Industrie Lexikon

Thomas-Verfahren

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


Verfahrensweise
Beim Thomas-Verfahren (auch "basisches Windfrischverfahren" genannt) handelte es sich um ein so genanntes Blas- oder Windfrischverfahren, bei dem durch Bodendüsen des Konverters ("Thomas-Birne") 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 "Thomas-Birne" war mit einer basisch wirkenden Dolomitstein- oder Dolomit- Teer-Mischung ausgemauert und eignete sich vor allem für das Schmelzen von phosphorreichen Eisenerzen.

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 zur Fertigung von Schienen, Profileisen und Blechen. Fast alle Stahlkonstruktionen der 1950er und 1960er sind aus diesem Stahl gebaut.


Nachteile des Verfahrens
Das Windfrischen hatte den großen metallurgischen Nachteil, dass zwangsläufig große Mengen an Stickstoff (Luft besteht zu etwa 78% aus Stickstoff) und Wasserstoff im Stahl gelöst wurden. Außerdem wurden vielfach phosphorreiche Eisenerze im Thomaskonverter gefrischt. Phosphor ist einer der gefährlichsten Stahlbegleiter. Er setzt die Zähigkeit, insbesondere die bei tiefen Temperaturen, stark herab. Stickstoff bildet im Stahl mit Eisen und anderen Legierungselementen harte, spröde Nitride, die ebenfalls den Stahl weniger zäh machen. Außerdem kommt es im Laufe der Jahre zu einer zusätzlichen Stickstoffversprödung im Stahl. Thomasstähle sind sehr schlecht schweißbar. Durch den relativ hohen Wasser- stoffgehalt kommt es sehr leicht zu den gefürchteten Kaltrissen. Bei Schweiß- arbeiten an alten Stahlkonstruktionen ist deshalb höchste Vorsicht geboten. Wenn überhaupt sollten sie nur mit Zusatzwerkstoffen hoher Zähigkeit geschweißt werden. Gegebenfalls ist ein Sachverständiger hinzuzuziehen.

Mitte der sechziger Jahre wurde in der Bundesrepublik Deutschland, seit Anfang der achtziger Jahre in den meisten Ländern, die Produktion von Thomasstahl eingestellt.

Das Thomasverfahren wurde durch das Linz-Donawitz-Verfahren abgelöst.

In die Kritik geriet Thomasstahl 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. 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.

Quelle: Wikipedia