Stahl ist ein Werkstoff, der die menschliche Zivilisation seit Jahrtausenden prägt. Seine Entwicklung reicht Jahrtausende zurück und hat die menschliche Zivilisation geprägt, bleibt auch in einer zunehmend auf Nachhaltigkeit ausgerichteten Welt unverzichtbar. Von einfachen Werkzeugen der Antike bis zu modernen Wolkenkratzern und Brücken – Stahl ist überall. Seine Entwicklung zeigt, wie aus einem zufällig entdeckten Material durch jahrhundertelange Innovation ein unverzichtbarer Baustein unserer modernen Welt wurde.
Von himmlischen Steinen zu ersten Schmiedefeuern
Die Geschichte des Stahls beginnt mit Meteoriten, die Nickeleisen enthielten und von den frühen Kulturen als „himmlisches Metall“ verehrt wurden. Solche Metalle wurden wahrscheinlich schon um 3000 v. Chr. für einfache Werkzeuge und Waffen verwendet. Bereits 5.000 vor Christus beginnt die Stahlverarbeitung in Ägypten, wo die erste Stahlart verarbeitet wurde, die aus Meteoritengestein extrahiert wurde.
Die eigentliche Eisengewinnung aus Erz begann jedoch viel später. Die ersten Menschen, die es verstehen, Eisen zu Stahl zu bearbeiten, leben etwa 1400 vor Christi Geburt im Nahen Osten. Im Jahr 1.400 vor Christus begann die Eisen- und Stahlproduktion im nahen Osten und erst rund 600 Jahre später in Europa. In Oberösterreich stießen die Kelten auf große Eisenerzvorkommen und erkannten schnell, dass sich das Metall mittels Hitze aus dem Erz herauslösen und härten ließ.
Die Kelten waren wahre Pioniere der Eisenverarbeitung. Etwa 800 vor Christus entdecken die Kelten die ersten großen Eisenerzvorkommen in Oberösterreich. Sie lernen, das Eisen durch Erhitzen zu härten und stellen fortan Waffen, Werkzeuge, aber auch Schmuck und Schüsseln aus Eisen her. Die Temperaturen, die die Kelten in den sogenannten Rennöfen hervorbringen, reichen nur, um eine teigige Masse zu erhalten, die „Luppe“. Durch Hämmern können sie die Schlacke aus der Luppe heraus treiben und das Material weiterverarbeiten.
Das Geheimnis des Damaszener Stahls
Ein besonders faszinierendes Kapitel der Stahlgeschichte ist der legendäre Damaszener Stahl, auch Wootz-Stahl genannt. Damaszenerstahl war eine aus Wootz hergestellte Stahlsorte, die im nahen Osten von Schmieden für die Produktion von Schwertern verwendet wurde. Ihren Namen verdankt sie der syrischen Hauptstadt Damaskus. Im Mittelalter waren aus Damaszenerstahl geschmiedete Schwerter in Europa hochbegehrt. Sie zeichneten sich dadurch aus, dass sie superplastisch und zur gleichen Zeit extrem hart waren.
Als gesichert kann festgestellt werden, dass der Kohlenstoffgehalt der Klingen aus Wootz erheblich höher ist als jener bei den meisten Schweißdamast-Schwertern. Den meisten dokumentierten Funden von Wootz-Produkten sind Kohlenstoffgehalte zwischen 1,2 und 1,8 % gemein. Da sich die Bildung der Muster ausschließlich über die Verteilung des Kohlenstoffs in Form von Karbiden und deren Erscheinungsformen im Stahl darstellt, ist dieser hohe Kohlenstoffgehalt notwendig.
Das Ausgangsmaterial Wootz kam aus Indien und Sri Lanka. Das Ausgangsmaterial (Wootz) für die Herstellung von Damastschwertern wurde aus Indien (teilweise auch Sri Lanka) importiert. Die Araber brachten diesen Stahl nach Damaskus, wo zu jener Zeit die Waffenproduktion florierte. Die Herstellung erfolgte in einem besonderen Verfahren: Durch das Schmelzen von hochkohlenstoffhaltigem Stahl in einem versiegelten Tongefäß mit organischen Zusätzen entwickelt dieser Stahl seine eigenen natürlichen Muster dank Legierungssegregation und Karbidbildung. Genau – das Muster wird nicht hineingefaltet; es wächst innerhalb des Stahls selbst wie ein Schneeflocke, die sich in einem Sturm bildet.
Trotz vieler Mythen war der orientalische Damast nicht grundsätzlich überlegen. Laut archäometallurgischen Untersuchungen von Manfred Sachse, J.D. Verhoeven, Herbert Westphal und Richard Furrer waren die Stähle des mittelalterlichen Orients im Schnitt kaum besser als ihre europäischen Gegenstücke. Was ihn besonders machte, war seine außergewöhnliche Sauberkeit: Tiegelstahl verdankte seinen legendären Status einem großen Faktor: es war super sauber. Im Gegensatz zu vielen älteren Stählen, die voller Schlacke und mysteriöser Klumpen waren, hatte dieses Material sehr wenige nichtmetallische Einschlüsse, was es weniger wahrscheinlich machte, dass es durch innere Fehler brach.
Mittelalter und frühe Neuzeit – Vom Rennofen zum Hochofen
Im Mittelalter machte die Stahlproduktion wichtige Fortschritte. Erst die Entwicklung der Hochöfen seit dem 14. Jahrhundert macht es möglich, das Eisen so weit zu erhitzen, dass es flüssig bleibt. Diese technische Neuerung war revolutionär. Während man vorher nur schmiedbares Eisen in fester Form gewinnen konnte, ermöglichte der Hochofen die Herstellung von flüssigem Roheisen.
Die Produktivität stieg enorm. Braucht man im 17. Jahrhundert noch vier Tonnen Holzkohle, um eine Tonne Roheisen zu erhalten, so wird heute weniger als eine halbe Tonne Kokskohle für die Produktion von einer Tonne Roheisen benötigt.
Wichtige Schmiedezentren entstanden in ganz Europa. Die Schmiede von Solingen entwickelten den berühmten ‚Solinger Ätzbrand‘, eine Technik zur Dekoration und Härtung von Klingen. In Toledo perfektionierten Schmiede die Kunst des Damaszenerstahls und schufen Klingen von legendärer Qualität. Toledo war im Mittelalter das Zentrum der Schwertschmiedekunst in Europa. Die Schwerter aus Toledostahl galten als die besten ihrer Zeit und waren bei Adligen und Kriegern gefragt. Der Begriff „ein Toledaner“ wurde zum Synonym für ein hochwertiges Schwert.
Die Revolution der Massenproduktion
Der Durchbruch kam Mitte des 19. Jahrhunderts. Das Bessemer-Verfahren, das in den 1850er Jahren von Henry Bessemer entwickelt wurde, gilt als Wendepunkt in der Stahlgeschichte. Mit diesem Verfahren konnten große Mengen Stahl effizient und kostengünstig hergestellt werden, indem Sauerstoff durch flüssiges Roheisen geblasen wurde, um Verunreinigungen zu entfernen. Das Bessemer-Verfahren senkte die Produktionskosten erheblich und machte Stahl für den Massenmarkt erschwinglich. Dies führte zu einem Boom in der Bau- und Transportindustrie, einschließlich des Baus von Eisenbahnen, Brücken und Wolkenkratzern.
Die Geschwindigkeit der Produktion war atemberaubend. Die Stahlgewinnung nach den Bessemer-, Thomas- und Siemens-Martin-Verfahren bereitete den Weg um den Eisenhunger zu stillen. Das Bessemer Verfahren ermöglichte den Auftrieb für die Massenproduktion. Durch Frischen konnten 5000 kg Roheisen in etwa anderthalb Wochen in schmiedbares Eisen verwandelt werden. Das bis dahin verwendete Puddeln benötigte anderthalb Tage, das Bessemer-Verfahren nur 20 Minuten.
Parallel dazu entwickelte sich das Siemens-Martin-Verfahren. Wilhelm Siemens nutzte in seinem „Regenerativ-Ofen“ die Wärme der Abgase, um die Verbrennungsluft zum Erhitzen des Roheisens zusätzlich aufzuheizen. So konnte man das Eisen unter höheren Temperaturen aufschmelzen als je zuvor und sparte zugleich Brennstoff. Der französische Eisenhüttenbesitzer Pierre Martin machte das Verfahren 1864 einsatzreif. Der Siemens-Martin-Ofen erzeugte Spitzenstähle, wie sie etwa für Schiffsbleche gebraucht wurden, und galt für viele Jahrzehnte als Optimum in der Stahl-Herstellung.
Deutschlands Aufstieg zur Stahlmacht
Deutschland entwickelte sich ab der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts zu einer führenden Stahlindustrie-Nation. Nach der Gründung des Kaiserreichs 1871 fing die Sprunghafte Entwicklung der Eisen und Stahlindustrie in Deutschland an. In der Eisenindustrie, besonders aber in der Stahlerzeugung, hatten neue Erfindungen eine große Bedeutung für die industrielle Entwicklung bekommen. Das Bessemer-Verfahren von 1856, das Siemens–Verfahren von 1864 und das Thomas-Verfahren, das seit 1879 industriell genutzt wurde, sind Marksteine in der Geschichte der Stahlerzeugung. Diese Entwicklung senkte die Grundkosten des Rohstahls und steigerte die Stahlerzeugung in Deutschland zwischen 1870 und 1913 um das Dreiundachtzigfache.
Die Unternehmerfamilien Krupp und Thyssen prägten diese Zeit. Anfang des 19. Jahrhunderts gründet Friedrich Krupp in Essen eine Gussstahlfabrik. Er ist einer der ersten in Deutschland, denn damals kommt Stahl vor allem aus England. Als sein Sohn Alfred Krupp die Firma 1826 übernimmt, hat sie sieben Mitarbeiter. Bei seinem Tod 1887 hinterlässt er ein Unternehmen mit etwa 20.000 Beschäftigten. Ein Konkurrent der Firma Krupp wird ab ungefähr 1870 August Thyssen. Dieser gründete seine erste Stahlfabrik in Mühlheim an der Ruhr. Anfang des 20 Jahrhunderts liegen die Thyssen- Werke mit der Stahlproduktion vor der Firma Krupp.
Eine weitere wichtige Innovation war die Entdeckung des rostfreien Stahls. 1912 kam es durch in der Firma eingestellten Wissenschaftler zu einer Zufallsentdeckung. Sie entdeckten, wie man rostsicheren Stahl herstellen konnte, der sogenannte V2A- bzw. Edelstahl. Bei Edelstahl handelt es sich um eine Legierung aus Eisen, Chrom und Nickel.
Das 20. Jahrhundert – Zwischen Boom und Krise
Das 20. Jahrhundert brachte dramatische Veränderungen. Trotz der Niederlage im Ersten Weltkrieg wird Deutschland 1929 nach den USA wieder mit Abstand der zweitgrößte Stahlproduzent der Welt.
Nach dem Zweiten Weltkrieg kam das deutsche Wirtschaftswunder. Nach dem Ende des Zweiten Weltkriegs scheint die Stahlindustrie zunächst am Boden. Aber schon in den 1950er-Jahren blüht sie wieder auf und wird zum Symbol des wirtschaftlichen Wiederaufbaus Deutschlands. Kohle und Stahl – auf diesen Beinen stand das deutsche Wirtschaftswunder nach 1950.
Die LD-Revolution – Österreichs Geschenk an die Welt
Eine der bedeutendsten Innovationen des 20. Jahrhunderts kam aus Österreich. Das Linz-Donawitz-Verfahren (LD-Verfahren; englisch basic oxygen process, BOP), auch als Sauerstoffaufblasverfahren bekannt, ist eine Produktionsmethode zur Stahlerzeugung durch Umwandlung von kohlenstoffreichem Roheisen in kohlenstoffarmen Stahl, dem sogenannten Frischen. Mit dem LD-Verfahren werden derzeit 72 % der Weltrohstahlproduktion hergestellt (Stand: 2013).
Die Entwicklung war bemerkenswert schnell. Es wurde dann eine große Versuchsreihe mit einem 5-t-Konverter in Donawitz und einem 15-t-Gefäß in Linz durchgeführt. Aufgrund der viel niedrigeren Produktionskosten orientierte sich die VÖEST am 9. Dezember 1949 neu zum LD-Verfahren, das durch Tests und Kostenrechnungen überzeugt hatte: „Dr. Richter-Brohm, der allein verantwortliche Verwalter der VÖEST, entschied aufgrund dieser Fakten, die Stahlerzeugung in Linz auf eine völlig neue Basis zu stellen und ein Sauerstoffaufblas-Konverterstahlwerk zu bauen. […] Im Oktober 1950 erfolgte die Auftragsvergabe für das erste LD-Stahlwerk und am 27.
Nachdem das LD-Stahlwerk 1 testweise schon im November 1952 in Betrieb gegangen war, wurde es am 5. Jänner 1953 als das erste LD-Stahlwerk der Welt vom damaligen Bundespräsidenten Theodor Körner feierlich eröffnet. Die Bedeutung der Abkürzung LD ist übrigens umstritten. Heute wird sie meist von den Produktionsstandorten Linz und Donawitz abgeleitet, an denen das Verfahren zur Produktionsreife gebracht wurde.
Das Verfahren war technisch revolutionär. Beim LD-Verfahren wird ein basisch ausgekleideter Konverter, der so genannte LD-Konverter, mit flüssigem Roheisen, einem Kühlmittel (Schrott oder Eisenschwamm, insgesamt ca. 20 %) und Kalk oder Dolomit als Schlackenbildner beschickt. Der Vorteil: Das Verfahren war schneller, günstiger und lieferte besseren Stahl als alle bisherigen Methoden.
Die moderne Stahlindustrie – Zwischen Tradition und Innovation
Die Stahlkrise der 1970er und 1980er Jahre brachte große Umwälzungen. Nach dem Ende des Zweiten Weltkriegs hatte es in vielen Industrieländern einen langanhaltenden Wirtschaftsaufschwung (Wirtschaftswunder), einen Bauboom und einen Babyboom gegeben; diese Phase endete um 1970. Während der ersten Ölpreiskrise 1973/74 vervierfachte sich der Rohölpreis; während der Ölpreiskrise 1979/80 stieg der Ölpreis um über 100 %. In vielen Ländern gab es Inflation und Stagnation oder Rezession (siehe auch Stagflation, Eurosklerose). Die gestiegenen Energiekosten bereiteten der Stahlindustrie Probleme.
Die Weltwirtschaftskrise von 1973 schließlich bringt das Wachstum der Stahlproduktion praktisch zum Stillstand, von dem sie sich bis heute nicht mehr erholt hat. In den westlichen Industrienationen schließen zahlreiche Stahlwerke. Zwar wächst im Fernen Osten wieder die Nachfrage nach Stahl, allerdings steht auch dort die Entwicklung nicht still, und viele Länder stellen inzwischen selbst Stahl her.
Heute stehen neue Themen im Vordergrund. In Deutschland arbeiten ca. 85.000 Menschen in Stahlunternehmen. Die Industrie muss sich mit Umweltschutz und Nachhaltigkeit auseinandersetzen. Die Forschung konzentriert sich auf die Entwicklung kohlenstoffarmer Produktionsmethoden, wie z.B. die Verwendung von Wasserstoff anstelle von Koks. Einige Experten halten solche Innovationen für notwendig, um die künftige Stahlnachfrage mit den Anforderungen des Klimaschutzes in Einklang zu bringen. Auch die Wiederverwendung und das Recycling von Stahl sind entscheidende Schritte in Richtung Nachhaltigkeit. Stahl ist zu 100 % recyclingfähig, und die Integration von Prinzipien der Kreislaufwirtschaft könnte die Umweltauswirkungen der Branche erheblich reduzieren.
Was macht Stahl so besonders?
Stahl ist im Grunde veredeltes Eisen. Stahl besteht aus Eisen, einem im Grunde relativ weichen Metall, das durch Zusatz von nur zwei Prozent Kohlenstoff gehärtet wird. Erst durch verschiedene Bearbeitungsverfahren wie Schmelzen, Frischen, Veredeln und Abkühlen sowie durch Legierungszusätze wie Nickel, Chrom, Wolfram, Molybdän, Titan und Vanadium erhält der Stahl seine vielen verschiedenen Eigenschaften.
Die Vielfalt ist beeindruckend. Heutzutage gibt es weltweit mehr als 2500 genormte Sorten Stahl, alle davon überwiegend aus Roheisen. Stahl kann glänzend und extrem hart sein wie in Bohrköpfen, rauh und grob wie bei Trägern oder so beschaffen sein, daß er Korrosion und Oxidation widersteht wie es für Brückenseile erforderlich ist.
Ein Material prägt unsere Welt
Stahl ist heute überall. Heute findet man Stahl überall in Klingen, im Fahrgestell von Flugzeugen, in Operationsbestecken, Brücken, Wolkenkratzern und Autos. Die moderne Welt wäre ohne ihn undenkbar. Von der Büroklammer bis zum Containerschiff, vom Skalpell bis zur Turbine – Stahl macht unser modernes Leben erst möglich.
Die Geschichte des Stahls ist noch lange nicht zu Ende. Neue Legierungen, bessere Produktionsverfahren und umweltfreundliche Technologien werden entwickelt. Was einst als „himmlisches Metall“ aus Meteoriten begann, ist heute ein High-Tech-Werkstoff, der ständig weiterentwickelt wird. Die nächsten Kapitel dieser faszinierenden Geschichte werden gerade geschrieben – in Forschungslaboren, Stahlwerken und Universitäten auf der ganzen Welt.
Quellen:
Evolution SKF – Eine Welt aus Stahl
Planet Wissen – Werkstoffe: Stahl
Forum OÖ Geschichte – Das LD-Verfahren
ERIH – Europäische Route der Industriekultur: Eisen und Stahl
