Technologie Grundlagen - Stahlbau

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0.1. Wo entsteht Eisen?	0.1 im Weltall explodiert ein Stern, aus Helium und anderen Materien -> Eisen wird erbrühtet, Gewicht der Massen verformt die Atome zu anderen Elementen -> Blei und andere Schwermetalle und radioaktive Elemente entstehen
0.2. In welcher Form tritt Eisen auf der Erde auf?	0.2 als Raseneisenstein oder Eisenmeteoriten (sehr selten), befindet sich im Meer, (entsteht erst bei Kontakt mit Sauerstoff durch die Photosynthese der Cyanobakterien im Meerwasser, wird rostig und sinkt auf den Meeresboden ab, lagert sich in den Kalkstein ab)
0.3. Was ist Raseneisenerz (oder Raseneisenstein)?	0.3 Raseneisenerz/-stein: sedimentäres Gestein, das mit Eisenoxyd (Rost) vermengt ist (Eisenerz wurde bei der Suche nach Kupfererz gefunden)
0.4. Was ist eine Rennofen?	0.4 Rennofen: Ofen zur Gewinnung von Erz aus Eisenerz, Holz wird verbrannt, Eisenerz schmilzt innerhalb von 24 Stunden im Feuer, Eisen rinnt in diesem Ofen nach unten, (wurde bereits vor 2500 Jahren verwendet)
0.5. Was ist Puddel‐Eisen? Was ist das Puddelverfahren?	0.5 Puddeleisen(Schweißeisen/Schweißstahl): Ergebnis des -> Puddelverfahren: Kohlenstoff im Eisenerz wird verbrannt -> verliert an Schmelzbarkeit -> Eisen bildet Klumpen im flüssigen Rest -> Klumpen (Luppe) werden abgefischt und eingeschlossene Schlacke wird in einer Walze entfernt
0.6. Wie funktioniert ein Hochofen? Womit wird ein Hochofen zur Roheisengewinnung befüllt?	0.6 Hochofen: aus Eisenerzen (Fe2O3) entsteht Roheisen und Kohlenstoffdioxid, misst ca 30 m im Durchmesser, ca 120 m hoch, wird mit Mischung aus Kalkstein, Eisenerz und Koks schrittweise befüllt
0.7. Wie lange kann ein Hochofen in Betrieb bleiben?	0.7 30 Jahre durchgehend
0.8. Was ist das LD Verfahren?	0.8 Linz-Donawitz-Verfahren: Sauerstoffblasverfahren zur Stahlerzeugung durch Umwandlung von kohlenstoffreichem Roheisen in kohlenstoffarmen Stahl
0.9. Welche Bedeutung hat der Elektrolichtbogenofen?	0.9 Elektrolichtbogenofen: Ofen zum Einschmelzen von Stahlschrott zur erneuten Verwendung als Stahl-Neuprodukt Image: Elektroofen Gmh1 E1440512919489 (binary/octet-stream)
0.10. Was ist Eisenschwamm? Bei welchem Erzeugungsverfahren ensteht Eisenschwamm?	0.10 Eisenschwamm (=Luppe): Produkt der Reduktion von Eisenerz mit hohem Eisengehalt, entsteht beim Puddelverfahren (?)
0.11. Welche Stahl‐Konverterverfahren kennen Sie?	0.11 Stahlkonverterverfahren: LD-Verfahren, Sauerstoffaufblasverfahrem, Herdfrischverfahren,
0.12. Was ist Koks, wie entsteht Koks und wofür wird er verwendet?	0.12 Koks: beim Erhitzen von Steinkohle verbleibender Rückstand, entsteht durch Wärmeeinwirkung unter Sauerstoffabschluss (Pyrolyse), wird in Hochöfen verbrannt -> Kohlenstoffmonoxid entsteht, das als Reduktionsmittel wirkt (Eisenoxide werden reduziert) -> Eisen entsteht
0.13. Wie verhält sich der chemische Ablauf bei der Reduktion von Fe2O3 zu Roheisen?	0.13 Fe2O3 + 3 CO a 2 Fe + 3 CO2
0.14. Was ist Fe2O3?	0.14 Fe2O3 = Eisen(III)oxid
0.15. Was ist ein Massel, ein Piglet, eine Ofensau?	0.15 Ofensau: unterer nicht verwertbarer Teil, an den man in der historischen Gewinnung nicht mehr herankommt Massel: kleiner Barren, Produkt bei der Roheisenherstellung Piglet: kleinere Eisenmassel, wenn sie aus Roheisen sind: spröde
0.16. Wie wird Roheisen gewonnen? Wie entsteht aus Roheisen Stahl?	0.16 Roheisen: Zwischenprodukt bei der Stahlherstellung im Hochofen, wird in Konverterverfahren (s.o.) zu Stahl weiterverarbeitet: überschüssiger Kohlenstoff und andere Fremdstoffe werden entfernt
0.17. Was sind die Energieformen für die historische Eisengewinnung?	0.17 historisch: Nutzung von Meteoriteneisen, in Rennöfen
0.18. Was sind die Energieformen für die neuzeitliche Eisengewinnung?	0.18 heute: in Hochöfen
0.19. Was ist das Corexverfahren?	0.19 Alternative zum Hochofen, es entweichen keine Gase in die Atmosphäre, Roheisen wird aus nicht verkokter Kohle und Eisenerzen hergestellt
1.1 Wie schwer ist ein m3 Stahl?	1.1 7,8 Tonnen
1.2 Wie hoch ist der durchschnittliche Kohlenstoffgehalt von Roheisen?	1.2 Kohlenstoffgehalt Roheisen: ca. 10%
1.3 Was ist der Unterschied von Roheisen zu Stahl?	1.3 Stahl: geringerer Kohlenstoffgehalt (nur noch 0,001-2%)
1.4 Was sind die Eigenschaften von Gusseisen, wo wird Gusseisen vergewendet	1.4 Gusseisen: höherer Kohlenstoffgehalt (ca. 4-5%), gute Gießbarkeit, schwere Bearbeitbarkeit (spröde), Pfannen, Kanaldeckel, Brücken
1.5 Was ist der Unterschied von Gusseisen und Gussstahl?	1.5 Gussstahl: erhält durch Umformen (Schmieden) und Spanen seine Form, Gusseisen: nur gießbar, aber nicht formbar
1.6 Womit wird Stahl legiert und welche Eigenschaften werden damit erwirkt (chemische Zusammensetzung)?	1.6 mit wenig Kohlenstoff legiert: weicher, mit mehr spröde, nicht verbiegbar legiert mit anderen Metallen: nicht metallische Legierungen: Kohlenstoff, Silicium, Phosphor, Schwefel, metallische Legierungen: Mangan, Chrom, Nickel, Molybdän, Kupfer, Titan und andere, rostfreier Stahl: legiert mit Mangan, Chrom und Nickel -> korrosionsbeständig -> wird nicht mit Sauerstoff angereichert Phosphorverbindungen: schwer rostend Kupferverbindungen: wetterfester Stahl
1.7 Nennen Sie die Bezeichnung eines einfachen Baustahles!	1.7 Cortenstahl: wetterfester Baustahl, bilden unter sichtbarer Rostschicht eine dichte schützende Sperrschicht
1.8 Wie viele Tonnen Masse kann ein m2 Stahlstab hochheben?	1.8 Ein m2 Stahlstab kann 2,35 t tragen
1.9 Weshalb ist Stahl ein isotroper Werkstoff (im Gegensatz zu Holz)?	1.9 isotrop, da seine Stoffeigenschaften unabhängig von der Richtung sind, da er eine gleichmäßige Struktur hat -> z. B. gleich zug- wie druckfest
2.1 Was ist eine Bramme?	2.1 Bramme: Vorprodukt vom Blech, deutlich breiter und länger als dick
2.2 Was ist ein Knüppel?	2.2 Knüppel: quadratischer Querschnitt, wird zum Walzträger weiterverarbeitet, sehr lang
2.3 Was ist eine Kokille?	2.3 Kokille: wiederverwendbare Formen zum Gießen von Metallen und Legierungen Feinblech: dünner als 5mm, alles was dicker ist: Grobblech
2.4 Was versteht man unter dem Begriff „Schmieden“?	2.4 Schmieden: Umformen mit Druck von Metallen und Legierungen zwischen zwei Werkzeugen
2.5 Was ist eine Schmiedepresse?	2.5 Schmiedepresse: Presse, bei der die Kraft wird langsam aufgebracht -> man kann tiefer in den Werkstoff eindringen
2.6 Wie wird Blech in einem aktuellen Produktionsverfahren hergestellt?	2.6 Möglichkeit zur Blechherstellung: Reversierendes Verfahren (Art des Warmwalzens): Werkstoff wird erwärmt und flach gewalzt
2.7 Wie wird ein I‐Träger hergestellt?	2.7 I-Träger: wird von 2 Seiten gewalzt
2.8 Was ist ein Walzgerüst?	2.8 Walzgerüst: Gerüst, in dem die fürs das Walzen benötigten Arbeitswalzen gelagert sind
2.9 Welche Handelsformen für Konstruktions‐Baustahl kennen Sie?	2.9 Stahlträger, Bleche, Rohre und Hohlprofile, Stabstahl, Bänder, Drähte, Stahlseile
2.10 Welches Bearbeitungsverfahren nennt man Flammrichten?	2.11 Flammrichten: Beseitigen des Verzuges von Schweißkonstruktionen
2.11 Wie wird ein Stahlrohr hergestellt?	2.12 Herstellung Stahlrohr: Lochen von Vollmaterial oder Längsschweißen von Stahlstreifen oder Spiralschweißen von Stahlstreifen
2.12 Wie können Stahlprofile und ‐bleche gebogen werden?	2.13 durch Biegeumformen mit geradliniger (z.B. Gesenkbiegen) oder drehender (z. B. Walzbiegen) Werkzeugbewegung, Stahlprofile müssen vor dem Biegen erwärmt werden, Bleche können mit handwerklichen Werkzeugen oder industriellen Verfahren gebogen werden
3.1 Welche Methoden der Verzinkung kennen Sie?	3.1 (Mit Überzugschicht aus flüssigem Zink wird der Stahl geschützt) feuerverzinken, flammstrahlverzinken, galvanisch verzinken, verzinkt unbeschichtet, spritzverzinken, filmverzinken Zinkoxid: Weißoxid, Brünieren: Beize
4.1 Was definiert eine Stahlleichtbau Konstruktion?	4.1 Stahlleichtbauweise: Verwendung von leichten dünnwandigen Stahlbauteilen, Streben nach tragfähigen Bauteilen mit geringem Gewicht
4.2 Wie entwickelt sich das Tragverhalten von Stahl‐Leichtbau‐Profilen?	4.2 optimale Lastaufnahme von minimalgehaltenen Bauteilen (?)
4.3 Was sind die Eigenschaften von Stahl als Konstruktionswerkstoff?	4.3 gutes Verhältnis von Lastaufnahme zu Eigengewicht, Fertigbauteil -> kann vorgefertigt werden, veränderungsfähig, gut zu reparieren, recycelbar, Gefahr des Rostens -> Tragfähigkeit kann verloren gehen, nicht schall- und wärmedämmend, nicht brennbar aber verliert Tragfähigkeit
4.4 Worin bestehen Vorteile von Stahlkonstruktionen gegenüber von Holzkonstruktionen?	4.4 Stahl ist isotrop, ermöglicht schlankere Bauweise, nicht brennbar, kann recycelt werden
4.5 Welche Vorteile überwiegen bei Stahl‐ gegenüber Betonkonstruktionen?	4.5 geringeres Gewicht, ermöglicht schlankere Bauweise, kann größere Zugkräfte aufnehmen, größere Elastizität
4.6 Wie erklärt sich das Tragverhalten eines Stahl I‐Trägers?	4.6 I-Träger: Ober- und Untergurt nehmen vor allem Biegebelastungen auf (Druck- bzw. Zugkräfte), …. (?)
4.7 Was ist eine „plated structure“?	4.7 plated structure: ausschließlich aus Blechplatten bestehende Konstruktion
4.8 Wo ist das Hauptanwendungsgebiet von “plated structures”?	4.8 bei weiten Spannweiten, große Bauhöhen
5.1 Welche alten (historischen) Verbindungsverfahren für Stahl kennen Sie?	5.1 feuerschweißen: zwei glühende Stahlobjekte werden unter Hämmern miteinander verbunden, vernieten: durch ein Loch wird ein glühender Stahlstift geschoben und verhämmert
5.2 Was ist ein Stahlniet(e)? Wie wird eine solche angewandt?	Stahlniet: durch ein Loch wird ein glühender Stahlstift geschoben und verhämmert
5.3 Welche Verbindungsmittel für Stahlobjekte kennen Sie?	5.3 Stahlobjekte verbinden: schrauben, nieten, schweißen, einspannen
5.4 Was passiert beim Schweissen?	5.4 Schweißen: Verbinden zweier Teile durch lokales Schmelzen und aneinander Erstarren
5.5 Welche Schweissverfahren kennen Sie?	5.5 Gasschmelzschweißen, Flammrichten (krumme Eisenwerksstoffe können wieder geradegebogen werden), Lichtbogenschweißen (Draht, Kurzschluss, Steinmehl um Draht schmilzt ab und fließt auf den See des flüssigen Eisens -> Schweißstellen verbrennen nicht), Schutzgasschweißen, Umkehrpulverschweißen, Metall-Aktivgas-Schweißen, Metall-Inertgas-Schweißen, Laserschweißen, cold metal transfer Schweißen
5.6 Was passiert beim Schutzgasschweissen?	5.6 Schutzgasschweißen: Verwendung von Schutzgasen, die die Elektrode und die Schmelze umströmen und so das Verfahren produktiver machen
5.7 Was passiert veim Unterpulverschweißen?	5.7 Unterpulverschweißen: Verwendung von Schweißpulver, welches von Lichtbogen geschmolzen wird -> flüssige Schlacke schützt flüssiges Metall vor Zutritten aus der Luft -> nach Schweißvorgang löst sich die Schlackeschicht ab
5.8 Welche Metalltrennverfahren kennen Sie?	5.8 mit Laser trennen, sägen
6.1 Wie werden Stahlobjekte gegen Brand geschützt?	6.1 durch Brandschutzanstriche wird das Weichwerden beim Brennen verhindert, überdimensioniertes Bauen -> Tragfähigkeit bleibt länger erhalten, schützende Verkleidungen
6.2 Was gefährdet Stahltragwerke?	6.2 Feuer, Korrosion/Rost
6.3 Was ist beim Einsatz von Stahl in Bezug auf den Wärmeschutz zu bedenken?	6.3 hohe Wärmeleitfähigkeit -> muss isoliert werden, sonst drohen Wärme- und Heizverluste
7.1 Wie gut lassen sich Eisenwerkstoffe recyclen?	7.1 kann zu 99% recycelt werden -> sehr gut recycelbar
7.2 Welche Verwendung findet Hochofenschlacke?	7.2 Hochofenschlacke Weiterverwendung: Zusatzstoff für Zement, als Gesteinskörnung, im Straßen- und Wegebau, mineralische Düngemittel, Schlackenwolle als Wärmedämmung, früher als Baumaterial für Häuser
8.1 Welche Nichteisenmetalle kennen Sie?	8.1 Titan, Aluminium, Zink, Zinn, Blei, Kupfer, Silber, Gold
8.2 Wie wird ein dickwandiges Aluminium‐Quadratrohr hergestellt?	8.2 Lochen von Vollmaterial
8.3 Was ist Messing?	8.3 Messing: Legierung aus Zink und Kupfer
8.4 Was ist Bronze?	8.4 Bronze: Legierungen mit Kupfer als Hauptbestandteil
8.5 Was ist Zinn?	8.5 Zinn: chemisches Element, Schwermetall

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