Halbzeuge aus Stahl
h-2c
Steg
h
r
tg
Flansch
c
b w1
ts d1 Flansch 1 2
Blockstraße Salzgitter AG, Warmwalzvorgang eines I-Profils Breiter I-Träger mit parallelen Flanschen, Reihe HE-B = IPB nach DIN 1025-2
Stahl ist ein warm und kalt formbarer Eisenwerkstoff mit einem Kohlenstoffgehalt unter 1,9 %. Er wird durch Walzen, Strangpressen oder Ziehen zu Halbzeugen weiterverarbeitet, deren Handelsform genormt ist. Warmformgebungsverfahren sind • Warmwalzen, • Schmieden, • Gießen und • Strangpressen. Die Warmumformung findet oberhalb der so genannten Rekristallisierungstemperatur statt, die Kaltverformung unterhalb. Zu den Kaltformgebungsarten zählen:
w1
Ziehen Tiefziehen Kaltverdrillen Kaltbiegen Kaltpressen Kaltwalzen
(Spanndrähte) (Bleche für Trapezprofile) (Betonstahl) (Spann-Bewehrungsstäbe) (Köpfe auf Spanndrähten) (Profile)
Der Oberbegriff Halbzeug steht für vorgefertigte Rohmaterialien, die halbfertig sind (semi-finished materials), wie Bleche, Profile oder Rohre. Diese Halbzeuge stellen in der Metallverarbeitung die übliche Lieferform dar. Sie sind nicht auf Bestellung gefertigt und wesentliches Element für rationelle und kostengünstige Konstruktionen. Als Massenware vorgefertigt, müssen sie nur noch spezifisch bearbeitet oder veredelt werden. Die Stahlerzeugnisse sind in der EN 10079 beschrieben nach Form, Abmessung, Aussehen und Oberflächenzustand. Grob unterschieden werden: • Langerzeugnisse Warmgewalzte Profile, Hohlprofile (nahtlose und geschweißte Rohre), Kaltprofile, Draht (Walzdraht, gezogener Draht) • Flacherzeugnisse Breitflachstahl, Bleche und Bänder (warm- oder kaltgewalzt), profilierte Bleche
w3
2
1
Langerzeugnisse Beim Standguss wird der flüssige Stahl aus den Konvertern in Formen (Kokillen) zu Brammen oder Blöcken gegossen. Neuer ist das Stranggießen, ein kontinuierliches Verfahren, bei dem Rohlinge in gewünschter Länge entstehen: • Vorblöcke
> 130 mm2
• Knüppel
< 130 mm2
• Brammen
t > 40 mm
• Warm- und Kaltbänder • • • • • •
w2
Daraus werden auf Warmwalzstraßen die Profilerzeugnisse hergestellt. Dabei durchlaufen die glühenden Vorblöcke oder Brammen mehrere Walzgerüste, bis das Fertigprofil ausgewalzt ist. Profilerzeugnisse werden in gerader Form über die gesamte Länge geliefert, Walzdraht in Ringen. Es gibt über 70 000 verschiedene Walzstahlerzeugnisse. Die üblichsten Standardwalzprofile sind in Tabellen mit ihren Querschnittswerten aufgeführt und ihre Geometrien in EURO-, DIN- und Werksnormen der Hüttenwerke festgelegt. Sonderprofile können zwar hergestellt werden, sind aber erst in großen Mengen wirtschaftlich. In Deutschland werden meist die genormten europäischen Profile verwendet. Es gibt aber auch Exportprofile für Übersee, sie sind nach internationalen Normen definiert. Tabellen über die Angabe der Mantelflächen in m2/m der verschiedenen Profile erleichtern die Ermittlung der Entrostungs- und Anstrichflächen für Beschichtungen. Angaben zur Profilabwicklung U in m2 dienen der Ermittlung des Profilfaktors U/A für Brandschutzberechnungen. Je kleiner das Verhältnis U/A ist, um so dünnere Verkleidungen reichen für die gleiche Brandwiderstandsklasse aus.
Der Stahlpreis errechnet sich über sein Gewicht. Die Gewichtsangaben sind ebenfalls tabellarisch den verschiedenen Profilen und Langerzeugnissen zugeordnet und Basis für die Abrechnung. Sie basieren auf der Dichte von 7,85 kg/dm3, die vom Formenausschuss für Eisen und Stahl verwendet wird (DIN 18335 und DIN 18360). Wirtschaftliches Konstruieren ist nur bei entsprechender Sachkenntnis möglich. Bei manchen Konstruktionen kann der hochwertige S355 (früher St 52) wirtschaftlicher sein, als der billigere S235 (früher St 37). Preisunterschiede gibt es auch zwischen den einzelnen Profilarten, nicht immer ist das leichteste Profil das billigste. Bei der Auswahl von Profilen muss neben Statik und Preis auch der Bearbeitungsaufwand in der Werkstatt und bei der Montage berücksichtigt werden. Å-Profil Am häufigsten verwendet werden Profile mit Å-Querschnitt (Doppel-T). Sie werden in einer Folge von Walzvorgängen durch paarweise senkrecht aufeinander stehende Walzen erzeugt. Charakteristisch ist die dabei entstehende Rundung in den Ecken zwischen Steg und Flansch. Die Profile werden in einer Richtung gewalzt, die Hauptfestigkeit liegt in Walzrichtung, quer dazu ist sie geringer. Die so hergestellten Profile haben zwar eine hohe Passgenauigkeit, sind aber durch den Produktionsprozess nicht gänzlich frei von Toleranzen. Die zulässigen Abweichungen sind in den Normen festgelegt und bei der Planung zu berücksichtigen. In die Kammer eines Å-Profils einzusetzende Elemente wie Blechsteifen sollten daher nicht als Lagerware produziert sondern im Einzelfall eingepasst werden. In der europäischen Doppel-T-Profilserie HE-B (normale Reihe) und IPE ist die Profilbezeichnung identisch mit der Trägerhöhe (weiter auf Seite 68). 65