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Junge Forschung

„Smarties und Nüsse“ im Stahl

„Den wenigsten ist bewusst, dass unser Alltag ohne Stahl völlig anders aussehen würde“, sagt Susanne Michelic.
„Den wenigsten ist bewusst, dass unser Alltag ohne Stahl völlig anders aussehen würde“, sagt Susanne Michelic.(c) Helmut Lunghammer
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Nicht metallische Partikel mindern die Qualität der aus Stahl hergestellten Produkte. Susanne Michelic erforscht, wie man seinen Reinheitsgrad verbessern kann.

„Stahl als Forschungsobjekt wird nie langweilig“, versichert Susanne Michelic. „Immerhin gibt es mehr als 3500 Stahlsorten für unterschiedlichste Anwendungen, dementsprechend vielfältig sind die Herausforderungen.“ Die 38-Jährige ist assoziierte Professorin am Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie an der Montanuni Leoben und Leiterin des hier am Mittwoch neu eröffneten Christian-Doppler-Labors (CD) für Einschlussmetallurgie in der modernen Stahlherstellung.

In Laboren der CD-Forschungsgesellschaft kooperieren anwendungsorientierte Grundlagenforscher mit Industriepartnern. In diesem Fall sind es drei Unternehmen des Voestalpine-Konzerns, die das Labor gemeinsam mit der öffentlichen Hand finanzieren. Während der auf sieben Jahre angesetzten Laufzeit wird sich Michelic auf zukunftsweisende Entwicklungen in der Stahlproduktion mit Blick auf Klimaschutz, Ressourcenschonung und Digitalisierung fokussieren. Ausgangspunkt ist dabei ihre Spezialisierung, der Reinheitsgrad von Stahl.

 

So verschieden wie Schokoladefüllungen

„Bei der Herstellung lässt es sich nicht ganz vermeiden, dass sich Partikel bilden“, erklärt sie. „In der Fachsprache nennt man diese nicht metallische Einschlüsse.“ Sie seien so verschiedenartig wie Schokoladefüllungen. „Da gibt es ja auch alles Mögliche, von fein verteilten bunten Smarties bis hin zu ganzen Haselnüssen.“ Nur dass sie beim Stahl eben mikroskopisch klein seien, sprich im Mikrometerbereich. Und deutlich weniger willkommen, denn sie beeinträchtigen seine Qualität und Lebensdauer. „Wir möchten das Verhalten solcher Einschlüsse verstehen, um sie gezielt beeinflussen zu können.“ Dazu stellt ihre Arbeitsgruppe in Hochtemperaturexperimenten bei 1600 °C nach, wie sie sich im Verlauf des Produktionsprozesses entwickeln, analysiert aber auch Proben kleinster Strukturen unter dem Rasterelektronenmikroskop. „In einem Stahlwerk haben wir es mit mehr als 100 Tonnen flüssigen Stahls zu tun. Das Faszinierende ist, dass es zwischen dieser Größenordnung und der mikroskopischen Welt einen erkennbaren Zusammenhang gibt“, schildertMichelic.

Ihre Entscheidung für ein ingenieurwissenschaftliches Studium sei ein glücklicher Zufall gewesen, erzählt die Obersteirerin. „Ich war eigentlich an einem humanistischen Gymnasium und an Sprachen interessiert. Aber bei einem Infotag der Montanuni haben Metallurgie-Studierende ihr Fach so begeistert vorgestellt, dass ich mir dachte: Das mache ich!“ Heute ist es ihr selbst ein Anliegen, Jugendliche darüber zu informieren. „Ich möchte besonders Mädchen ermutigen, denn es gibt keinen Grund, warum sie sich das nicht zutrauen sollten.“ Sechs Monate Praxis in der deutschen Stahlindustrie während der Postdoc-Zeit haben Michelics Laufbahn geprägt. „Jeden Tag im Stahlwerk zu sein war eine tolle und lehrreiche Erfahrung.“ Danach habilitierte sie sich. „Den wenigsten ist bewusst, dass unser Alltag ohne Stahl völlig anders aussehen würde“, unterstreicht die Metallurgin. „Dabei beträgt der jährliche Pro-Kopf-Stahlverbrauch hierzulande rund 400 Kilo.“ Ob Türbeschlag, Eisenbahnschiene oder elektrische Zahnbürste, er sei in unzähligen Dingen enthalten.

In den kommenden Projekten wird Michelic neue Methoden einsetzen. Etwa – zusammen mit dem Lehrstuhl für Allgemeine und Analytische Chemie der Montanuni – die in der Metallurgie noch wenig erprobte Isotopenanalytik zum Aufspüren der Einschlüsse im Herstellungsprozess. Oder das Verknüpfen der klassischen Rasterelektronenmikroskop-Analyse mit KI-getriebener, auf Bilddaten basierender Modellierung, um die Partikel rascher charakterisieren zu können. „Wichtig ist uns auch die Senkung der CO2-Emissionen“, so die Forscherin. „Die Rohstahlherstellung mit Wasserstoff ist hier eine vielversprechende Option, wird aber auch Auswirkungen auf nachfolgende Prozesse und damit den Reinheitsgrad haben.“

Als Mutter zweier kleiner Töchter bleibt Michelic neben dem Full-Time-Job wenig Zeit für Hobbys. „Die Familie hat Vorrang“, sagt sie. „Momentan freue ich mich zum Beispiel schon auf das gemeinsame vorweihnachtliche Keksebacken.“

ZUR PERSON

Susanne Michelic (38) hat an der Montanuni Leoben Metallurgie studiert, 2011 mit Auszeichnung promoviert und sich 2018 – nach Praxiserfahrung in der Industrie – habilitiert. Seitdem ist sie assoziierte Professorin am Lehrstuhl für Eisen- und Stahlmetallurgie. Zudem leitet sie das kürzlich an der Montanuni gegründete CD-Labor für Einschlussmetallurgie in der modernen Stahlherstellung.

Alle Beiträge unter: www.diepresse.com/jungeforschung

("Die Presse", Print-Ausgabe, 20.11.2021)