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Bei der Herstellung von Baustahl wird die Form des Werkstoffs Stahl manipuliert, um verschiedene Produkte für unterschiedliche Zwecke herzustellen. In den meisten Anwendungsfällen werden bei der Herstellung von Baustahl mehrere Stahlteile verwendet, um verschiedene Endprodukte für die Montage von Gebäuden, Industrieanlagen und viele andere Anwendungsfälle herzustellen.
Die Geschichte der Metallverarbeitung
Die Metallverarbeitung als Ganzes wurde schon vor langer Zeit erfunden, nämlich in der Antike, als Kupfer durch die Kombination von Hitze und roher Gewalt verformt wurde, um alle möglichen nützlichen Gegenstände herzustellen. Einige Zeit später wurde Kupfer durch Bronze ersetzt, um Waffen, Rüstungen, Metallgeld usw. herzustellen.
Unmittelbar danach wurde das so genannte „Bronzezeitalter“ durch das „Eisenzeitalter“ abgelöst, in dem die Popularität von Eisenwerkzeugen gefeiert wurde. Zwar wurden Hochöfen bereits im 6. Jahrhundert v. Chr. erfunden, aber erst im Mittelalter wurden sie relativ populär. So waren Hochöfen in Europa weit verbreitet, um Gusseisen für Waffen, Werkzeuge und andere Geräte herzustellen.
Mit der zunehmenden Verstädterung in Europa und der industriellen Revolution gelang es, Gusseisen durch Stahl als in vielerlei Hinsicht besseres Material zu ersetzen.
Wie Baustahl hergestellt wird
Der Baustahl kann durch Erhitzen von Eisen und Hinzufügen bestimmter Zutaten hergestellt werden – das ist die Kurzversion dieses Prozesses. Die lange Version würde mehrere verschiedene Schritte umfassen – beginnend mit Roheisen als Hauptzutat.
Es ist ziemlich schwierig, reines Eisen in der Natur zu finden – die häufigste Kombination ist Eisen und Kohlenstoff. Bei diesem Prozess muss ein Teil des Kohlenstoffs entfernt werden, aber nicht der gesamte Kohlenstoff – das macht den gesamten Prozess etwas komplizierter, als er sein könnte.
Der erste Schritt dieses Prozesses sollte die Aufbereitung sein, bei der das Roheisenerz zerkleinert wird. Danach wird das betreffende Erz in einem der vielen Raffinationsverfahren sortiert. Der Zweck all dieser Verfahren ist mehr oder weniger derselbe – die besten Eisenqualitäten auszusortieren, wobei die übliche Qualitätsschwelle bei etwa 60 % liegt.
Der Hochofen wird dann mit dem sortierten Teil des Erzes beschickt (von oben), und die heiße Luft wird dann von unten in den Hochofen eingeblasen. Dadurch wird eine Reaktion in Gang gesetzt, bei der die Verunreinigungen des Eisens langsam entfernt werden und das reine Eisen im Inneren des Ofens nach unten wandert.
Während sich das geschmolzene Eisen zum Boden des Ofens bewegt, wird es abgezogen und weiter erhitzt, so dass verschiedene Stoffe zugesetzt werden können, die die Eigenschaften des Endmaterials verändern, wie z. B. Mangan.
Nach Abschluss des Prozesses wird der Stahl für die weitere Produktion in eine von vielen Formen gebracht, wobei die gängigsten Stahlformen Bleche, Kanäle, Winkel, Träger und Hohlstahlrohre sind.
Es gibt verschiedene Konfigurationen von Stahl als Legierung, aber in den meisten Fällen ist er relativ ähnlich – die beiden Hauptbestandteile sind Kohlenstoff und Eisen. Der relative Anteil an Kohlenstoff bestimmt die Flexibilität und Festigkeit des Endmaterials – mehr Kohlenstoff bedeutet geringere Flexibilität, aber höhere Festigkeit und umgekehrt.
Dieses Verhältnis ist wichtig für die künftige Verwendung der betreffenden Stahllegierung, wobei die Ausgewogenheit die höchste Priorität hat. Wenn beispielsweise der Kohlenstoffgehalt niedrig ist, ist das betreffende Material leichter zu schweißen, aber insgesamt schwieriger zu bearbeiten.
Zu den zusätzlichen Stoffen, die der Legierung zugesetzt werden können, gehört vor allem Mangan, das zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit des Materials verwendet wird, damit es sich beim Walzen leichter verformen lässt, ohne zu splittern oder zu reißen.
Herstellung von Baustahl – Vorteile
Es gibt zwar Fälle, in denen die Einbeziehung von Baustahl in bestimmte Projekte eine komplizierte Aufgabe ist, aber es gibt auch viele Vorteile, die die Herstellung von Baustahl in vielen verschiedenen Bereichen bieten kann. Hier sind einige Beispiele für diese Vorteile:
- Vorfabrikation. Der Arbeitsaufwand auf der Baustelle verringert sich bei Baustahl erheblich, da Stahlkonstruktionen im Baubereich häufig vorgefertigt werden, wodurch sich der Zeitaufwand für die Montage nach der Lieferung verringert.
- Bildmaterial. Stahl bietet auch rein optisch einen guten Kontrast. Eines der offensichtlichsten Beispiele hierfür ist das Baugewerbe – Stahl hebt sich im Vergleich zu Beton oder einem anderen Material deutlich ab.
- Leistung. Baustahl ist viel haltbarer als viele andere Metalle und wiegt dabei ein Vielfaches weniger.
- Preis. Im Vergleich zu ähnlichen Optionen in demselben Bereich ist Stahl auch billiger und bietet für eine Reihe von Branchen einen höheren Wert.
- Langlebigkeit. Stahl als Konstruktionswerkstoff ist zudem weitaus langlebiger und erfordert im Vergleich dazu weniger Wartung – auch wenn er nach wie vor seine Schwächen hat, wie etwa Korrosion und eine relativ geringe Widerstandsfähigkeit gegenüber großer Hitze insgesamt.
- Verformbarkeit. Da sich die Schweißtechniken ständig weiterentwickeln und der Stahl selbst recht formbar ist, ist es leicht, bestimmte Stahlbauteile an die Anforderungen des Käufers anzupassen. Darüber hinaus ist es sogar möglich, dem Stahl selbst weitere Eigenschaften zu verleihen, da er in erster Linie eine Legierung ist.
- Auswirkungen auf die Umwelt. In den meisten Fällen kann Stahl relativ leicht recycelt und wiederverwendet werden, was ihn zu einem umweltfreundlichen Material macht.
Natürlich ist diese Liste nicht vollständig, aber sie zeigt deutlich, wie nützlich die Stahlbauindustrie unter verschiedenen Gesichtspunkten ist.
Herstellung von Baustahl – Anwendungen
Auch wenn der offensichtliche Verwendungszweck von Baustahl einen großen Teil der Anwendungsfälle ausmacht, so ist er doch nicht alles – es gibt mehrere verschiedene Kategorien von Industriezweigen, die ebenfalls in hohem Maße von der Anwendung von Baustahl als Ganzes profitieren.
So ist beispielsweise der Schiffbau bei der Herstellung von Supertankern, Sportbooten, Fähren usw. stark auf Baustahl angewiesen. In der Automobilindustrie wiederum wird Stahl sowohl für die Herstellung der Motoren selbst als auch für die meisten Sicherheitsvorrichtungen dieser Motoren verwendet.
Auch die Bergbauindustrie stellt einen Großteil ihrer Geräte aus Baustahl her – seien es Rohre, Stangen, Armaturen, Schienen, Träger oder Ähnliches. Auch die Energiewirtschaft ist in Sachen Stahlbau ganz vorne mit dabei, wenn es um die Bestellung von Ölplattformen, Windturbinen, Sendetürmen, Pipelines und so weiter geht.
Sogar die Luft- und Raumfahrtindustrie profitiert in hohem Maße von der Stahlbauindustrie, die alle Arten von Flugzeugteilen aus Stahllegierungen herstellt. Und natürlich dürfen wir auch die verarbeitende Industrie nicht vergessen, die Geräte wie Stahlleitern, Stahlgeländer, Plattformen, Industrietreppen und vieles mehr liefert.
Stahlbaufertigung – Etappen
Die meisten Vorgänge bei der Herstellung von Baustahl lassen sich in drei verschiedene Gruppen einteilen: Schneiden, Biegen und Schweißen. Das Verfahren der Stahlbauherstellung beschränkt sich nicht nur auf das Schweißen, sondern ist viel weiter gefasst und umfasst den gesamten komplizierten Prozess der Umwandlung von Stahl in Form eines Rohmaterials in spezifische Produkte, die sowohl den Normen als auch den Erwartungen entsprechen.
Die allererste Stufe der Stahlbaufertigung ist Schneiden, Das ist ein Verfahren, bei dem Teile des ursprünglichen Stahlteils abgetrennt werden, um die gewünschte Form zu erreichen. Es kann mit verschiedenen Werkzeugen durchgeführt werden, z. B. mit Plasmaschneiden, Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden und so weiter. Da es sich um ein äußerst gefährliches Verfahren handelt, muss es unter allen möglichen Vorsichtsmaßnahmen in einer abgeschlossenen Produktionsstätte durchgeführt werden.
Die nächste Stufe dieses Prozesses ist Biegen, an Stahlteilen, die bereits auf bestimmte Größen zugeschnitten wurden. Das Biegen ist ein Prozess, bei dem die Form eines Materials in die gewünschte Form gebracht wird, wobei entweder Handarbeit oder spezielle Maschinen zum Einsatz kommen – die Wahl zwischen den beiden Verfahren hängt in erster Linie vom Umfang der zu erledigenden Arbeit ab.
Der dritte und letzte Schritt des Herstellungsprozesses von Baustahl ist das Schweißen – das Zusammenfügen mehrerer unterschiedlicher Stahlteile zu einem einzigen Stück unter Anwendung extremer Hitze, um die Teile miteinander zu verschweißen. Obwohl es möglich ist, Stahlteile mit anderen Methoden zu verbinden – entweder mit Nieten oder mit Klebstoffen – ist das Schweißen immer noch die bevorzugte Methode, da es eine Reihe von Vorteilen bietet.
Das Schweißen ist der einzige Grund, warum viele Stahlbauteile überhaupt verwendet werden, denn es ermöglicht verschiedene Hochdruckanwendungen (I-Träger, Säulen usw.) im Bauwesen. Das Schweißen wird auch für die Schaffung eines starken Fundaments verwendet, ermöglicht die Herstellung viel komplexerer Stahlteile als Ganzes und ist im Vergleich zu anderen Verbindungsarten kostengünstiger.
Schlussfolgerung
Die Herstellung von Stahlkonstruktionen ist im Vergleich zur Metallverarbeitung kein besonders komplexer Prozess – und doch gibt es viele Nuancen, Phasen und Anwendungen. In diesem Artikel haben wir versucht, die Grundlagen der Baustahlherstellung zu erläutern – wo sie angewendet werden kann, wie sie durchgeführt wird und warum sie in vielen Branchen so weit verbreitet ist. Wir haben es auch geschafft, den Prozess der Herstellung des Materials selbst zu behandeln, sowie eine kurze Geschichte darüber, wie wir überhaupt dazu gekommen sind, Stahl in so vielen Geräten zu verwenden.
