Schülerbericht: MINT-EC Camp „Stahl“ in Duisburg

mint ecsmDas Landgraf-Ludwigs-Gymnasium als Mitglied im MINT-EC Network bietet Schülern, die sich besonders für MINT Themen interessieren, die Möglichkeit, außerhalb des normalen Unterrichtes neue Erfahrungen zu sammeln. Eine solche Möglichkeiten bieten MINT-Camps auf die man sich in regelmäßigen Abständen bewerben kann.

Ich hatte das Glück an einem solchen Camp teilnehmen zu dürfen. Das Camp stand unter dem Motto „Zukunft des Werkstoffes Stahl“ und fand vom 16.-20. September 2019 in Duisburg, dem größten Stahlstandort in Europa statt. Insgesamt waren wir 19 Teilnehmer der Sekundarstufe II aus ganz Deutschland von Trier über München bis nach Bielefeld, untergebracht waren wir in einer Jugendherberge. 

Begonnen hat das Camp allerdings nicht mit der Besichtigung eines Stahlwerkes, sondern mit einer stillgelegten Zeche. Auf dem Gelände der „Zeche Zollverein“ wurden wir insgesamt vier Stunden lang geführt. Im Anschluss haben wir die sich ebenfalls auf dem Gelände befindliche Kokerei besichtigt. In der wird die Kohle aufbereitet und der Kohlenstoffgehalt wird in der Kohle erhöht, damit sie anschließend heiß genug verbrennt damit das Eisenerz im Hochofen schmilzt. 

Am nächsten Tag ging es dann aber mit der Besichtigung des Stahlwerkes weiter. Auf dem 10km² großen Gelände wurden uns den gesamten Vormittag über die Produktion bzw. Entstehung von Stahl gezeigt. Am Anfang stehen Eisenerz - und Kokslieferungen, die im eigenen Hafen ankommen. Dann wird im Hochofen mittels Koks das Eisenerz so stark erhitzt, dass es sich in seine Bestandteile zersetzt, manche verflüchtigen sich andere setzen sich aufgrund der niedrigeren Dichte als Schlacke auf dem flüssigen Roheisen ab. Bei regelmäßigen Abstichen wird dann das flüssige Roheisen dem Hochofen entnommen. 

Anschließend gelangt es über sogenannte Torpedopfannen zum Konverter. Dort entstehen die Metalle ab einem Kohlenstoffgehalt von 2% der spricht man von Eisen, alles darunter ist Stahl. Durch die Reduktion des Kohlenstoffes im Roheisen kann die Festigkeit im späteren Werkstoff erhöht werden, ein Eisen mit geringem Kohlenstoffgehalt ist allerdings auch automatisch spröder durch die Beimischung von Elementen wie Kobalt, Nickel, Vanadium entstehen spezielle Legierungen die einen möglichst optimalen Werkstoff ermöglichen, ThyssenKrupp fertigt über 1.500 dieser verschiedenen Legierungen. 

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Wenn dann der Stahl (oder das fertige Eisen) fertig „gemischt“ war, kam er zum Gießwerk dort wird er entweder direkt zum Warmwalzwerk weitergeleitet oder erst in Barren gegossen, die dann anschließend im Kaltwalzwerk zu ihrer endgültigen Form gewalzt werden.

Nach dem letzten Schritt, dem Verzinken, um Rost vorzubeugen und einer letzten visuellen Kontrolle ist der Stahl fertig für den Weitertransport zum Kunden.

Nach dem Mittagessen in der Kantine haben wir uns in Workshop mit dem Thema „Zukunft des Stahls“ beschäftigt, einmal ging es um den 3D-Druck von Stahl dabei kann viel Material gespart werden, da aktuell z.B. Zahnkronen aus dem Vollen gefräst werden. Andererseits ging es auch um Digitalisierung und Automatisierung um die Arbeitssicherheit zu erhöhen. So wird daran gearbeitet, dass möglichst wenig Arbeiter nah am flüssigen Eisen stehen, gleichzeitig ist der Schutz gegen Cyberangriffe sehr wichtig, so ist die gesamte Hochofenanlage bis heute nicht mit dem Internet verbunden, da ein Ausfall z.B. durch einen Cyberangriff einen Schaden von mehr als einer halben Milliarde Euro verursachen würde.

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Am Mittwoch waren wir an der Universität Duisburg im Fachbereich Metallurgie. Dort haben wir nach einem Vortrag an verschiedenen Stationen Prüfverfahren kennengelernt, uns wurden aber auch neu entwickelte Anlagen zum Reinigen und Wiederverwenden von Metallspähnen gezeigt, dies ist besonders bei teuren Legierung sinnvoll wie sie z.B. im Motorenbau verwendet werden. 

Ein Prüfverfahren ist die Warmverformung, dabei wird ein zylindrisches Metallstück auf etwa 800°C erhitzt und anschließend in einer 130 Tonnen Presse zu gepresst. Anhand der Dicke des Stückes nach der Verformung kann man Rückschlüsse auf die Verformbarkeit und die Festigkeit des Stahls ziehen.       

Am Abend haben wir im Landschaftspark Nord noch eine GeoCoaching-Tour gemacht. Die Kulisse, ein stillgelegtes Hüttenwerk, war sehr beeindruckend vor allem, da das Wetter mitgespielt hat. 

Am Donnerstag haben wir eine weitere Werksbesichtigung in einem Stahlwerk gemacht und zwar bei der Hüttenwerke Krupp Mannesmann GmbH kurz HKM. Dieses Stahlwerk wird komplett von den drei Mutterkonzernen ThyssenKrupp, Mannesmann und Salzgitter geleitet und bestimmt. Der größte Unterschied zu ThyssenKrupp war eine noch nicht so weit fortgeschrittene Automatisierung, da HKM sich nicht im direkten Wettbewerb mit Konkurrenten auseinandersetzen muss. Alle von HKM produzierten Produkte stehen nicht dem freien Markt zu Verfügung, sondern nur den Mutterunternehmen. Somit war es uns auch erlaubt in dem gesamten Stahlwerk Fotos zu machen. 

Am letzten Tag haben wir noch Präsentationen erarbeitet und an der dortigen Partnerschule, dem Max-Mannesmann-Gymnasium Duisburg, präsentiert.

Felix Dölp

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