Hochleistungsstähle im konstruktiven Ingenieurbau · Güten: ASTM A572-50, DI-MC 460 Blechdicke:...

1BAU 2011, 17.-22. Januar, München

Hochleistungsstähle im konstruktivenIngenieurbau


Historie der Dillinger Hütte

1685 Vom Marquis de Lenoncourt im Auftrag von Ludwig XIV. gegründet

1804 Das erste gewalzte Blech in Dillingen1809 Die erste Aktiengesellschaft in Deutschland1835 Die „Dillinger Blechlehre“1948 Dillinger Hütte ist Mitbegründer der SOLLAC1961 Die erste Brammenstranggussanlage der

Welt geht in Betrieb1971 Bau eines neuen Walzwerkes mit 4,8 m

Quartogerüst1981 Gründung der ROGESA und ZKS

1985 Inbetriebnahme einer 5,5 m Quartostraße1991 Gründung von Europipe, gemeinsam mit

Mannesmann und GTS Industries1992 Einbindung des Grobblechwalzwerkes GTS

Industries1998 Erste Stranggussanlage der Welt mit

400 mm Brammendicke und Soft-Reduction2008 Im Rekordjahr 2008 wird bei einem Umsatz von

3 Mrd € ein Gewinn von 613 Mio € erzielt


Dillinger Hütte GTS weltweit

Dünkirchen (GTS)

Dillingen (DH)

SSC‘sEuropipeVertriebsgesellschaften

USA, Kanada

DubaiBrasilien


Dillinger Hütte GTS – Standort Dillingen

Überblick über das Unternehmen

Walzwerk Stahlwerk

Hochöfen(ROGESA)

Kokerei(ZKS)

Hafen


Produktionsdaten

Kapazität ca. 2.300.000 t/a

Blechbreite 1.500 bis 4.700 mm (5.200 mm)

Blechdicke 6 bis 400 mm

Blechlänge bis 36 m

Blechgewicht bis 42 t

Dillinger Hütte GTS - Produktmix


Stahlgüten

• Alle konventionellen Stahlgüten für den Stahlbau gem. EN, JIS oder ASTM, z.B. EN 10025

• Hochfeste Güten bis 960 MPa (1.100 MPa) Streckgrenze

• Thermomechanisch gewalzte Stahlbleche bis 500 MPa Streckgrenze für bessere Schweißeignung

• Wetterfeste Stahlgüten

Dillinger Hütte GTS - Produktmix


Vom Erz zum Stahl


Fertigungsprozess Grobblech


Öfen: 3 Stoßöfen und 3 Herdwagenöfen

Vorgerüst: 5,5 m Ballenbreite mit 108 MN max. Walzkraftund 2 x 4500 kNm Drehmoment

Fertiggerüst: 4,8 m Ballenbreite mit 90 MN max. Walzkraftund 2 x 3200 kNm Drehmoment

ACC-Kühlstrecke: Typ Mulpic, 30 x 4,7 m

Walzwerk Dillingen


AdjustageKühl- und InspektionsbettenAutomatische UltraschallprüfungKaltrichtmaschinenScheren- und BrennschneidlinienWärmebehandlungsöfenVergütereiStrahl- und Beschichtungseinrichtung

Adjustage und Verladebetrieb

Verladebetriebper Bahn, Lkw oder Schiff (Werkshafen)Grobblech in Dimensionen von:

6 mm - 400 mm Dickebis 5200 mm Breitebis 36 m Längebis 40 t Stückgewicht

Kapazität: ca. 1,6 Mio. t / Jahr


Blechdicke in mm

Extrabreite BlecheBleche bis zu5.200 mm Breite

Olympiastadion Athen(Griechenland)Bleche bis zu 5.050 mmBreite zur Verringerungder Anzahl der Längsnähte

Extrabreite Bleche


Extrabreite BlecheReduzierung der Anzahl der Schweißnähte

Hochgeschwindigkeitsbrücke Hollandsch Diep (Niederlande)Bleche bis zu 4.450 mm Breite für

besseres Ermüdungsverhalten

Besseres Einsparung von Ermüdungsverhalten Herstellungskosten

Extrabreite Bleche


Bleche größer 100 mm Dicke

Dickbleche

• Bleche bis 400 mm Dicke• Auch mit speziellen Verformungseigenschaften über die Dicke verfügbar• Vermeidung von Schweißnähten möglich

Anwendung

Schwere Träger Fußplatten von Gebäuden



Metallurgische Anforderungen an Dickbleche

Sehr niedriger StranggießanlageGehalt an Spu- für Brammen bis zu renelementen 450 mm Dicke für durch Vakuum- einen guten Verfor-entgasung mungsgrad

Blockguss für High-Shape FactorBlechgewichte Rolling (Walzen mitbis zu 42 t hoher Stichabnahme)

Dic

ke. t

0

t i

R

ohne HSS mit HSS


Eurasia Tower, Moskau (Russland)Höhe: 300 mLieferung: 9.500 tGüten: A572-42, A572-50, A36,

S355ML/NL/K2Blechdicke: bis 404 mm




Eurasia Tower, Moskau (Russland)



Eurasia Tower, Moskau (Russland)

Kastenstützen bis 200 mm, Fußplatten bis 400 mm (S355, S235)


Hochhausbau: Schwere Kastenstützen und FußplattenHochhausensemble München Business Towers (Deutschland)



Hochhausensemble München Business Towers (Deutschland)


Einstellprofile für Verbundstützenmit Blechdicken bis 160 mmAus S355J2


New York Times Building (USA)Höhe: 319 m (inkl. Mast)Geschosse: 52Lieferung: ca. 3.900 tGüten: ASTM A572-42, ASTM A572-50,

ASTM A588-KBlechdicke: bis 203 mm




Brückenbau: In Gurten von Stahl- und Verbundbrücken im stützennahenBereich


Simone de Beauvoir (Frankreich)Fußgängerbrücke über die Seine in ParisLänge: 304 m (freitragende Länge

des Mittelspanns: 190 m)Breite: 12 mLieferung: ca. 1.000 tGüten: S355K2G3, S355N/NLBlechdicke: bis 200 mm, z.T. mit Z35-

Eigenschaften



Bleche großer 100 mm Dicke

Anwendung in Wasserkraftwerken

BIlder: Voith Hydro



Erweiterung Tierfehd-Limmern (Nestil, Schweiz)

Hosenrohr: S690QL+Z35 bis 210 mm Dicke



Erweiterung Tierfehd-Limmern (Nestil, Schweiz)

Hosenrohr: S690QL+Z35 bis 210 mm Dicke

BIlder: DSD Noell



Lang Tan Laxiwa Wasserkraftwerk (China), 6X 700 MW Francis-Turbinen

S550QL+Z35 bis 220 mm Dicke


Samuel Beckett Brücke (Irland)Brückentyp: Drehbrücke, SchrägseilbrückeStandort: Dublin, Macken StreetSpannweite: 123 mLieferung: ca. 760 tGüten: S275NL, S355J2/K2, S355ML,

DILLIMAX 690Blechdicke: bis 180 mm

Bleche größer 100 Dicke


Hochfeste Stähle

Thermomechanisch gewalzte Bleche – DI-MC

Spezielle Walztechniken führen zu– Niedrigen Legierungsgehalten für beste

Schweißeignung– Streckgrenzen bis zu 500 MPa auch für

dickere Bleche– Hohe Verformbarkeit und Zähigkeit– Zähigkeit getestet bis zu -50 °C (in spe-

ziellen Fällen auch bis -80 °C)– Lange Erfahrung aus der Herstellung von

Linepipe- und Schiffsblechen

Maximale Blechdicke:– Reh ≥ 355 MPa: 130 mm– Reh ≥ 460 MPa: 120 mm– Reh ≥ 500 MPa: 100 mm

Beispiel: Rheinbrücke Ilverich (Deutschland)S460M mit einer Dicke bis 100 mm

Beispiel: Günstige Vorwärmbedingungen für TM-Stahl

0 20 40 60 80 1000

50

100

150

200

HD = 2

HD = 10HD = 2

HD = 10Vergleich S460N - DI-MC 460Q = 2 kJ/mm

TM

N

Vorw

ärm

tem

pera

tur [

°C]

Erzeugnisdicke [mm]


Herstellung höherfester Stähle (ReH > 355 MPa)

bis zu 460 MPagenormt inEN10025-4


Quetten+

Anlassen

Thermo-Mechanisches

walzen

Normalisieren


Hochfeste Stähle


Thermomechanisches Walzen

Walz-Phase 1

Lieferzustand: MZeit

Abkühlen an ruhender Luft

Walz-Phase 2 (T > 900°C)

Wartezeit

Walz-Phase 3 (T > 700°C)

Wartezeit

Beschleunigtes Abkühlen mit Wasser (ACC)

Mechanismus: Kornfeinung

Hochfeste Stähle


TM – Stähle: Hervorragende Schweißeignung

0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50

250

300

350

400

450

500

550

600 Normalisiert TM-gewalzt

Stre

ckgr

enze

[MPa

]

Kohlenstoffäquivalent Ceq [%]

Hochfeste Stähle


Hochfeste StähleÖkologische Qualität hochfester Stähle: Primärenergie-Äquivalent KEABeispiel: Zweischiffige Halle mit Fachwerkträger

Quelle: A. Buschmann, TU Dresden


Hochfeste StähleÖkologische Qualität hochfester Stähle: Primärenergie-Äquivalent GWP100

Beispiel: Zweischiffige Halle mit Fachwerkträger

Quelle: A. Buschmann, TU Dresden


Airbushalle, Frankfurt (Deutschland)Wartungshalle für Airbus A380Größe: 350 x 120 mLieferung: 1.100 tGüten: S460ML mod.Blechdicke: bis 120 mm

Hochfeste Stähle


Shanghai World Financial Center (China)Höhe: 492 m (zweithöchstes

Gebäude der Welt)Lieferung: ca. 22.900 tGüten: ASTM A572-50, DI-MC 460Blechdicke: bis 100 mm, z.T. mit Z25-

Eigenschaften

Hochfeste Stähle


Commerzbank-Hochhaus, Frankfurt (Deutschland)Höhe: 299 m (höchstes Bürogebäude

Europas)Lieferung: 18.500 t, davon 6.200 t TM-GütenBlechdicke: bis 80 mm

Hochfeste Stähle


Gebäude F

Forumüberdachung

Sony Center Berlin

Hochfeste Stähle


Seilspreizungsknoten

Seilerankerungsknoten

Forum:Augstäbe (Laschen):S690QL1 in 90 und 100 mmGrund: hohe Flächenpressung

Seilverankerungsknoten/Seilspreizungsknoten:S690QL1 bis 180 mm

Hochfeste StähleSony Center Berlin


Esplanade-RésidenceZwei Hauptfachträger mit 60 mSpannweiteQuerfachträger von 5 m Höhe

Grobbleche:Obergurt: S460ML bis 110 mm DickeEnddiagonale: S460ML in 100 mmRandknoten: Lamellenpakete aus

S690QL1, 100 mm

S460ML

S690QL1

Sony Center BerlinHochfeste Stähle


Messe Stuttgart (Deutschland)ParkhausLänge: 440 mHauptspann: 100 mHöhe der Fachwerkträger: 22 m

HochhalleGröße: 154 x 144 m

Gesamtlieferung: ca. 4.800 tGüten: S355J2/K2,

S460N/NL,DI-MC 460

Blechdicke: bis 130 mm

Hochfeste Stähle


Fußballstadion Düsseldorf (Deutschland)Lieferung: 3.700 tGüten: DI-MC 355Blechdicke: bis 100 mmAnwendung: für die zwei Hauptträger

von 180 m LängeVorteil: beste Schweißeignung

Hochfeste Stähle


Brücke Gustave Flaubert, Rouen (Frankreich)Brückentyp: Hubbrücke (höchste Hubbrücke

der Welt)Länge: 670 mHöhe: 55 mLieferung: ca. 2.400 tGüten: S355K2G3, S355N/NL, S460M/MLBlechdicke: bis 120 mm

Hochfeste Stähle


Øresund-Viadukt (Dänemark-Schweden)Länge: 7.800 mLieferung: 20.000 tGüten: S460M/MLBlechdicke: bis 80 mm

Hochfeste Stähle


Millau-Viadukt (Frankreich)Brückentyp: MultischrägseilbrückeLänge: 2.460 mHöhe: 343 m (höchste Brücke der Welt)Lieferung: 43.000 tGüten: S355K2 und S460M/MLBlechdicke: bis 200 mmAnwendung: für Fahrbahn und Pylone

Hochfeste Stähle


Tripods für Offshore-Windpark „Alpha Ventus“ (Deutschland)Standort: 45km vor der Küste von

Borkum (Deutschland)Lieferung: 4.760 t (Tripods),

2.600 t (Piles)Güten: S355G8+N/M, S355K2+NBlechdicke: bis 90 mmAnwendung: Gründungen für Windturbinen,

Typ Multibrid M5000 (5MW)Inbetriebnahme: 2010

Ankunft der Gründung in Wilhelmshaven© Stiftung Offshore Windenergie DOTI 2008

-148 m Rotorspitze

-147 m Cheopspyramide

-90 m Nabe

-85 m Sacré-Cœur,Paris

Niedrigwasser

-30 m Tiefe

Hochwasser

Standort alpha ventus wind farm © Stiftung Offshore Windenergie DOTI 2008Fertige WEAl © DOTI GmbH

Thermomechanisch gewalzte Stähle


Tripiles für Windpark „Bard I“ (Deutschland)Standort: 100 km vor der deutschen

KüsteWindturbinen: 80 Turbinen mit je 5 MWLieferung: ca. 54.200 tGüten: S355G7/G8 + M, S420G1+M,

355K2+N, S355ML, S420MLBlechdicke: bis 120 mmInbetriebnahme: 2010



Offshore-Windpark Rhyl Flats (Großbritannien)Standort: Bucht von LiverpoolAnzahl WEA: 25Anlagentyp: Siemens SWT-3.6-107Nennleistung: 3,6 MW pro AnlageLieferung: ca. 9.900 tGüten: S355J2+N, S355MLBlechdicke: bis 76 mm

Quelle: RWE Innogy GmbH Quelle: RWE Innogy GmbH



Längsprofilbleche

Längsprofilbleche (LP-Bleche)

Bleche mit einem Profil in Längsrichtung

Längsrichtung

LP-Blech

Zusatzlamelle

Basisgurt

Bleche konstanter Dicke

Schweißnähte


Längsprofilbleche

LP-Bleche – Beispiele zur Kostenreduzierung

Brücke Schengen(Deutschland – Luxemburg)LP-Bleche im Obergurt

120 mm 40 mm

OPTIMALES PROFIL

24 m (Breite = 0,8 m)

* Güte S355J2G2, Angenommener Preis: 460 €/t, Aufpreis LP: 75 €/t* Kosten MAG-Schweißung 67 mm = 20 h; 80 mm = 25 h; 93 mm = 30 h; 120 mm = 40 h - Stundensatz:: 50 €/h

120

Mögliche Lösung

12 t 7.900 €

GewichtAnzahl der

Schweißnähte GesamtkostenRelativeKosten

18 t

15 t

14 t

1

0

1

2

8.300 €

8.150 €

8.940 €

100

105

103

113

80 40

120

120 80

120 93 67


Wetterfeste Stähle – DIWETEN

• Verschiedene Güten gem. EN und ASTM erhältlich• Höherfeste Güten, z.B. HPS-70W ebenfalls erhältlich• Verwendung im Brückenbau…

... und bei modernen Skulpturen

Wetterfeste Stähle


Golden Ears-Brücke (Kanada)Brückentyp: SchrägseilbrückeStandort: Vancouver, Fraser RiverLänge: 968 m (Hauptbrücke)Feldweiten: 121 m - 3 x 242 m - 121 mLieferung: 6.530 tGüten: ASTM A572-50, 350AT-3Blechdicken: bis 100 mm

Wetterfeste Stähle


Grobbleche treibendie Grenzen des

Technisch Machbarenvoran

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