MATERIALEN STAAL Roy Kamerling, M1BM1N 12-11-2013

Inhoudsopgave 1.1 De vervaardiging van het ijzer (ruwijzer) 1.2 De vervaardiging van staal 1.3 Het vervaardigen van staalproducten 1.4 Staalkwaliteiten 1.5 Eigenschappen van staal 1.6 De corrosie van staal Roy Kamerling, M1BM1N 12-11-2013

1.1 De vervaardiging van het ijzer (ruwijzer) De vervaardiging van staal kan worden gesplitst in twee industriele processen, namelijk: De productie van ijzer (ruwijzer) uit ijzererts in een hoogoven. Het omzetten van het ruwijzer in staal in een staalfabriek. Voor ijzer heb je nodig: IJzererts Brandstof Toeslagmateriaal Roy Kamerling, M1BM1N 12-11-2013

De productie van ijzer in een hoogoven. De vervaardiging van het ijzer (ruwijzer) geschiedt in hoogovens via een continu proces. Daarvoor zijn nodig een ijzererts, een brandstof en een toeslag. Roy Kamerling, M1BM1N 12-11-2013

Het omzetten van het ruwijzer in staal. Toevoer van ijzererts, cokes en toeslagstoffen door middel van een vulwagen. De verbrandingslucht wordt verhit in een luchtverhitter en bereikt via de blaasmonden het inwendige van de oven. Elke hoogoven heeft minstens twee luchtverhitters; telkens wordt een daarvan heet gestookt met behulp van hoogovengas, een bijproduct van het hoogovenproces. Roy Kamerling, M1BM1N 12-11-2013

1.2 De vervaardiging van staal Een groot deel van het ruwijzer wordt in de staalfabriek omgezet in staal. Daarbij wordt het koolstofgehalte van het ruwijzer sterk verlaagd. Staal is eigenlijk niets anders dan ijzer met een laag koolstofgehalte. In de staalwereld wordt ijzer met minder dan 1.9% koolstof staal genoemd. Roy Kamerling, M1BM1N 12-11-2013

De omzetting van ruwijzer in staal, waarbij het teveel aan koolstof verbrandt, kan als volgt geschieden: De convertor wordt geladen met vloeibaar ruwijzer, terwijl ook schroot tot een hoeveelheid van 25% kan worden toegevoegd. Zuivere zuurstof wordt op het bad geblazen waarbij het uiteinde van de zuurstofflans op ongeveer 0,75 meter boven het oppervlak van het bad blijft. De zuurstof verbindt zich met de koolstof en ontwijkt als een gas. Roy Kamerling, M1BM1N 12-11-2013

1.3 Het vervaardigen van staalproducten In de staalfabriek word het vloeibare staal bestemd voor de walserijen in blokvormen gegoten. De hete blokken worden in blokwalsen uitgewalst tot dikke plakken of vierkante staven. Dit zijn de voorproducten voor verdere walsbewerkingen. Roy Kamerling, M1BM1N 12-11-2013

uit de convertor wordt het staal afgetapt in een gietpan uit de convertor wordt het staal afgetapt in een gietpan. In de giethal wordt het vloeibare staal daarna in gietijzeren blokvormen gegoten. Het staal stolt in de blokvormen en krimpt iets. De blokken zijn nog roodgloeiend en kunnen direct naar de walserij of worden heet opgeslagen. Een zo een blok weegt ongeveer 20 ton. Roy Kamerling, M1BM1N 12-11-2013

1.4 Staalkwaliteiten Bouwconstructies moeten in Nederland voldoen aan de TGB 1990 – Technische Grondslagen voor Bouwconstructies. Een betere uitwerking van de basis TGB is gegeven in een aparte TGB voor: aluminium, beton, grond, hout, staal en steen. Twee belangrijke normen waarnaar vooral in de TGB-Staalconstructies wordt verwezen zijn: NEN-EN 10025: Warmgewalste producten van ongelegeerd constructiestaal. NEN-EN 10113: Warmgewalste producten van lasbaar fijnkorrelig constructiestaal. (NEN = Nederlandse norm, EN = Europese norm) Roy Kamerling, M1BM1N 12-11-2013

1.5 Eigenschappen van staal Praktische materiaalconstanten Elasticiteitmodulus E = 210.000 N/mm²; Lineaire-uitzettingscoefficient a = 12x10-9/K; = 7850 kg/m volumieke massa (=dichtheid) p³ Roy Kamerling, M1BM1N 12-11-2013

De treksterkte wordt bepaald met de maximale trekkracht die een stalen staaf bij een beproeving kan weerstaan. De hoogte van de treksterkte geeft aan of een staalsoort sterk of minder sterk is. De treksterktecijfers voor de algemeen gebruikelijke constructiestaalsoorten S235 en S355 bedragen resp. 360…510 N/mm² en 510…680 N/mm². Deze waarden worden in de praktijk nooit gebruikt. Het zijn cijfers die de kwaliteit van de staalsoort aangeven. Bij staal is de treksterkte het belangrijkste. Roy Kamerling, M1BM1N 12-11-2013

Druk- en buigsterkte De druksterkte en buigsterkte van staal zijn ongeveer even groot als de treksterkte. Dit in tegenstelling tot brosse materialen als beton en baksteen waarvan de treksterktecijfers aanmerkelijk lager zijn dan de druksterkte. Roy Kamerling, M1BM1N 12-11-2013

De sterkte tegen vermoeiing Deze sterkte geeft de weerstand aan tegen breken bij wisselende belastingen, zoals windbelasting op staalconstructies, railvervoer over stalen bruggen. De sterkte kan bij normaal constructiestaal zelfs 25% lager worden. Hiermee wordt in constructieberekeningen rekening gehouden. Kruipsterkte Roy Kamerling, M1BM1N 12-11-2013

1.6 De corrosie van staal Roy Kamerling, M1BM1N 12-11-2013

Roy Kamerling, M1BM1N 12-11-2013