Bewährte Öfen, neuer Brennstoff
29. September 2026 | Lesedauer: 8 Minuten
Sind die vorhandenen Industrieöfen im Mannesmannröhren-Werk in Zeithain fit für den Wasserstoff-Einsatz? Eine aktuelle Studie liefert klare Antworten.
Als Beschäftigte der Mannesmannröhren-Werk GmbH vor einigen Monaten ins Deutsche Brennstoffinstitut (DBI) – Gastechnologisches Institut in Freiberg reisten, hatten sie strategisch wichtige Fragen im Gepäck: Können wir unsere CO2-Emissionen reduzieren, ohne die bestehenden Produktionsanlagen verschrotten zu müssen? Lassen sich unsere bestehenden Wärmebehandlungsöfen in Zeithain auch mit Wasserstoff statt mit Erdgas betreiben? Taugen unsere Anlagen für die Transformation? Mit diesen Fragen sollte sich das Institut in einer Studie eingehend auseinandersetzen. Die Antwort der Wissenschaft lässt sich kurz zusammenfassen: Die Öfen sind wasserstofftauglich. Und diese Erkenntnis ist umso überraschender, wenn man weiß, dass ein großer Teil der Öfen aus dem Jahr 1979 stammt. Dank regelmäßiger Wartung und Modernisierung hat das Werk sie über die Jahrzehnte auf Nachhaltigkeit getrimmt und für die grüne Transformation gestählt.
Aber warum ließ das Rohrwerk jetzt seine Öfen auf Wasserstofftauglichkeit prüfen? Zeithain will gerüstet sein für den Anschluss an das Wasserstoff-Kernnetz – unabhängig davon, ob dieser Anschluss wie geplant 2029 steht oder sich – wie zuletzt befürchtet – doch noch um einige Jahre verzögert. Auch die Aussicht auf einen Pilot-Elektrolyseur in unmittelbarer Nähe zum Werk bestärkte die Verantwortlichen darin, sich mit Unterstützung der Wissenschaft intensiv mit dem Thema Wasserstoff auseinanderzusetzen.
„Wir wollen technologische Entwicklungen aktiv begleiten und rechtzeitig die richtigen Entscheidungen für die Zukunft unseres Standorts treffen“, begründet Michél Ifland, Managing Director der Mannesmannröhren Werk GmbH in Zeithain, das Engagement seines Unternehmens.
Dekarbonisierung endet nicht beim Hochofen
Zeithain stellt keinen Stahl her, Zeithain schmilzt nichts. Der Standort bekommt Röhrenrund, sogenanntes Halbzeug, als Vormaterial geliefert. Die Mitarbeitenden in Sachsen erwärmen den Stahl, walzen ihn und fertigen daraus nahtlose Stahlrohre mit kleinen Durchmessern. Anschließend verarbeiten die Kaltziehereien der Mannesmann Precision Tubes-Gruppe diese zu Präzisionsrohren, etwa für Antriebe in der Automobilindustrie. Fünf große Industrieofentypen halten in Zeithain den Verarbeitungsprozess in Gang.
Bislang verbrennen sie Erdgas, um den Stahl zu erwärmen. Damit verursachen sie rund 21.000 Tonnen CO2 im Jahr 2025. Gemessen an den 9,364 Millionen Tonnen CO2-Äquivalenten, die der Konzern 2025 als direkte Treibhausgasemissionen im Scope 1 ausweist, wirkt das vernachlässigbar. Aber in Zeithain sieht man darin keinen Grund, sich zurückzulehnen. „Wer beim Stichwort Stahl nur an die Transformation der Hochöfen denkt, springt zu kurz“, sagt Jens Imhof, Energy and Environmental Management Officer. „Bei der Dekarbonisierung der Industrie dürfen wir nicht ausschließlich an die Stahlerzeugung denken, wir müssen auch den CO2-Ausstoß der Weiterverarbeitung im Blick behalten.“ Heißt: Große Transformationsprogramme wie SALCOS® stehen zwar sehr im Fokus, dort hört aber das Engagement nicht auf. Alle Gesellschaften des Konzerns müssen ihren Beitrag leisten, um sukzessive jeden Prozessschritt zu dekarbonisieren. „In Zeithain stellen wir uns dieser Verantwortung: Wir tragen die Strategie der Salzgitter AG mit.“
Vom Stahlblock zum fertigen Rohr: 5 Öfen im Einsatz
In Zeithain sind fünf Ofentypen im Einsatz, um nahtlose, warmgefertigte Stahlrohre herzustellen.
- Der Drehherdofen macht aus einem kalten Stahlblock einen gleichmäßig heißen, plastisch verformbaren Ausgangskörper, dazu erhitzt er ihn auf 1.300 Grad. Der Name des Ofens leitet sich vom rotierenden Ring- oder Tellerherd ab. Die Blöcke bewegen sich dadurch kontinuierlich durch verschiedene Temperaturzonen – etwa Vorwärmen, Aufheizen und Durchwärmen.
- Der Hubbalkenofen, ein Wiedererwärmungsofen, bringt das Rohrhalbzeug für den nächsten Umformschritt auf die richtige Temperatur.
Drehherdofen und Hubbalkenofen sind die beiden Ofentypen, die am meisten Energie verbrauchen. Zwei weitere Öfen erwärmen nicht den Stahl selbst, sondern die Werkzeuge.
- Der Dornstangenvorwärmofen erhitzt die Dornstangen, die für die Herstellung der Luppen gebraucht werden. Die Dornstange steckt im Inneren des Rohrs und bestimmt den Innendurchmesser und die Wandstärke des Rohrs während des Walzens. Um Risse im Rohr zu vermeiden, muss das Werkzeug erwärmt werden.
- Der Dornstangenstabilisierungsofen sorgt dafür, dass sich die Dornstangen homogen erwärmen und nicht verbiegen. So lassen sich Gefügefehler beim späteren Walzen verhindern. Die Stabilisierung ist ein kritischer Prozessschritt, weil die Stangen teilweise sehr lang und schweren thermomechanischen Belastungen ausgesetzt sind.
Ein weiterer Ofen dient der Wärmebehandlung der Rohre. Das betrifft in Zeithain vor allem jene Rohre, die nicht in den Ziehereien des Konzerns zur Weiterverarbeitung landen, sondern direkt an den Kunden gehen.
- Der Durchlaufglühofen beseitigt durch gezieltes Glühen die Spannungen, die beim warmen Umformen entstehen. Der Ofen verfeinert zudem die Korngröße des Stahls und sorgt für ein gleichmäßiges metallurgisches Gefüge über die gesamte Rohrlänge.
Ein Werk mit zwei Optionen: Wasserstoff und Strom
Zu dieser Verantwortung gehört auch, dass das Werk technologieoffen an die Transformation herangeht. Denn die Wasserstoffroute ist nur eine Option auf dem Weg hin zu CO2-reduzierten Stahlprodukten. Für jeden der Öfen kommen theoretisch verschiedene alternative Energietypen infrage – Wasserstoff und Elektrifizierung, etwa als Induktion. „Studien wie die mit dem DBI Freiberg helfen uns, die ökologisch sinnvollsten und wirtschaftlich effizientesten Strategien zu entwickeln“, sagt Michél Ifland. Drei Öfen kamen für die Wasserstoffstudie in die engere Wahl, ein vierter wird parallel dazu auf sein Elektrifizierungspotenzial untersucht.
Wie verbrennt Wasserstoff im Vergleich zu Erdgas?
Warum aber müssen Anlagen detailliert geprüft werden, wenn sie von Erdgas auf Wasserstoff wechseln sollen? Gas ist nicht gleich Gas. Wasserstoff ist das leichteste Element und brennt daher anders als Erdgas. Bei seiner Verbrennung entsteht deutlich mehr Wasserdampf im Abgas. Und weil die Wasserstoffmoleküle leichter durch kleinste Undichtigkeiten entweichen könnten, muss genau überprüft werden, ob Dichtungen, Ventile und Leitungen auch unter diesen Bedingungen dicht bleiben.
Auf den Wasserstoff-Prüfstand kamen in Freiberg die Drehherdöfen, die Dornstangenvorwärmöfen und die Durchlauföfen. Sie übernehmen im Werk unterschiedliche Aufgaben – vom Vorwärmen bis zum finalen Glühen der Rohre.
Dreiteiliger Untersuchungsaufbau
Die Spezialisten in Freiberg entwickelten einen Test in drei Stufen:
Beim Infrastrukturcheck prüften sie alle Bauteile, die mit dem Gas in Berührung kommen – von Leitungen über Dichtungen bis zu den Sicherheitsventilen und identifizierten notwendige Anpassungen an den Elementen für Gasversorgung, Regelungs- und Sicherheitstechnik.
Im Erwärmungsversuch erhitzten die Prüfer im Technikum in Freiberg eine Stahlprobe sowohl mit Erdgas als auch mit Wasserstoff auf 1.300 °C – das entspricht der Temperatur, die im Produktionsprozess gebraucht wird. Das Augenmerk lag hier darauf, ob sich die Temperaturführung und die Materialeigenschaften verändern und welchen Einfluss Wasserstoff auf die Erwärmung hat.
Im Brennertest betrieben sie dann einen echten Brenner aus dem Durchlaufglühofen mit unterschiedlichen Mischungsverhältnissen aus Erdgas und Wasserstoff – die Mischung variierte dabei von Null bis 100 % Wasserstoffanteil. Mit diesem Praxistest haben die Forscher unter kontrollierten Bedingungen überprüft, ob ein in Zeithain verwendeter Brennertyp tatsächlich wasserstofftauglich ist.
Wasserstoffversprödung: keine Spur im Erwärmungsversuch
„Das für uns wichtigste Ergebnis lautet, dass die Qualität des Stahls identisch bleibt, egal, ob wir ihn mit Erdgas oder Wasserstoff erhitzen“, freut sich Imhof, der die Versuchsanordnungen vor Ort mit Spannung verfolgte. Der Stahl zeigte keine Unterschiede bei Härte oder Gefüge. Die Sorge, dass es zu einer Versprödung kommen könnte, weil Wasserstoffmoleküle in die Stahloberfläche eindringen und beim Abkühlen als Fremdstoff zurückbleiben, erwies sich als unbegründet. „Dies kann insbesondere dann auftreten, wenn der Werkstoff in einer wasserstoffreichen Atmosphäre hohem Druck oder großen Druckwechseln ausgesetzt ist und gleichzeitig hohe Temperaturen herrschen“, sag Imhof. „In unseren Erwärmungsprozessen spielt dies, wie wir nachweisen konnten, aber keine Rolle.“
Das ist eine entscheidende Erkenntnis: Denn die wasserstoffinduzierte Versprödung ist gefürchtet, weil sie dazu führen kann, dass Metalle ihre Zähigkeit verlieren, wenn sich atomare Wasserstoffteilchen in die Gitterstruktur des jeweiligen Metalls einlagern. Unter mechanischer Belastung können plötzliche Sprödbrüche die Folge sein. „Die Forschungsergebnisse zeigen aber, dass es keine Abstriche bei der Qualität des Stahls gibt.“
Wie bestehende Öfen wasserstofftauglich werden
Damit können die eigentlichen Produktionsprozesse unverändert bleiben. Ganz ohne Anpassungen geht es allerdings nicht, wenn künftig Wasserstoff Erdgas ersetzt: Bestehende Brenner erkennen an der elektrischen Leitfähigkeit der Flamme, ob sie brennt. Eine Wasserstoffflamme brennt aber anders und liefert dieses Signal schwächer – daher muss die Überwachung angepasst werden. Zudem kann sich an kühleren Stellen im Ofen Kondenswasser bilden. „Aber das alles lässt sich mit technischen Lösungen in den Griff bekommen“, weiß Energiefachmann Imhof. Die nötigen Änderungen seien geringfügig. „Das ist das Ergebnis, das wir uns erhofft haben: Wir können unsere Öfen, unsere Anlagen weiter nutzen und müssen nicht neu bauen.“
Für die Zukunft gerüstet
Diesem Beleg stehen einige Unsicherheiten gegenüber. Noch ist nicht klar, wann der Anschluss an das Wasserstoff-Kernnetz kommt und wie sich der Wasserstoffpreis entwickeln wird. Ungewiss ist auch, ab wann ein im Bau befindliches Umspannwerk genügend Strom liefern wird, damit das Werk einen Teil der Öfen auf Induktion „umschalten“ kann. Sicher sei, so Imhof, dass schon jetzt Kunden nach CO2-reduziertem Stahl fragen und rät dazu, rechtzeitig alle Möglichkeiten auszuloten, alle gangbaren Routen auf ihre technische Machbarkeit, ihre ökologischen Folgen und ihre wirtschaftliche Effizienz zu überprüfen. Auf diese Weise könne man sich für künftige Entwicklungen rüsten. In Zeithain haben sie die Zukunft schon mal getestet. Jetzt muss nur noch die Infrastruktur nachziehen.
Ähnliche Beiträge entdecken
H2-Liefervertrag: Verhandlungen im Neuland
10.000 Tonnen grüner Wasserstoff pro Jahr: Was nach Abschluss eines standardisierten Lieferabkommens klingt, war Pionierarbeit zwischen der Salzgitter AG und ihrem Partner EWE. Wie man einen Vertrag ohne Vorlage aushandelt – und was er für die Stahlbranche bedeutet.
Beitrag lesen
Das unsichtbare Netz der Energiewende
Ein bedeutender Teil der industriellen Transformation Deutschlands geschieht unterirdisch: Der Um-, Aus- und Neubau der Rohrleitungsnetze für Wärme, Wasser und Wasserstoff ist die größte und vermutlich diffuseste Baustelle des Landes. Eine Herkulesaufgabe, für die Stahlrohre das technologische Fundament bilden.
Beitrag lesenDie Adresse für diesen Artikel wurde in Ihrer Zwischenablage gespeichert.