Algemene Bouwkunde voor makelaars
Deel B
Hoofdstuk 19: Staal
19.1 Staalproductie
19.1.1 Staalbereiding
Het ruwijzer dat uit de hoogovens afkomstig is, is ongeschikt voor het maken van
voorwerpen. Het doel van de staalbereiding is:
- Verbeteren eigenschappen
- Verlagen koolstofgehalte ruwijzer
- Verwijderen fosfor, zwavel, mangaan enzovoort
9.1.1.a Oxistaalproces
Het proces vindt plaats in een converter. Dit draaibaar opgehangen stalen vat, voorzien van
een vuurvaste bekleding aan de binnenkant, wordt gevuld met ongeveer 200 kN schroot en
800 kN ruwijzer. Als het vat in verticale stand is gebracht, wordt door middel van een
zuurstoflans vrijwel zuivere zuurstof op de oppervlakte van het bad geblazen. Door de
reactie die nu ontstaat, verbranden de ongewenste stoffen. Na een voorlopige analyse
wordt eerst het staal afgetapt en in grote gietpannen (coquilles) gegoten. Doordat de
coquilles een tapse vorm hebben, kunnen ze gemakkelijk met een kraan worden verwijderd.
9.1.1.b Elektrostraalproces
Bij het elektrostaalproces, dat meestal in kleinere bedrijven wordt toegepast, wordt het
ruwijzer (eventueel met schroot) in een elektro-oven gestort. De temperatuur in de oven
wordt verhoogd met lichtbogen die ontstaan tussen het ruwijzer en een aantal in de oven
opgehangen elektroden.
Aan het begin van het proces worden de staven op het ijzerbad gedrukt. Er ontstaat nu
kortsluiting en er blijft een vlamboog staan. Hierdoor wordt e inhoud van de oven zodanig
verhit, dat ede koolstof en de verontreinigingen verbranden. Het vloeibare staal wordt in
gietpannen gegoten en aar de walserijen vervoerd.
19.2 Constructiestaal
Er worden twee vormen van constructiestaal onderscheiden:
- Staalplaat
- Profielstaal
1
,19.2.1 Staalplaat
Een wals bestaat uit zware rollen waartussen de witgloeiende ingot wordt uitgewalst.
Hierdoor neemt de dikte af en de lengte neemt sterk toe. Voor het walsen van platen zijn de
rollen geheel vlak. De platen worden eventueel voorzien van een profilering. De profilering
dient voor het vergroten van de stijfheid van dunne platen. Toepassingen van staalplaten
zijn onder andere:
- Gegolfde platen voor dakplaten, gevelbekleding en vloerconstructies
- Vlakke platen voor gevelpanelen, deuren en betonbekistingen
- Geperforeerde platen voor afdekking watergoten in natte ruimten
- Geprofileerde platen voor traptreden (antislip) in industriële trappen
- Strippen voor het vervaardigen van stalen roosters
19.2.2 Profielstaal
Voor het fabriceren van profielstaal wordt de ingot eerst uitgewalst tot rechthoekige staven
en daarna met een profielwals.
19.2.2.a Warmgewalste profielen
Warmgewalste profielen worden bij omgevingstemperatuur vervormd. Kenmerken van
warmgewalste profielen zijn:
- Stijver materiaal
- Gladder materiaal
- Lage maattolerantie
- Ronde hoeken
19.2.2.b Koudgevormde
profielen
Koudgewalste profielen
worden vervaardigd uit
koudgewalst of warmgewalst bandstaal en kunnen zijn geprimerd, gestraald, verzinkt of
geschoopeerd. Deze profielen zijn erg geschikt voor constructies met grote stijfheid en een
gering gewicht. Kenmerken van koudgevormde profielen zijn:
- Doorsnede overal even dik
- Scherpe hoeken
- Blank staal
19.2.3 Normalisatie van constructiestaalsoorten
De warmgewalste constructiestaalsoorten zijn
genormaliseerd in NEN-EN 10025. Hierin staan de eisen
voor platte en lange producten van warmgewalst
constructiestaal, maar niet voor buisprofielen en buizen
die constructief worden toegepast.
2
,19.2.3.a Staalkwaliteiten
De volgende kwaliteiten kunnen worden omschreven:
- Thermomechanisch gewalste kwaliteit → een warmwalsbehandeling waarbij de
eindtemperatuur nog lager ligt dan bij het normaliserend walsen.
- Veredelde kwaliteit → is een warmtebehandeling na het warmwalsen, waarbij het
staal opnieuw verhit en vervolgens afschrift wordt. Na het afschrikken wordt het
staal ontlaten, waarbij de te bereiken mechanische eigenschappen bepaald worden
door de combinatie van samenstelling, dikte en ontlaattemperatuur.
- Normaal gegloeide of normaliserend gewalste kwaliteit → geeft een verhoging van
de sterkte, met name van de rekgrens, en een verbetering van de kerftaaiheid. Het
voordeel vis die veel geringere oxidelaag (walshuid) op het eindproduct en de in het
algemeen hogeren kerftaaiheid ten opzichte van de normaal gegloeide kwaliteiten.
19.2.3.b Aanduiding van staalkwaliteiten
De NEN-EN 10027-1 verdeelt de aanduidingen van staalsoorten in twee hoofdgroepen:
- Groep 1: staalsoorten die worden aangeduid op basis van hun gebruik en
mechanische fysische eigenschappen
- Groep 2: staalsoorten die worden aangeduid op basis van hun chemische
samenstelling
Bij de staalkwaliteiten die worden aangeduid op basis van hun chemische samenstelling
worden drie groepen onderscheiden:
- Groep 1: ongelegeerd staal
- Groep 2: gelegeerd staal
- Groep 3: laaggelegerd staal
19.2.4 Weervast constructiestaal
De weervaste constructiestaalsoorten worden beschreven in NEN-EN 100025-5. Deze
staalsoorten hebben een verbeterde atmosferische corrosieweerstand. Ze worden
aangeduid met de letter W (voor staal met een laag fosforgehalte) en WP (voor staal met
een hoog fosforgehalte).
19.2.5 Roestvast staal
Roestvast staal (rvs) wordt integenstelling tot gewoon staal en Cortenstaal niet door corrosie
aangetast. Roestvast staal is een legering waarin het chroomgedeelte minimaal 13 procent
bedraagt.
19.3 Beschermen van staal
19.3.1 Verloden en vertinnen
Verloden kan vanwege het lage smeltpunt van lood het gemakkelijkst plaatsvinden door
onderdompeling in een bad met gesmolten lood.
3
, 19.3.2 Verzinken
Het verzinken van metalen wordt veel toepassing. Deze zink ontstaat namelijk een
viervoudige bescherming:
- Uitstekende hechtlaag op staal
- Staaloppervlak wordt volledig afgesloten van buitenlucht
- Zeer goed beschermde oxidehuid aan het oppervlak
- Kathodische bescherming, bij een beschadiging van de zinklaag corrodeert met
minder edele zink eerder dan met meer edele staal.
De dikte van de zinklaag wordt bepaald door de methode van aanbrengen. Hoe dikker de
laag, des te beter de corrosieweerstand. Zinklagen kunnen worden aangebracht door:
- Elektrolytisch verzinken (galvaniseren)
- Continu thermisch verzinken of Sendzimir verzinken
- Thermische verzinken
- Mechanisch verzinken
- Schooperen
- Sherardiseren
19.3.2.a Elektrolytische verzinken
Bij elektrolytisch verzinken wordt een zinklaag langs elektrochemische weg op het staal
aangebracht.
19.3.2.b Continu thermisch verzinken of Sendzimir verzinken
Het proces is inmiddels steeds verder verbeterd en het aantal toepassingen ervan is
uitgebreid. Bij continu thermisch verzinken wordt koudgewalst bandstaal na
voorbehandeling door een zinkbad gevoerd.
19.3.2.c Thermisch verzinken
Thermisch verzinken vindt plaats in zinkbaden met een lengte van circa 15m, een breedte
van 2m en een diepte van 3m. de methode die het hele object zowel in- als uitwendig
bereikt, is dus niet alleen uitermate geschikt voor grote voorwerpen, maar ook voor
profielen en buizen.
Het nadeel van deze nieuwe methode is dat de zinklaag beperkt vervormbaar is. Dat
betekent dat het niet mogelijk is de verzinkte voorwerpen te buiten of op een andere manier
te vervormen zonder dat de zinklaag wordt beschadigd.
19.3.2.d Mechanisch verzinken
Mechanisch verzinken vindt plaats in een roterende meerhoekige trommel die deels gevuld
is met glazen korrels. Het voorbehandelde staal wordt eerst van een koperlaagje voorzien
om een goed hechtlaag voor het zinklaagje te verkrijgen.
19.3.2.e Schooperen of zinkspuiten
Bij deze methode wordt het zink of een ander bedekkingsmateriaal met behulp van een
spuitpistool en zinkdraad op een vooraf blank gestraald staaloppervlak aangebracht. De
opgespoten laag met een dikte van 20 tot 250 mm is enigszins korrelig en broos. Hierdoor is
de kans op scheuren in de zinklaag groot als de verzinkte staalplaat wordt gebogen.
4
Deel B
Hoofdstuk 19: Staal
19.1 Staalproductie
19.1.1 Staalbereiding
Het ruwijzer dat uit de hoogovens afkomstig is, is ongeschikt voor het maken van
voorwerpen. Het doel van de staalbereiding is:
- Verbeteren eigenschappen
- Verlagen koolstofgehalte ruwijzer
- Verwijderen fosfor, zwavel, mangaan enzovoort
9.1.1.a Oxistaalproces
Het proces vindt plaats in een converter. Dit draaibaar opgehangen stalen vat, voorzien van
een vuurvaste bekleding aan de binnenkant, wordt gevuld met ongeveer 200 kN schroot en
800 kN ruwijzer. Als het vat in verticale stand is gebracht, wordt door middel van een
zuurstoflans vrijwel zuivere zuurstof op de oppervlakte van het bad geblazen. Door de
reactie die nu ontstaat, verbranden de ongewenste stoffen. Na een voorlopige analyse
wordt eerst het staal afgetapt en in grote gietpannen (coquilles) gegoten. Doordat de
coquilles een tapse vorm hebben, kunnen ze gemakkelijk met een kraan worden verwijderd.
9.1.1.b Elektrostraalproces
Bij het elektrostaalproces, dat meestal in kleinere bedrijven wordt toegepast, wordt het
ruwijzer (eventueel met schroot) in een elektro-oven gestort. De temperatuur in de oven
wordt verhoogd met lichtbogen die ontstaan tussen het ruwijzer en een aantal in de oven
opgehangen elektroden.
Aan het begin van het proces worden de staven op het ijzerbad gedrukt. Er ontstaat nu
kortsluiting en er blijft een vlamboog staan. Hierdoor wordt e inhoud van de oven zodanig
verhit, dat ede koolstof en de verontreinigingen verbranden. Het vloeibare staal wordt in
gietpannen gegoten en aar de walserijen vervoerd.
19.2 Constructiestaal
Er worden twee vormen van constructiestaal onderscheiden:
- Staalplaat
- Profielstaal
1
,19.2.1 Staalplaat
Een wals bestaat uit zware rollen waartussen de witgloeiende ingot wordt uitgewalst.
Hierdoor neemt de dikte af en de lengte neemt sterk toe. Voor het walsen van platen zijn de
rollen geheel vlak. De platen worden eventueel voorzien van een profilering. De profilering
dient voor het vergroten van de stijfheid van dunne platen. Toepassingen van staalplaten
zijn onder andere:
- Gegolfde platen voor dakplaten, gevelbekleding en vloerconstructies
- Vlakke platen voor gevelpanelen, deuren en betonbekistingen
- Geperforeerde platen voor afdekking watergoten in natte ruimten
- Geprofileerde platen voor traptreden (antislip) in industriële trappen
- Strippen voor het vervaardigen van stalen roosters
19.2.2 Profielstaal
Voor het fabriceren van profielstaal wordt de ingot eerst uitgewalst tot rechthoekige staven
en daarna met een profielwals.
19.2.2.a Warmgewalste profielen
Warmgewalste profielen worden bij omgevingstemperatuur vervormd. Kenmerken van
warmgewalste profielen zijn:
- Stijver materiaal
- Gladder materiaal
- Lage maattolerantie
- Ronde hoeken
19.2.2.b Koudgevormde
profielen
Koudgewalste profielen
worden vervaardigd uit
koudgewalst of warmgewalst bandstaal en kunnen zijn geprimerd, gestraald, verzinkt of
geschoopeerd. Deze profielen zijn erg geschikt voor constructies met grote stijfheid en een
gering gewicht. Kenmerken van koudgevormde profielen zijn:
- Doorsnede overal even dik
- Scherpe hoeken
- Blank staal
19.2.3 Normalisatie van constructiestaalsoorten
De warmgewalste constructiestaalsoorten zijn
genormaliseerd in NEN-EN 10025. Hierin staan de eisen
voor platte en lange producten van warmgewalst
constructiestaal, maar niet voor buisprofielen en buizen
die constructief worden toegepast.
2
,19.2.3.a Staalkwaliteiten
De volgende kwaliteiten kunnen worden omschreven:
- Thermomechanisch gewalste kwaliteit → een warmwalsbehandeling waarbij de
eindtemperatuur nog lager ligt dan bij het normaliserend walsen.
- Veredelde kwaliteit → is een warmtebehandeling na het warmwalsen, waarbij het
staal opnieuw verhit en vervolgens afschrift wordt. Na het afschrikken wordt het
staal ontlaten, waarbij de te bereiken mechanische eigenschappen bepaald worden
door de combinatie van samenstelling, dikte en ontlaattemperatuur.
- Normaal gegloeide of normaliserend gewalste kwaliteit → geeft een verhoging van
de sterkte, met name van de rekgrens, en een verbetering van de kerftaaiheid. Het
voordeel vis die veel geringere oxidelaag (walshuid) op het eindproduct en de in het
algemeen hogeren kerftaaiheid ten opzichte van de normaal gegloeide kwaliteiten.
19.2.3.b Aanduiding van staalkwaliteiten
De NEN-EN 10027-1 verdeelt de aanduidingen van staalsoorten in twee hoofdgroepen:
- Groep 1: staalsoorten die worden aangeduid op basis van hun gebruik en
mechanische fysische eigenschappen
- Groep 2: staalsoorten die worden aangeduid op basis van hun chemische
samenstelling
Bij de staalkwaliteiten die worden aangeduid op basis van hun chemische samenstelling
worden drie groepen onderscheiden:
- Groep 1: ongelegeerd staal
- Groep 2: gelegeerd staal
- Groep 3: laaggelegerd staal
19.2.4 Weervast constructiestaal
De weervaste constructiestaalsoorten worden beschreven in NEN-EN 100025-5. Deze
staalsoorten hebben een verbeterde atmosferische corrosieweerstand. Ze worden
aangeduid met de letter W (voor staal met een laag fosforgehalte) en WP (voor staal met
een hoog fosforgehalte).
19.2.5 Roestvast staal
Roestvast staal (rvs) wordt integenstelling tot gewoon staal en Cortenstaal niet door corrosie
aangetast. Roestvast staal is een legering waarin het chroomgedeelte minimaal 13 procent
bedraagt.
19.3 Beschermen van staal
19.3.1 Verloden en vertinnen
Verloden kan vanwege het lage smeltpunt van lood het gemakkelijkst plaatsvinden door
onderdompeling in een bad met gesmolten lood.
3
, 19.3.2 Verzinken
Het verzinken van metalen wordt veel toepassing. Deze zink ontstaat namelijk een
viervoudige bescherming:
- Uitstekende hechtlaag op staal
- Staaloppervlak wordt volledig afgesloten van buitenlucht
- Zeer goed beschermde oxidehuid aan het oppervlak
- Kathodische bescherming, bij een beschadiging van de zinklaag corrodeert met
minder edele zink eerder dan met meer edele staal.
De dikte van de zinklaag wordt bepaald door de methode van aanbrengen. Hoe dikker de
laag, des te beter de corrosieweerstand. Zinklagen kunnen worden aangebracht door:
- Elektrolytisch verzinken (galvaniseren)
- Continu thermisch verzinken of Sendzimir verzinken
- Thermische verzinken
- Mechanisch verzinken
- Schooperen
- Sherardiseren
19.3.2.a Elektrolytische verzinken
Bij elektrolytisch verzinken wordt een zinklaag langs elektrochemische weg op het staal
aangebracht.
19.3.2.b Continu thermisch verzinken of Sendzimir verzinken
Het proces is inmiddels steeds verder verbeterd en het aantal toepassingen ervan is
uitgebreid. Bij continu thermisch verzinken wordt koudgewalst bandstaal na
voorbehandeling door een zinkbad gevoerd.
19.3.2.c Thermisch verzinken
Thermisch verzinken vindt plaats in zinkbaden met een lengte van circa 15m, een breedte
van 2m en een diepte van 3m. de methode die het hele object zowel in- als uitwendig
bereikt, is dus niet alleen uitermate geschikt voor grote voorwerpen, maar ook voor
profielen en buizen.
Het nadeel van deze nieuwe methode is dat de zinklaag beperkt vervormbaar is. Dat
betekent dat het niet mogelijk is de verzinkte voorwerpen te buiten of op een andere manier
te vervormen zonder dat de zinklaag wordt beschadigd.
19.3.2.d Mechanisch verzinken
Mechanisch verzinken vindt plaats in een roterende meerhoekige trommel die deels gevuld
is met glazen korrels. Het voorbehandelde staal wordt eerst van een koperlaagje voorzien
om een goed hechtlaag voor het zinklaagje te verkrijgen.
19.3.2.e Schooperen of zinkspuiten
Bij deze methode wordt het zink of een ander bedekkingsmateriaal met behulp van een
spuitpistool en zinkdraad op een vooraf blank gestraald staaloppervlak aangebracht. De
opgespoten laag met een dikte van 20 tot 250 mm is enigszins korrelig en broos. Hierdoor is
de kans op scheuren in de zinklaag groot als de verzinkte staalplaat wordt gebogen.
4
