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Stahlerzeugung beim Bochumer Verein: Das Siemens-Martin-Werk

1874/1911-12 Errichtung der Siemens-Martin-Stahlwerke I und II

Am südlichen Rand des Westparks standen die beiden Siemens-Martin-Stahlwerke des Stammwerks des Bochumer Vereins (Grafik). Die Hallen lagen parallel nebeneinander und füllten das komplette Plateau.
Die Umwandlung von Roheisen in Stahl besteht im Wesentlichen in einer Reduzierung des Kohlenstoffgehalts auf unter 2 % und in der Entfernung unerwünschter Bestandteile wie Mangan und Phosphor, die die Stahlqualität mindern. Dieser Vorgang wird als „Frischen“ bezeichnet. Es existieren zwei grundlegende Frischverfahren: Das Blasfrischen und das Herdfrischen. Beim Blasfrischen wird Luft durch den Boden eines großen Gefäßes („Konverter“ = Umwandler) in den flüssigen Stahl geblasen, sodass diese innerhalb von etwa 30 Minuten Stoffe oxidieren und als Gas oder Schlacke entweichen. Der Bochumer Verein nutzte in diesem Bereich zur Massenstahlerzeugung seit den 1860er Jahren das Bessemerverfahren und zwischen 1881 und 1895 auch das Thomasverfahren. 1957 ersetzte er die Bessemerproduktion als zweites deutsches Unternehmen durch das Oxygenstahlverfahren (Linz-Donawitz-Verfahren), bei dem reiner Sauerstoff durch eine wassergekühlte Lanze von oben auf das Stahlbad geblasen wird.
Beim Herdfrischen im Siemens-Martin-Ofen wurde das Schmelzgut in einer flachen Wanne durch darüberstreichende Feuerungsgase bis zu zwölf Stunden erhitzt. Seine Vorteile lagen in der Möglichkeit, neben Roheisen auch Stahlschrott zu verwerten. Außerdem ließ sich der Prozess besser steuern, sodass Qualitätsstähle mit spezifischer Beschaffenheit erzeugt werden konnten. Das Siemens-Martin-Verfahren wurde in den 1960er Jahren durch das Sauerstoffblasverfahren und das ebenfalls zu den Herdverfahren gehörende Elektrostahlverfahren verdrängt, bei dem ein zwischen Elektroden verlaufender Lichtbogen für Temperaturen von mehr als 3.000 °C sorgt. Ab 1935 arbeitete beim Bochumer Verein ein erster Lichtbogenofen.
Obwohl der Bochumer Verein im Laufe der Zeit alle gängigen Stahlerzeugungsverfahren einsetzte, war das Siemens-Martin-Verfahren mit Abstand das wichtigste. 1874 nahm das Unternehmen sein erstes Siemens-Martin-Werk mit acht Öfen zu je zehn Tonnen in Betrieb. Es ersetzte die Tiegelstahlerzeugung. Zeitgleich mit der Stützmauer im Westen des Plateaus wurde bis 1912 eine zweite hochmoderne Anlage mit fünf Öfen à 60 Tonnen errichtet. Sie bestand aus einer Gaserzeugerhalle, in der das zur Beheizung benötigte Generatorgas erzeugt wurde, einer Ofenhalle und einer Gießhalle mit einer Länge von 120 m. Dazu kam eine Mischerhalle für die Roheisenmischer, große Lagergefäße, die in Stahlwerken zur Zwischenlagerung des Roheisens sowie zum Ausgleich von Qualitäts- und Produktionsschwankungen dienten.
1983 wurden die Werke auf dem Plateau abgerissen. Die Analyse von Luftbildaufnahmen aus verschiedenen Jahrzehnten legt nahe, dass sich auf dem „archäologischen Feld“ mit seinen Mauerstümpfen die Gießhalle des Werks 2 entlang seiner Ofenstrecke befand.

Stahlformguss und Glockenguss

1849/50: Erfindung des Stahlformgusses durch Jacob Mayer

1851-1970: Gussstahlglockenproduktion des Bochumer Vereins

1954 Einführung des Vakuumgusses

Tiegelstahl zeichnet sich durch seine besondere chemische und physikalische Homogenität aus. Das geheimnisumwobene Erzeugungsverfahren wurde 1740 von Benjamin Huntsman in England entwickelt und sicherte dem Land lange Zeit die Monopolstellung bei Qualitätsstählen. In Deutschland gelang die Herstellung erst 1823 durch Friedrich Krupp. Bei dem Verfahren wurde Stahl in Gefäßen (Tiegeln) bei 1.500 °C geschmolzen und danach zu Blöcken vergossen. Die Schwierigkeiten bestanden sowohl in der richtigen Zusammensetzung der Schmelzmasse als auch bei der Herstellung ausreichend haltbarer Tiegel aus Ton. Beide Probleme ließen sich zu dieser Zeit nur durch umfangreiche Versuche lösen – und gerade in der Überführung erfolgreicher Laborarbeiten auf die industrielle Produktionsebene lag die Leistung von Jacob Mayer. Der zweite Schritt bestand in der Herstellung von Blöcken als Ausgangsprodukt für größere Werkstücke, da hierzu zahlreiche der nur rund 60 Pfund fassenden Tiegel in einem ausgefeilten Ablauf vergossen werden mussten. Anfang der 1850er Jahre erreichte Mayer bereits Blockgewichte von drei Tonnen.
Der dritte Schritt begründete schließlich Mayers Weltruhm. Da die Gussstahlblöcke grundsätzlich durch mechanische Formgebungsverfahren wie Walzen, Drehen oder Pressen weiterverarbeitet werden mussten, verfolgte er konsequent die Idee, den Tiegelstahl so dünnflüssig zu halten, dass dieser sofort in vorgefertigte Formen gegossen werden konnte. Um 1850 gelang in Bochum, nur wenige Meter östlich von diesem Standort, der weltweit erste Stahlformguss. Nachdem die Gussstahlfabrik Mayer & Kühne 1852 zum ersten Mal Glocken aus Stahlformguss auf der Düsseldorfer Gewerbeausstellung präsentiert hatte, wurde dieser Produktionszweig schnell zum Aushängeschild des Unternehmens.
Bis zur Einstellung der Glockenproduktion 1970 verließen das Bochumer Werk rund 38.000 Glocken aus Gussstahl, darunter etwa 18.000 Kirchenglocken und 20.000 Signalglocken. Als kostengünstige Alternative zu den teuren Bronzeglocken fanden sie eine weltweite Verbreitung. Sie schmücken die Frankfurter Paulskirche und die Weltfriedenskirche in Hiroshima. Auf dem Bochumer Rathausvorplatz erinnert die auf der Pariser Weltausstellung 1867 ausgestellte Glocke – eine der ältesten erhaltenen und mit einem Gewicht von 15 Tonnen zugleich größten jemals produzierten – an die große Tradition des Bochumer Vereins.

In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts setzte sich der Stahlguss rasch bei der Herstellung von Maschinenteilen, aber auch im Bereich des Motoren- und Schiffbaus durch. Im Vordergrund standen dabei immer komplexe Formen und Einsatzgebiete mit besonderer Materialbeanspruchung. Bei der Stahlerzeugung kam lange Zeit insbesondere das Siemens-Martin-Verfahren zum Einsatz. Nach mehrjähriger Entwicklungsarbeit revolutionierte der Bochumer Verein 1954 mit der Einführung des Vakuumgussverfahrens zum zweiten Mal in seiner Geschichte die Verfahrenstechnik in der Stahlindustrie. Durch den Guss von Blöcken bei Unterdruck wurde im flüssigen Stahl enthaltener Wasserstoff herausgesaugt und die Aufnahme von Sauerstoff unterbunden, sodass sich Reinheitsgrad und Güte erhöhten. Ein hoher Wasserstoffgehalt konnte die Blöcke beim Erkalten beschädigen und unbrauchbar machen. Folglich stieß das Verfahren des Bochumer Vereins weltweit auf großes Interesse.

Autor: Dr. Dietmar Bleidick