Material, das im Handel als Blech 2. Wahl oder Non-Prime bezeichnet wird, hat keine normative Definition, und der Katalog der Abweichungen, die zur Abstufung führen, folgt der Werks- und Handelspraxis und nicht einer Norm. Technologisch lassen sich diese Abweichungen in vier Gruppen einteilen: Oberflächenfehler der Beschichtung oder des Grundwerkstoffs, Formfehler, Maßabweichungen sowie Eigenschaftsänderungen infolge der Alterung des Werkstoffs. Chemische Zusammensetzung und mechanische Eigenschaften bleiben dabei meist unverändert, da die Abstufung überwiegend aus optischen oder maßlichen Gründen oder wegen des Alters des Bestandes erfolgt1.
Die Beschreibung von Non-Prime-Material beschränkt sich in Angeboten üblicherweise auf die Formel von kleinen Oberflächenfehlern ohne Einfluss auf die Verwendung. Für die technischen Abteilungen ist diese Information unzureichend, denn jede Art von Abweichung wirkt auf eine andere Stufe des Fertigungsprozesses, und ein Teil der Abweichungen zeigt sich erst an der Presse oder in der Profilieranlage. In Phasen schwacher Nachfrage stufen die Werke einen Teil der Produktion von der ersten in die zweite Wahl um, und über die Eignung einer Partie entscheidet vor allem, ob das Enderzeugnis eine sichtbare Oberfläche hat2.
Die Bewertung eines Fehlers setzt einen Bezugspunkt voraus. Für kontinuierlich schmelztauchveredelte Erzeugnisse bildet ihn die Norm EN 10346, die drei Oberflächenklassen definiert und die in jeder Klasse zulässigen Unregelmäßigkeiten ausdrücklich benennt3. Ein erheblicher Teil der bei Non-Prime-Material anzutreffenden Unregelmäßigkeiten fällt unter die Beschreibung der Klasse A, also der Oberfläche im Zustand nach dem Überzugsauftrag. Zur Abstufung kommt es, wenn die Ausprägung der Abweichung die Grenze der Klasse überschreitet oder wenn die Partie für einen Auftrag mit höherer Klasse gefertigt wurde.
| Oberflächenklasse | Merkmale | Nach der Norm zulässige Unregelmäßigkeiten |
|---|---|---|
| A | Oberfläche im Zustand nach dem Überzugsauftrag | Pickel, Abdrücke, Kratzer, Vertiefungen, Unterschiede im Erscheinungsbild, dunkle Flecken, Streifenmarken und leichte Passivierungsflecken |
| B | verbesserte Oberfläche, dressiertes Erzeugnis | kleine Unregelmäßigkeiten: Streckrichtbrüche, Dressierabdrücke, leichte Kratzer, Oberflächenstruktur, Ablaufspuren und leichte Passivierungsflecken |
| C | beste Oberfläche, dressiertes Erzeugnis | gleichmäßige Sichtseite, geeignet für hochwertige Lackierungen; Gegenseite mindestens Klasse B |
Die Oberflächenklasse wird in der Bezeichnung des Erzeugnisses durch die Oberflächenausführung, also normale oder verminderte Zinkblume, sowie durch die Oberflächenbehandlung ergänzt: chemische Passivierung, Ölung, Passivierung mit Ölung, Phosphatierung oder Versiegelung mit einer organischen Schicht.
Den zweiten Teil des Bezugsrahmens bilden die Grenzabmaße für Maße und Form. Für schmelztauchveredelte Erzeugnisse legt sie die Norm EN 10143 fest, die den Dickenbereich von 0,20 mm bis 6,50 mm umfasst und neben normalen auch eingeengte, mit S bezeichnete Grenzabmaße vorsieht4. Für warmgewalztes, aus dem Coil geschnittenes Material gilt die Norm EN 100515. Eine Abweichung zwischen deklarierter Toleranz und tatsächlichem Zustand ist ein eigenständiger Grund für die Abstufung, unabhängig vom Oberflächenzustand.
A, B, C
Oberflächenklassen schmelztauchveredelter Erzeugnisse nach EN 10346
0,20-6,50 mm
Dickenbereich der Grenzabmaße nach EN 10143
6 Monate
Richtwert für die Freiheit von Fließfiguren nach Dressieren mit 1,25-2,0% Dehnung
Weißer oder grauer Belag auf verzinkter Oberfläche entsteht, wenn eng aneinanderliegende Bleche im Coil oder im Paket bei eingeschränktem Luftzutritt feucht werden. Zink reagiert mit Feuchtigkeit zu Zinkhydroxid, das bei Mangel an Kohlendioxid nicht in die dichte Zinkkarbonatschicht übergeht, die für die Korrosionsbeständigkeit des Überzugs verantwortlich ist6. Es handelt sich um ein Oxidationsprodukt des Überzugs und nicht um Korrosion des Stahlgrundwerkstoffs.
Die technologischen Folgen hängen von der Ausprägung ab. Leichter Belag verkürzt die Lebensdauer in der Regel nicht, mittlerer Belag erfordert Bewertung und Behandlung, starker Belag kann die Wiederherstellung des Überzugs erforderlich machen7. Die Färbung hat diagnostischen Wert: Weiß entspricht Oxidationsprodukten des Zinks allein, Grau oder Schwarz tritt bei langer Durchfeuchtung auf, wenn ein erheblicher Teil des Überzugs verbraucht ist und Eisen aus dem Grundwerkstoff an der Reaktion beteiligt ist6. Dressiertes Material zeigt bereits in der Frühphase eine dunklere Färbung wegen des höheren Anteils an Aluminiumoxiden an der Oberfläche.
Das Entfernen des Belags stellt das gleichmäßige Erscheinungsbild wieder her, beseitigt jedoch nicht die Anätzung der Oberfläche, sodass die Stelle matt und sichtbar bleibt6. Bedeutung hat dies ausschließlich bei Sichtteilen. Bei lackierten Erzeugnissen ist maßgeblich, dass sowohl Korrosionsprodukte des Zinks als auch Passivierungsrückstände die Bedingungen der Lackhaftung verändern, weshalb die Oberflächenvorbereitung auf den tatsächlichen und nicht auf den nominellen Zustand der Partie abzustimmen ist.
Das Risiko der Belagbildung in der weiteren Lieferkette wird begrenzt durch Lagerung in klimatisierten Räumen, Halten der Werkstofftemperatur oberhalb des Taupunkts, Transport in geschlossenen und wasserdichten Fahrzeugen, Lagerung auf Unterlagen mit Luftzirkulation sowie durch Begrenzung der Lagerzeit frisch veredelten Materials6.
Kratzer entstehen beim Transport, beim Umhaspeln des Coils und bei der Lagerhandhabung. Entscheidend ist, ob der Kratzer die Kontinuität des metallischen Überzugs unterbricht. Ein Kratzer ohne Verletzung des Überzugs ist eine rein optische Abweichung und fällt unter die Beschreibung der Klasse A.
Bei freigelegtem Grundwerkstoff entscheidet der kathodische Schutz durch das benachbarte Zink über die Beständigkeit. Die Reichweite dieses Schutzes hängt von Leitfähigkeit und Dicke der Elektrolytschicht auf der Oberfläche sowie von der Blechdicke ab. In Freibewitterungsversuchen blieb ein Blech von 1 mm Dicke nach sechs Monaten an der Schnittkante frei von Rost, während eine Probe von 2,3 mm bereits nach zwei Wochen Rost zeigte; bei dünnem Blech unter 1 mm kann die Schnittkante in den meisten Umgebungen über die gesamte Nutzungsdauer des Bauteils rostfrei bleiben8. Praktisch bedeutet dies, dass die Bedeutung eines Kratzers mit der Werkstoffdicke und der Aggressivität der Einsatzumgebung wächst.
Material mit Kratzern findet Verwendung in verdeckten Bauteilen, in Innenkonstruktionen und in Erzeugnissen mit deckender Lackierung.
Walzenabdrücke treten zyklisch über die Bandlänge auf, mit einem Abstand, der dem Walzenumfang entspricht. Dieses Merkmal hat praktischen Wert, weil sich der tatsächliche Materialverlust anhand eines Kontrollabschnitts abschätzen lässt, statt die gesamte Partie zu bewerten. Einzelne Eindrücke, verursacht durch Fremdkörper in der Anlage, treten zufällig auf und erfordern eine Bewertung über die gesamte Länge.
Beim Biegen und Rollprofilieren bleibt diese Gruppe von Abweichungen üblicherweise ohne Bedeutung. Beim Tiefziehen stört sie die Spannungsverteilung und kann im Bereich der größten Umformung einen Riss einleiten. Bei hochglänzend lackierten Erzeugnissen bleibt sie nach der Endbeschichtung sichtbar, da dünne organische Schichten die Geometrie des Untergrunds abbilden statt sie zu überdecken.
Die in Handelsbeschreibungen am häufigsten übergangene und in der Serienfertigung am meisten störende Gruppe von Abweichungen hängt mit der Reckalterung zusammen. In niedriggekohlten Stählen diffundieren Kohlenstoff- und Stickstoffatome zu Versetzungen und stellen eine ausgeprägte obere Streckgrenze wieder her, was sich beim Umformen als Lüders-Bänder, also als unregelmäßige Fließfiguren auf der Oberfläche des Erzeugnisses, zeigt9.
Die Vorbeugung wirkt auf zwei Wegen. Dressieren mit einer Umformung von mindestens 0,5% beseitigt die obere Streckgrenze, und eine Dehnung in der Größenordnung von 1,25-2,0% sichert die Freiheit von Fließfiguren für etwa sechs Monate. Vollständige Freiheit bieten nur Stähle mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt bis 0,002%, frei von interstitiellen Atomen und als IF-Stähle bezeichnet. Von Bedeutung ist außerdem, dass Dressieren oder Richten oberhalb von 38 Grad Celsius den Vorgang auf zwei Wochen verkürzen kann9.
Für Non-Prime-Material ergeben sich unmittelbare Schlussfolgerungen. Das Alter einer Partie, einer der häufigeren Gründe für die Abstufung von Beständen1, führt zu einem Risiko von Fließfiguren bei Bauteilen mit hohem Umformgrad und sichtbarer Oberfläche. Beim Einkauf von Material, das älter als ein halbes Jahr ist, begrenzen Rollenrichten unmittelbar vor dem Umformvorgang9 sowie die Zuordnung solcher Partien zu Erzeugnissen mit geringerem Umformgrad dieses Risiko. Zur selben Gruppe gehören Coilbrüche, also quer verlaufende Marken, die beim Abhaspeln eines fertig geglühten Coils aus niedriggekohltem Stahl entstehen; die Norm führt Marken dieser Art unter den in der Oberflächenklasse B zulässigen Unregelmäßigkeiten auf3.
Quetschungen, Aufspaltungen und Kantenwelligkeit wirken sich unmittelbar auf die Materialausbeute aus. Ist ein Längsteilen in schmalere Bänder geplant, wird ein Teil dieses Bereichs mit dem Besäumstreifen entfernt, sodass eine Beschädigung innerhalb der Besäumbreite keinen Verlust verursacht. Wird Material in der Endbreite gekauft, stellt eine Kantenbeschädigung einen tatsächlichen Verlust dar und sollte sich in den Handelsbedingungen widerspiegeln.
Eine eigene Frage ist die Art der Kante. Warmgewalztes Material mit Naturkante hat eine Breitentoleranz von 0 bis plus 20 mm, während die besäumte Kante im Bereich von 0 bis plus 3 mm bei Breiten unter 1200 mm, bis plus 5 mm bei Breiten von 1200 mm bis 1500 mm und bis plus 6 mm oberhalb von 1500 mm liegt5. Ein Angebotsvergleich ohne Berücksichtigung der Kantenart führt daher zu scheinbaren Ergebnissen.
Bei unverzinktem Material ist Flugrost eine natürliche Erscheinung und wird beim Beizen oder im Zuge der Bearbeitung entfernt. Bei verzinktem Material weist punktuelle Eisenkorrosion auf eine Unterbrechung des Überzugs hin und erfordert eine Einzelbewertung im Hinblick auf die Einsatzbedingungen des Erzeugnisses, vor allem die Korrosivitätskategorie der Umgebung und die geforderte Lebensdauer.
Bei lackierten Erzeugnissen wird das Verhalten der Verfärbung nach der Oberflächenvorbereitung an einer Musterpartie überprüft, da dieses Verhalten vom System der Oberflächenvorbereitung und der Art der Beschichtung abhängt und nicht vom Aussehen des Ausgangsmaterials.
Zu dieser Gruppe gehören Dicken- und Breitenabweichungen sowie Formabweichungen: fehlende Ebenheit, Kantenwelligkeit, Mittenbeulen und Säbel. Für schmelztauchveredelte Erzeugnisse hängen die Dickentoleranzen von Nenndicke, Breite und Streckgrenze des Stahls ab; beispielsweise beträgt bei Dicken von 0,80 mm bis 1,00 mm, Breiten bis 1200 mm und Stahl mit einer Streckgrenze unter 260 MPa die normale Toleranz 0,06 mm und die eingeengte 0,045 mm, wobei sich diese Werte bei hohen Überzugsmassen, Z450 und Z600, um 0,01 mm erhöhen4. Die Ebenheit beschreiben in dieser Norm normale und eingeengte Toleranzklassen.
Bei warmgewalztem, aus dem Coil geschnittenem Material hängen die Ebenheitsabweichungen von Breite und Erzeugniskategorie ab, und der Säbel sollte bei Längen unter 5000 mm 0,5% der tatsächlichen Länge des Bleches nicht überschreiten; bei längeren Erzeugnissen gilt die Grenze von 20 mm je 5000 mm Länge und von 15 mm bei besäumter Kante5.
Die technologische Bedeutung dieser Gruppe ist deutlich konzentriert. Säbel und Kantenwelligkeit wirken am stärksten beim Rollprofilieren und bei der automatischen Materialzuführung, wo sie über die Wiederholgenauigkeit der Bandlage und über die Verwindung des Profils entscheiden. Die Dickenabweichung wirkt auf steifigkeitsbestimmte Erzeugnisse, auf die Parameter des Schweißens und Widerstandsschweißens sowie auf die Abrechnung der Partie nach Masse.
| Art der Abweichung | Biegen und Profilieren | Tiefziehen | Schweißen und Widerstandsschweißen | Pulverbeschichtung | Sichtfläche |
|---|---|---|---|---|---|
| Leichter Lagerbelag | ohne Einfluss | ohne Einfluss | ohne Einfluss | Oberflächenvorbereitung | bedingt |
| Starker Lagerbelag | Einschränkungen | Einschränkungen | Einschränkungen | Reinigung erforderlich | nicht zulässig |
| Kratzer im Überzug | ohne Einfluss | Einschränkungen | ohne Einfluss | zulässig | nicht zulässig |
| Walzenabdrücke | ohne Einfluss | Einschränkungen | ohne Einfluss | zulässig | nicht zulässig |
| Coilbrüche und Fließfiguren | Einschränkungen | wesentliche Einschränkungen | ohne Einfluss | nach Lackierung sichtbar | nicht zulässig |
| Kantenbeschädigung | abhängig vom Schnittplan | abhängig vom Schnittplan | ohne Einfluss | ohne Einfluss | abhängig vom Zuschnitt |
| Verfärbungen | ohne Einfluss | ohne Einfluss | ohne Einfluss | Musterpartie | nicht zulässig |
| Säbel und Welligkeit | wesentliche Einschränkungen | wesentliche Einschränkungen | ohne Einfluss | ohne Einfluss | ohne Einfluss |
| Dickenabweichung | abhängig vom Erzeugnis | wesentliche Einschränkungen | Parameterkorrektur | ohne Einfluss | ohne Einfluss |
Die Übersicht hat orientierenden Charakter. Über die Freigabe des Materials entscheidet die Bewertung der konkreten Partie im Hinblick auf das konkrete Erzeugnis und den konkreten Prozess.
Die Bewertung von Non-Prime-Material stützt sich auf drei Fragen, deren Reihenfolge dem technologischen Gewicht der Abweichungen entspricht.
1
Grund der Abstufung
Oberflächenabweichung, Maßabweichung oder Alter des Bestandes. Jeder dieser Gründe wirkt auf eine andere Prozessstufe und beeinflusst die Eignung der Partie unterschiedlich.
2
Verteilung des Fehlers
Zyklische, durchgehende oder örtliche Abweichung sowie ihre Lage im Coil und über die Bandbreite. Davon hängt die abschätzbare Ausbeute ab.
3
Zielprozess und Erzeugnis
Umformgrad, Fügeverfahren, Art der Endbeschichtung und Sichtbarkeit der Oberfläche im fertigen Erzeugnis.
Non-Prime-Material wird üblicherweise von einem Werkszeugnis auf der Grundlage einer nichtspezifischen Prüfung begleitet, da die Abstufung nicht aus der chemischen Zusammensetzung oder den mechanischen Eigenschaften folgt, sondern aus Ausführungsabweichungen. Den Bereich, in dem Recht oder Produktnorm ein Abnahmeprüfzeugnis verlangen, behandelt ein gesonderter Beitrag über Prüfbescheinigungen nach EN 10204. Die Unterscheidung zwischen abgestuftem Material und vollwertigem Überschuss stellt der Beitrag über Werksüberschüsse und Übermengen dar, die Merkmale der Kategorie selbst der Beitrag über Blech 2. Wahl.
Verfügbare Stahlsorten, Überzugsarten sowie Formate von Coils, Spaltbändern und Tafeln zeigt das Stahlblech-Angebot von HEN-STOL.
Senden Sie uns die Spezifikation des Materials, das Sie derzeit verwenden: Sorte, Dicke, Breite, Klasse und Art des Überzugs, bevorzugte Lieferform sowie Partiegröße. Wir prüfen die Verfügbarkeit und legen die besten Konditionen vor, die wir anbieten können.
Es gibt keine europäische oder nationale Norm, die die Kategorie 2. Wahl definiert. Bezugspunkt bleiben die Produktnormen, vor allem EN 10346 für die Oberflächenklassen sowie EN 10143 und EN 10051 für die Grenzabmaße für Maße und Form. Abstufung bedeutet das Überschreiten der Grenze einer Klasse oder einer im Auftrag vereinbarten Toleranz.
Leichter Belag verkürzt die Lebensdauer des Überzugs in der Regel nicht und muss nicht entfernt werden. Mittlerer Belag erfordert die Bewertung der verbliebenen Überzugsdicke, starker Belag mit grauer oder schwarzer Färbung weist auf den Verbrauch eines erheblichen Teils des Zinks und auf die Beteiligung von Eisen hin. Nach der Reinigung bleibt die Oberfläche angeätzt.
Freigelegter Grundwerkstoff wird durch das benachbarte Zink kathodisch geschützt. Die Wirksamkeit dieses Schutzes nimmt mit steigender Blechdicke ab: bei Material unter 1 mm kann die Schnittkante über die gesamte Nutzungsdauer rostfrei bleiben, bei einer Dicke von 2,3 mm tritt Rost bereits nach etwa zwei Wochen Freibewitterung auf.
Es sind Fließmarkierungen, die beim Umformen von niedriggekohltem Stahl nach Reckalterung auf der Oberfläche des Erzeugnisses erscheinen. Dressieren mit einer Dehnung von 1,25-2,0% sichert die Freiheit davon für etwa sechs Monate. Bei älterem Material begrenzt Rollenrichten unmittelbar vor dem Umformvorgang das Risiko.
Entscheidend sind Formabweichungen, vor allem Säbel und Kantenwelligkeit, da sie die Wiederholgenauigkeit der Bandlage in der Anlage und die Verwindung des fertigen Profils beeinflussen. Oberflächenabweichungen wie Lagerbelag, Walzenabdrücke oder Kratzer bleiben in diesem Prozess meist ohne technologische Bedeutung.
Üblicherweise ein Zeugnis auf der Grundlage einer nichtspezifischen Prüfung, da die Abstufung aus Ausführungsabweichungen und nicht aus der chemischen Zusammensetzung oder den mechanischen Eigenschaften folgt. Anwendungen mit Pflicht zur Vorlage eines Abnahmeprüfzeugnisses erfordern eine gesonderte Prüfung bei der Werkstoffauswahl.