Grobbleche sicher verarbeiten

Stahlverarbeiter brauchen verlässliche Angaben zum Lieferzustand von Stahlprodukten. Am Beispiel von Dillinger wird aufgezeigt, wie durch moderne Berechnungsverfahren und Prüfungen sichergestellt wird, dass das, was draufsteht, auch zutrifft.

29. Juli 2019
Grobbleche sicher verarbeiten
Das Walzgerüst walzt homogene Bleche dank hoher Dickenreduktion und Verformung im Blechkern. (Bild: Dillinger)

Der Lieferzustand von Stahlprodukten beschreibt die Walz- und Wärmebehandlung des Stahlprodukts. Der Verarbeiter kann daraus auf die Verarbeitungseigenschaften schließen.

AR, wie gewalzt (Englisch: as rolled), ist nach EN 10025–2 ein Lieferzustand ohne jegliche besondere Walz- und/oder Wärmebehandlungsbedingungen. Der Hersteller gewährleistet, dass das Stahlprodukt bei Auslieferung die Normeigenschaften erfüllt. Der Hersteller übernimmt dagegen keinerlei Gewähr für Eigenschaften nach einem Normalglühen oder nach irgendeiner Behandlung im Austenitgebiet beim Verarbeiter. Der Verarbeiter ist in diesem Falle im Risiko.

+N beschreibt ein klassisches Normalisieren beim Hersteller zur Einstellung eines feinkörnigen Gefüges. +N kann auch ein normalisierendes Walzen beschreiben. EN 10025–2 definiert NE-Walzen als ein Walzverfahren mit einer Endumformung in einem bestimmten Temperaturbereich, das zu einem Werkstoffzustand führt, der dem nach einem Normalglühen (N) gleichwertig ist, so dass die Sollwerte der mechanischen Eigenschaften auch nach einem zusätzlichen Normalglühen eingehalten werden. Der Hersteller gewährleistet mit N, dass die Eigenschaften nach einem Normalglühen oder nach einer Behandlung im Austenitgebiet beim Verarbeiter noch den Normanforderungen entsprechen. Beim NE-Walzen wird mit niedrigen, kontrollierten Endwalztemperaturen ähnlich dem TM-Prozess gewalzt. Durch ein angepasstes Werkstoffdesign, das auf Modellrechnungen basiert, und durch Prüfungen an nachträglich normalisiertem Material kann und muss der Hersteller sicherstellen, dass auch bei NE-gewalzten Blechen ein Normalglühen die Eigenschaften nicht beeinflusst.

EN 10025–2:2004 sieht für Grobbleche, die üblicherweise auf Quartowalzgerüsten hergestellt werden, nur die Lieferzustände +AR und +N vor. Ein thermomechanisch gewalztes Grobblech ist nicht definiert. In diesem Teil der Norm ist dieser Lieferzustand nur für Langerzeugnisse und kontinuierlich gewalzte Flacherzeugnisse geregelt. Gütebezeichnungen wie S355J2+M sind nach dieser Norm somit für Grobbleche nicht vorgesehen und damit nicht normkonform.

Baustähle im thermomechanisch gewalzten Lieferzustand (M) sind in Teil 4 von EN 10025 und Baustähle im vergüteten Lieferzustand (QT oder Q+A) im Teil 6 von EN 10025 geregelt.

Für den Verarbeiter ist bei diesen Stählen der Lieferzustand klar ersichtlich und er weiß, dass Wärmebehandlungen wie Normalglühen oder ein Warmumformen bei Temperaturen höher als der AC3-Punkt (bei normalen Baustählen beträgt dieser 850 Grad Celsius) die Werkstoffeigenschaften beeinträchtigen. Wärmebehandlungen wie Spannungsarmglühen Temperaturen von maximal 580 Grad Ceslius oder Flammrichten mit üblichen Temperaturen sind dagegen auch bei TM-Stählen ohne unzulässige Beeinträchtigung der Eigenschaften möglich. Bei vergüteten Stählen muss nach Rücksprache mit dem Hersteller die Glühtemperatur ausreichend weit unter der Anlasstemperatur liegen. Meistens ist ein Spannungsarmglühen bis 580 Grad Celius möglich.

Sicherstellung der Normanforderungen

Das komplexe Design eines Grobblechs umfasst die Vorgaben zur chemischen Zusammensetzung, zu Prozessparametern im Stahlwerk sowie zum Stichplan im Walzprozess und zur Wärmebehandlung. Bei Dillinger basieren diese Designvorgaben auf langjähriger Erfahrung und auf Prognose-Modellen wie neuronalen Netzen. Diese lernenden Systeme sind vom Aufbauprinzip dem menschlichen Nervensystem nachempfunden. Verschiedenste Eingabeinformationen werden verknüpft und das Netz wichtet diese Informationen, um zutreffende Ausgabeinformationen zu berechnen. So können solche Netze mit verschiedensten Produktionsparametern und Ergebnissen von Abnahmeprüfungen trainiert werden. Nach einer Lernphase kann das Netz dann für gewisse Prozessparameter eine zutreffende Vorhersage der Eigenschaften ausgeben.

Diese Modelle werden basierend auf gesammelten Prozessdaten und Daten der in Normen geforderten und zusätzlichen internen qualitätssichernden Prüfungen entwickelt, laufend überprüft und angepasst. Die Modelle erlauben somit die Einschätzung von Produktionsrisiken und werden auch dazu genutzt, um den Verarbeitern und Kunden zu helfen, wenn die Auswirkung von nicht spezifizierten Wärmebehandlungen eingeschätzt werden sollen.

Bei Dillinger liegen zum einen abgesicherte Modelle für Grobbleche vor, die nach dem Walzen klassisch, durch ein nachgelagertes Normalglühen normalisiert werden (N-Modell). Zum anderen liegen Modelle vor, mit denen die Effekte eines normalisierenden Ersatzwalzens (NE-Modell“) berechnet werden. In diesem zweiten Fall wird mit dem NE-Modell das Eigenschaftsprofil im Lieferzustand berechnet. Zusätzlich wird bei Dillinger neben dem NE-Modell immer noch mit dem N-Modell überprüft, dass auch nach einem Normalisieren beim Kunden die Normanforderungen eingehalten werden. So wird sichergestellt, dass die mit „N“ bezeichneten Bleche beim Verarbeiter auch ohne unzulässige Beeinträchtigung normalisiert werden können.

Zusammenfassung

Moderne Berechnungswerkzeuge erlauben es Herstellern von Grobblechen, genaue Vorhersagen der Eigenschaften zu treffen. EN 10025–2 definiert den Zustand +N klar und zum Schutz des Verarbeiters als einen Zustand, in dem ein Normalisieren die Eigenschaften nicht unzulässig beeinträchtigt. Darauf muss für den Verarbeiter Verlass sein. Bleche mit sehr niedrigen CEV können heute in großen Blechdicken zwar durch moderne Walzverfahren so hergestellt werden, dass im Lieferzustand die Eigenschaften erfüllt sind. Solche Bleche werden zum Beispiel als TM-Bleche mit hervorragenden Eigenschaften zum Schweißen gemäß EN 10025–4 vertrieben. Der Verbraucher kann seine Fertigung auf die Vorteile des TM-Stahls ausrichten, weiß aber auch, dass eine Wärmebehandlung oder Warmumformung im Austenitgebiet nicht ohne Eigenschaftsbeeinträchtigung möglich ist. Solch zur Erreichung hoher Festigkeiten kontrolliert gewalzte Bleche als S355J2+N zu vertreiben, ist nach Norm EN 10025–2 nicht zulässig und kann für den Verarbeiter ein Sicherheitsrisiko darstellen.

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