Thomasbirne

Thomas-Konverter der Hörder Kesselschmiede von 1954. Bis 1964 im Thomas-Stahlwerk Phoenix-Ost im Einsatz. Die Thomas-Birne hat eine Höhe von 7 Metern und wiegt 64 Tonnen.

Das Thomas-Verfahren (bzw. „Thomasverfahren“) bezeichnet ein Verfahren zur Stahl-Erzeugung und wurde nach dem britischen Metallurgen Sidney Thomas (1850–1885) benannt. Der so erstellte Stahl wird als Thomasstahl bezeichnet.

Verfahrensweise

Das Thomas-Verfahren (auch „basisches Windfrischverfahren“ genannt) war ein so genanntes Blas- oder Windfrischverfahren, bei dem durch Bodendüsen des Konverters („Thomasbirne“) Luft in das flüssige Roheisen geblasen wurde.

Der Oxidationsprozess, der den Kohlenstoffanteil senkt (das „Frischen“), lieferte in diesem Verfahren genug Wärme, um den Stahl flüssig zu halten, eine externe Wärmezufuhr war in den Konvertern deshalb nicht notwendig.

Die „Thomasbirne“ war mit einer basisch wirkenden Dolomitstein- oder Dolomit-Teer-Mischung ausgemauert und eignete sich vor allem für das Verarbeiten phosphorreichen Eisens.

Der zu Phosphorpentoxid oxidierte Phosphor wurde mit dem als Zuschlag beigefügten Kalkstein verschlackt („Thomasschlacke“) und kam fein gemahlen unter der Bezeichnung „Thomasmehl“ als Phosphatdünger in den Handel.

Thomasstahl diente der Fertigung von Schienen, Profileisen und Blechen. Fast alle Stahlkonstruktionen der 1950er und 1970er Jahre sind aus diesem Stahl gebaut.

Nachteile des Verfahrens

Thomasbirne, Detail

Das Windfrischen hat den metallurgischen Nachteil, dass zwangsläufig große Mengen an Stickstoff (Luft besteht zu etwa 78 % aus Stickstoff) und Wasserstoff im Stahl gelöst werden. Stickstoff bildet im Stahl mit Eisen und anderen Legierungselementen harte, spröde Nitride, die den Stahl weniger zäh machen. Dazu kommt im Laufe der Jahre eine zusätzliche Stickstoffversprödung im Stahl.

Weiterhin wurden bevorzugt phosphorreiche Eisenerze im Thomaskonverter gefrischt, dabei ist Phosphor ein Stahlbegleiter, der Zähigkeit, insbesondere bei tiefen Temperaturen, stark herabsetzt.

Thomasstähle gelten als schlecht schweißbar. Der hohe Wasserstoffgehalt begünstigt Kaltrisse, was bei Schweißarbeiten an alten Stahlkonstruktionen besonders zu berücksichtigen ist. Als vorbeugende Maßnahme werden beim Schweißen Zusatzwerkstoffe mit hoher Zähigkeit verwendet.

Mitte der siebziger Jahre wurde in der Bundesrepublik Deutschland, seit Anfang der achtziger Jahre in den meisten Ländern, die Produktion von Thomasstahl eingestellt und das Thomasverfahren selbst durch das Linz-Donawitz-Verfahren abgelöst.

Bekannte Schadensfälle

In den Fokus der Öffentlichkeit gerieten Thomasstahlprodukte noch einmal im November 2005, als im Münsterland 82 Hochspannungsmasten bei außergewöhnlich starkem Schneefall und Sturm unter der mehrfach erhöhten Eislast (~18,9 kg/m) abknickten. Die Betreiber, vor allem die RWE, hielten die Masten jedoch nicht für erhöht sprödbruchgefährdet. Die RWE argumentierte, dass bei dieser Naturkatastrophe nicht nur alte Masten aus Thomasstahl abknickten, sondern auch modernere Masten aus moderneren Werkstoffen. Nach einem aktuellen Gutachten der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, das von der Bundesnetzagentur in Auftrag gegeben wurde, waren die Versprödungen bei Thomasstahl-Hochspannungsmasten jedoch eine „wesentliche Ursache“ für die großflächigen Stromausfälle im Münsterland. Thomasstahl wird zwar bereits seit Ende der 1960er-Jahre nicht mehr für Hochspannungsmasten verwendet, jedoch sind heute auch noch immer Masten aus Baujahren vor 1940 im Einsatz.

Die Deutsche Bahn muss 2007 1000 Nahverkehrswagen (Typ Silberling) der Baujahre 1960 bis 1965 stilllegen, weil deren Drehgestelle aus Thomasstahl gefertigt wurden. Darüber hinaus bestehen 2007 noch mehr als 6000 Kilometer Gleise - das entspricht etwa 18 Prozent des Streckennetzes - aus veralteten Schienen der Kategorie „S 49“ welche zum überwiegenden Teil aus Thomasstahl gefertigt wurden. Diese Schienen aus Thomasstahl werden im Rahmen der regulären Erneuerungsprogramme durch die Bahn Tochter DB Netz über die nächsten Jahre sukzessive ausgetauscht.

Siehe auch

• Bessemerbirne