jedoch noch im Planungsstadium. So gingen zwischen 1876 und 1890 in größeren zeitlichen Abständen nur noch vier Öfen von identischer Konstruktion in Betrieb. Zwischen 1912 und 1927 wurde die Anlage vollständig umgebaut, 1917 durch einen fünften Ofen ergänzt und so die Kapazität von 600 auf 2.100 Tonnen Rohstahl pro Tag erweitert. Weitere Ausbaustufen nach dem Zweiten Weltkrieg folgten. An das Hochofenwerk war bis 1909 eine Hüttenkokerei angeschlossen. Von nun an erfolgte die Koksversorgung über die Kokereien der werkseigenen Zechen. 1968 wurde das Hochofenwerk stillgelegt.
Der nach dem Prinzip des Schachtofens arbeitende Hochofen dient der Erzeugung von Roheisen aus Eisenerzen nach dem Verfahren der Reduktion. Dabei werden Gesteinsbeimengungen („Gangarten“) abgetrennt und die Sauerstoff-Eisen-Verbindung des Erzes aufgespalten. Als wichtigster Brennstoff dient Koks, dessen hoher Kohlenstoffanteil nicht nur den Sauerstoff bindet, sondern auch das erschmolzene Roheisen mit bis zu 4 % Kohlenstoff anreichert. Neben dieser wichtigen Funktion für die chemischen Wandlungsprozesse sorgt seine stückige und porige Konsistenz zudem für die Stabilität und Gasdurchlässigkeit der Beschickungssäule. Diese besteht in wechselnder Folge neben Koks aus einer Mischung von Erz und Zuschlagstoffen wie Kalk oder Quarz, die die hohen Schmelztemperaturen der Gangart reduzieren und eine dünnflüssige Schlacke erzeugen. Die Mischung von Erzen und Zuschlägen wird als „Möller“ bezeichnet. Da beim Verhüttungsprozess Temperaturen von über 1.500 °C erreicht werden, werden Hochöfen mit keramischen feuerfesten Baustoffen ausgekleidet und durch Wasser gekühlt. Gebläseanlagen und Winderhitzer sorgen für die Zuführung der für die Verbrennung des Kokses notwendigen Luftmengen, den „Hochofenwind“.
Der Hochofenprozess verläuft kontinuierlich. Die Rohstoffe werden am oberen Ende, der „Gicht“, über entsprechende Beschickungseinrichtungen fortlaufend in den Hochofen eingefüllt und wandern von dort langsam nach unten. Auf diesem Weg werden sie zunächst angewärmt und getrocknet, dann durch das im Verbrennungsprozess entstehende Kohlenmonoxid und schließlich durch den Kokskohlenstoff reduziert. In regelmäßigen Abständen erfolgt unten im „Gestell“ des Hochofens der „Abstich“ von flüssigem Roheisen und Schlacke über „Abstichlöcher“. Die Schlacke dient als Grundstoff für Baumaterialien wie Schotter, Steine oder Zement. Das Gichtgas, ein brennbares Schwachgas mit einem hohen Stickstoffanteil, fand als drittes Produkt des Hochofenprozesses beim Bochumer Verein vielfach Verwendung als Brennstoff.

„Cowper“ – Winderhitzer

Der Hochofenbetrieb erfordert enorme Luftmengen, die aus energetischen Gründen auf 800- 1.200 °C vorgewärmt und über Gebläsemaschinen in den Ofen gepresst werden. Nach dem Ersten Weltkrieg erreichte der Luftbedarf pro Tonne Rohstahl einen Wert von durchschnittlich 3.200 m3, sodass der Bochumer Verein zu dieser Zeit annähernd 7 Mio. m3 Luft pro Tag einsetzen musste. Der „Hochofenwind“ kam zwischen 1876 und 1908 vom Dampfgebläsehaus (Grafik), seit 1903 auch aus der Gaskraftzentrale (Grafik), und wurde in Rohrleitungen über das Gelände geführt. Für die Aufheizung des Windes sorgten direkt an den Öfen stehende „Winderhitzer“ – mit feuerfesten Steinen gitterartig ausgemauerte Blechzylinder. Die Hochöfen besaßen jeweils bis zu fünf Winderhitzer. Während einer als Reserve diente, wurden die anderen wechselweise durch die Verbrennung von Gichtgas erhitzt, um im zweiten Schritt ihre Wärme an den Wind abzugeben. Nachdem der Bochumer Verein zunächst Whitwell-Winderhitzer verwendet hatte, debütierten 1890 beim Hochofen IV die nach ihrem Erfinder Edward Alfred Cowper bezeichneten „Cowper“. Diese unterschieden sich durch den Aufbau des Steinfachwerks und sind bis heute an Hochöfen weltweit im Einsatz.

Werkswasserwirtschaft

Integrierte Hüttenwerke benötigen große Wassermengen zur Anlagenkühlung, in den verschiedenen Produktionsprozessen und lange Zeit auch zur Dampf- bzw. Energieerzeugung. Nachdem der Bochumer Verein seinen Wasserbedarf zunächst über Brunnen gedeckt hatte, folgte bereits in den 1860er Jahren eine Wasserleitung zur Ruhr. Außerdem verwendete das Unternehmen das Grubenwasser benachbarter Zechen. Mit dem Hochofenwerk entstand die erste von schließlich drei unabhängig voneinander arbeitenden Werkswasseranlagen, die zur Rückgewinnung, Reinigung und Verteilung von Brauchwasser genutzt wurden.
Zwei dieser Systeme sind noch heute sichtbar. Vom großen Wasserhochbehälter wurde das Wasser im Werk verteilt. Der kleinere Hochbehälter stand ausschließlich den Motoren der Gaskraftzentrale zur Verfügung. Die Abwässer wurden zum Vorklärbecken geleitet (Grafik), wo sich grobe Verschmutzungen absetzten. Das Pumpenhaus 2 (Grafik) beförderte das Wasser unterirdisch zu den großen Kühl- und Klärteichen des Bochumer Vereins, die sich im Bereich der Schrebergärten westlich der Erzbahnschwinge befanden. Dort standen zwei Kühltürme und das Pumpenhaus 1, welches frisches Wasser zurück auf das Werksgelände pumpte. Zur Verwendung in der Dampfturbinenzentrale war das Werkswasser zu warm. Sie verfügte über einen eigenen Kreislauf, eigene Kühlbecken und Kühltürme (Grafik).

Autor: Dr. Dietmar Beidick