EP0784523B1 - Tauchgiessrohr - Google Patents

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EP0784523B1
EP0784523B1 EP95930397A EP95930397A EP0784523B1 EP 0784523 B1 EP0784523 B1 EP 0784523B1 EP 95930397 A EP95930397 A EP 95930397A EP 95930397 A EP95930397 A EP 95930397A EP 0784523 B1 EP0784523 B1 EP 0784523B1
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EP
European Patent Office
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wall
casting
submerged
tube
mould
Prior art date
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EP95930397A
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English (en)
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Inventor
Fritz-Peter Pleschiutschnigg
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SMS Siemag AG
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SMS Demag AG
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50Pouring-nozzles

Definitions

  • the invention relates to a device for the continuous casting of steel, consisting of a dip tube with an elongated cross-section and one, long and wide sides Continuous casting mold, in particular for casting thin slabs.
  • Immersion pipes have a round, predominantly circular or elliptical shape when they are connected to the casting tank. This shape can continue up to the mouth area of the immersion pouring tube, but it can also change into another shape, for example a rectangular shape.
  • an immersion pouring tube is known whose at least in its section immersed in the melt has a substantially rectangular outer and inner cross section. The longitudinal edges of this immersion pouring tube run parallel to the long sides of the continuous casting mold, so that an optimal space for the flow cross section is used, in particular in the case of rectangular strand cross sections.
  • the flow cross-section available here with normal slabs between the broad side of the mold and the outer pouring tube wall is no longer present in the case of molds for the production of thin slabs.
  • the immersion pouring tube known from this document influences the melt flowing through the immersion pouring tube, in particular the exit impulse of the pouring jet.
  • the outer shape of the immersion pouring tube corresponds to an elongated oval.
  • turbulence and eddies occur particularly in the corners in the area of the mold wide side as a result of the flow of the steel.
  • wave peaks and valleys occur in the area of the long sides of the immersion pouring tube, with the disadvantageous consequence of an uneven supply of slag in the area of the free mold cross section in the shadow of the immersion pouring tube. This leads to uneven lubrication and a non-uniform heat transfer between the strand shell formed from the liquid steel and the mold wall, which also results in the drawing in of slag and casting powder under the bath surface.
  • the invention has set itself the goal of creating a device that is constructive simple construction the kinetic energy of the liquid steel in the area between the section of the immersion tube immersed in the melt and the Dismantles the long sides of the mold and can be predefined on the flow formation in the Liquid steel in the mold area in the bath surface affects.
  • the molten steel leaving the immersion pouring tube initially moves in the conveying direction of the strand.
  • the flow rate of the liquid steel moves the Melt away from the mouth of the immersion nozzle to a point where reverses the direction of flow of the molten steel and then, into two separate ones Streams divided, near the broad sides of the molds against the direction of strand withdrawal flows to the bathroom surface.
  • the device according to the invention has an outer tube wall shape which, at any immersion depth of the immersed pouring tube in the continuous casting mold, is at a constant distance from the long sides of the mold. Shaped elements are provided on the broad sides of the immersion pouring tube in the area immersed in the melt, which provide minimal resistance to the horizontal flow of the melt located in the mold and the casting powder floating on it.
  • the outer wall of the area of the immersion pouring tube which is immersed in the melt is either directly designed in such a way that a minimal flow resistance to the horizontally flowing melt is achieved, or independent components are provided which are arranged in front of the broadside of the immersion pouring tube.
  • the inner wall of the immersion nozzle as well as the outer wall of the immersion nozzle are given shapes that allow optimal flow conditions both in the immersion nozzle and around the immersion nozzle. Wall thickness changes will occur with one-piece immersion pipes.
  • immersion pouring tubes are used which have a uniform wall thickness, which essentially depends on the shape of the inner tube wall.
  • an immersion pouring tube 10 is shown, the inner tube wall of which 11 and the outer tube wall with 12, the area on the casting container side with 13 and the Mouth area is designated 14.
  • the region 13 on the side of the casting container is tubular designed and connected to a casting tank, not shown.
  • the Mouth area has a substantially flattened shape, the mold broadside Area 16 is significantly shorter than area 17 on the long side of the mold.
  • FIG. 1 shows a section through a mold 20, the mold long sides 21 and Has broad mold sides 22.
  • the immersion pouring tube 10 is arranged in the center of the mold 20.
  • the immersion pouring tube 10 has a rectangular cross-sectional shape.
  • a shaped element 31 designed as a wedge 32 is arranged in front of the mold-wide area 16.
  • the long sides of the mold run essentially parallel.
  • the distance of the tube outer wall 12 to the inner mold longitudinal side 21, which has the maximum mold width B, is denoted by d.
  • the left side of the immersion pouring tube 10 of the horizontal section in FIG. 1 is designed like a boat body 35.
  • the immersion pouring tube 10 has a wedge-shaped base piece 18 in the center. In this variant, the mold is cambered.
  • the current is sketched in the left part.
  • the liquid material rises in the area of the mold broadside to the bath surface, shown here by arrowheads. From there, the current moves in the direction of the immersion pouring tube, evenly divided by the tip of the boat-shaped broad side of the immersion pouring tube. In the middle of the long side of the immersion pouring tube (represented by the arrow ends), the liquid steel flow moves in the direction of the strand withdrawal.
  • the lower area of FIG. 1 shows vertical sections through the mold and the dip tube, specifically the section CC through a cambered mold and EE through a mold with parallel side walls.
  • the outer tube wall 12 is designed such that it has a constant distance d from the inner wall of the long side 21 of the mold when the depth of immersion into the mold or the melt is different.
  • Figures 2 and 3 have a section through a dip tube 10, the mouth side has a conical extension 15, in the center of a wedge-shaped base piece 18 is provided.
  • the angle of inclination is 4 ° to 20 °.
  • the outer tube wall 12 of the immersion pouring tube is in the melt immersed area designed on the broadside of the dip tube in such a way that the horizontal Flow of the molten steel and the casting powder floating on it minimal resistance is opposed.
  • the outer tube wall is on the left 12 hull-shaped 35 ending in a tip, on the right
  • a Taylor bead 34 which is also known from shipping, is provided on the side. Both Shaped elements are also with constant wall thickness of the dip tube (dashed Line).
  • FIG. 3 shows an immersion pouring tube 10 in which the shaped elements 31 are independent Components are designed by holding devices 37 as on the left side or fastened to the immersion nozzle by means of a retaining web 38 as on the right-hand side are.
  • the immersion pouring tube 10 has a constant wall thickness.
  • the as an independent Components 31 designed as components can have any cross-sectional shapes, a semicircular outer contour 31 is shown in the left part and in the right part Part of the shape of a wedge 32.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Stranggießen von Stahl, bestehend aus eine Tauchgießrohr mit länglichem Querschnitt und einer, Längs- und Breitseiten aufweisenden Stranggießkokille, insbesondere zum Gießen von Dünnbrammen.
Tauchgießrohre weisen bei ihrem Anschluß an den Gießbehälter regelmäßig eine runde, überwiegend kreisrunde oder auch elliptische Form auf. Diese Form kann sich bis zum Mündungsbereich des Tauchgießrohres fortsetzen, sie kann aber auch in eine andere Form, beispielsweise in eine rechteckige Form übergehen. So ist aus der DE OS 24 42 187 ein Tauchgießrohr bekannt, dessen mindestens in seinen in die Schmelze eintauchenden Abschnitt ein im wesentlichen rechteckigen Außen- und Innenquerschnitt aufweist. Die Längskanten dieses Tauchgießrohres laufen parallel zu den Längsseiten der Stranggießkokille, so daß insbesondere bei rechteckigen Strangquerschnitten ein optimaler Raum für den Strömungsquerschnitt ausgenutzt wird.
Der bei Normalbrammen hierbei zur Verfügung stehende Strömungsquerschnitt zwischen der Kokillenbreitseite und der Tauchgießrohraußenwand ist bei Kokillen für die Herstellung von Dünnbrammen nicht mehr gegeben. Hinzu tritt, daß die durch das Tauchgießrohr geführten Flüssig-Stahlmengen bei den heutigen geforderten Gießleistungen deutlich höhere Gießgeschwindigkeiten aufweisen, als es bei der aus der o. g. 20 Jahre alten Schrift bekannten Kokille üblich war. Die Strömung des flüssigen Stahls ist dabei so groß, daß es zu deutlichen Badoberflächenbewegungen besonders im Bereich zwischen dem Tauchgießrohr und den Kokillenlängsseiten kommt.
Aus WO 89/12519 ist es bekannt, Tauchgießrohre einzusetzen, deren in die Schmelze eintauchender Abschnitt die Form eines plattgedrückten Rohres mit parallel geführten Seitenwänden aufweist. Dieser breitmäulige Tauchgießrohrabschnitt weist dabei Öffnungen auf, die allein oder zusammen mit Strömungsleitelementen den Ausfluß des flüssigen Stahls aus dem Tauchgießrohr so führen, daß einzelne Flüssigmetallströme sich kreuzen und somit zu einer Verringerung der Strömung führen.
Weiterhin ist aus der Schrift DE 41 42 447 C2 ein Tauchgießrohr zum Einleiten von Stahlschmelze in eine Kokille bekannt, bei dem die Innenwand des den Querschnitt erweiternden Teils des Tauchgießrohres zusammen mit den gegenüberliegenden Wandteilen des Bodenstücks Strömungskanäle bilden. Das aus dieser Schrift bekannte Tauchgießrohr nimmt Einfluß auf die das Tauchgießrohr durchströmende Schmelze, insbesondere auf den Austrittsimpuls des Gießstrahles. Die Außenform des Tauchgießrohres entspricht einem langgestrecktem Oval.
Bei den bekannten Tauchgießrohrformen kommt es besonders im Bereich der Ecken im kokillenbreitseitigen Bereich infolge der Strömung des Stahl zu Turbulenzen und Wirbeln. Hierbei treten im Bereich der Längsseiten des Tauchgießrohres Wellenberge und -täler auf mit der nachteiligen Folge einer ungleichmäßigen Schlackeversorgung im Bereich des freien Kokillenquerschnitts im Schatten des Tauchgießrohres. Dies führt zu ungleichmäßiger Schmierung und einem ungleichförmigen Wärmeübergang zwischen der sich aus dem Flüssigstahl bildenden Strangschale und der Kokillenwand, was auch noch ein Einziehen von Schlacke und Gießpulver unter die Badoberfläche zur Folge hat.
Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, eine Einrichtung zu schaffen, die in konstruktiv einfachem Aufbau die kinetische Energie des flüssigen Stahls in dem Bereich zwischen dem in die Schmelze eingetauchten Abschnitt des Tauchgießrohres und den Kokillenlängsseiten abbaut und vorgebbar auf die Strömungsausbildung des in der Kokille befindlichen Flüssigstahls im Bereich der Badoberfläche Einfluß nimmt.
Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die Merkmale des Anspruchs 1. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.
Die das Tauchgießrohr verlassende Stahlschmelze bewegt sich anfänglich in Förderrichtung des Stranges. In Abhängigkeit der Richtung der Austrittsöffnungen des Tauchgießrohres und der Strömungsgeschwindigkeit des Flüssigstahls bewegt sich die Schmelze von der Mündung des Tauchgießrohres weg bis zu einem Punkt, in der sich die Strömungsrichtung des Flüssigstahls umkehrt und anschließend, in zwei einzelne Ströme aufgeteilt, in der Nähe der Breitseiten der Kokillen entgegen der Strangabzugsrichtung zur Badoberfläche strömt.
Im Bereich der Badoberfläche bewegen sich die beiden getrennten Ströme des Flüssigstahls in Richtung Tauchgießrohr, sie werden an der den Breitseiten zugeneigten Außenwänden des Tauchgießrohres abgelenkt und in den Freiraum zwischen der Längsseite der Kokille und der Längsseite des Tauchgießrohres geführt. In Höhe der Mittenachse der Kokille prallen in den Freiräumen zu beiden Seiten des Tauchgießrohres die einzelnen in horizontaler Richtung sich bewegenden Stahlströme aufeinander und fließen gemeinsam in Strangabzugsrichtung ab.
Die erfindungsgemäße Einrichtung besitzt unabhängig von der Ausgestaltung der Rohrinnenwand eine Rohraußenwandform, die bei beliebiger Eintauchtiefe des Tauchgießrohres in die Stranggießkokille eine konstante Distanz zu den Kokillenlängsseiten aufweist. An den Breitseiten des Tauchgießrohres im in die Schmelze eintauchenden Bereich sind Formelemente vorgesehen, die der horizontalen Strömung der in der Kokille befindlichen Schmelze und dem auf ihr schwimmenden Gießpulver einen minimalen Widerstand entgegensetzen.
Die Außenwand des in die Schmelze eintauchenden Bereichs des Tauchgießrohres ist entweder unmittelbar so ausgestaltet, daß ein minimaler Strömungswiderstand gegenüber der horizontal fließenden Schmelze erreicht wird oder es sind unabhängige Bauteile vorgesehen, die vor der Tauchgießrohrbreitseite angeordnet sind.
Die Tauchgießrohrinnenwand wie auch die Tauchgießrohraußenwand erhalten Formen, die jeweils optimale Strömungsverhältnisse sowohl im Tauchgießrohr wie auch um das Tauchgießrohr herum erlauben. Bei einstückigen Tauchgießrohren werden Wandstärkenänderungen auftreten. Bei der Verwendung von unabhängigen Bauteilen für die Formelemente werden Tauchgießrohre eingesetzt, die eine gleichmäßige Wandstärke besitzen, die sich im wesentlichen nach der Form der Rohrinnenwand richtet.
Als vorteilhafte Formen der Breitseiten des Tauchgießrohres werden vorgeschlagen, eine keilförmige Ausgestaltung mit gegen die Strömung weisender Spitze oder ein sog. Taylor-Wulst. Hierbei handelt es sich um einen aus dem Schiffbau bekannten Bugwulst, also eine wulstartige Verdickung an der Außenwand.
Losgelöst von den genannten Formen der Rohraußenwand des Tauchgießrohres wird vorgeschlagen, die Breitseite der Rohrinnenwand des Tauchgießrohres mit einer konischen Erweiterung auszugestalten, vorzugsweise mit einem Neigungswinkel von 4° bis 7°. Hierdurch wird auf die Strömung im Bereich des Gießspiegels in der Weise Einfluß genommen, daß dieser in besonderer Weise ruhig strömt. Die besondere Ausgestaltung der Breitseitenaußenkontur des Tauchgießrohres kann anschließend optimal Einfluß auf die Strömung in dem Freiraum zwischen Tauchrohrlängsseiten und Kokillenlängsseiten nehmen.
Beispiele der Erfindung sind in der beigefügten Zeichnung dargelegt. Dabei zeigen die
Fig. 1
einen Schnitt durch zwei Ausführungen der Kokille und des Tauchgießrohres horizontal und vertikal mit Sicht auf Breitseiten
Fig. 2 und Fig. 3
Längsschnitte und Mündungsquerschnitte verschiedener Ausgestaltungen.
In allen drei Figuren ist ein Tauchgießrohr 10 dargestellt, dessen Rohrinnenwand mit 11 und die Rohraußenwand mit 12, der gießbehälterseitige Bereich mit 13 und der Mündungsbereich mit 14 bezeichnet ist. Der gießbehälterseitige Bereich 13 ist rohrförmig ausgestaltet und an einen nicht dargestellten Gießbehälter angeschlossen. Der Mündungsbereich weist eine im wesentlichen flachgedrückte Form auf, deren kokillenbreitseitiger Bereich 16 deutlich kürzer ist als der kokillenlängsseitige Bereich 17.
Die Figur 1 zeigt einen Schnitt durch eine Kokille 20, die Kokillenlängsseiten 21 und Kokillenbreitseiten 22 besitzt.
Im Zentrum der Kokille 20 ist das Tauchgießrohr 10 angeordnet. Im rechten Teil der oberen Darstellung der Figur 1 besitzt das Tauchgießrohr 10 eine rechteckige Querschnittsgestalt. Vor dem kokillenbreitseitigen Bereich 16 ist ein als Keil 32 ausgestaltetes Formelement 31 angeordnet. Die Kokillenlängsseiten verlaufen hierbei im wesentlichen parallel.
Die Distanz der Rohraußenwand 12 zur, die maximale Kokillenbreite B besitzenden inneren Kokillenlängsseite 21 ist mit d bezeichnet.
Die linke Seite des Tauchgießrohres 10 des horizontalen Schnittes der Figur 1 ist bootskörperförmig 35 ausgestaltet. Das Tauchgießrohr 10 weist mittig ein keilförmiges Bodenstück 18 auf. Bei dieser Ausführungsvariante ist die Kokille bombiert.
Im linken Teil ist skizzenhaft die Strömung dargelegt. Das Flüssigmaterial steigt im Bereich der Kokillenbreitseite zur Badoberfläche, hier dargestellt durch Pfeilspitzen. Von dort bewegt sich der Strom in Richtung Tauchgießrohr, gleichmäßig geteilt durch die Spitze der bootskörperförmig ausgestalteten Breitseite des Tauchgießrohres. In der Mitte der Längsseite des Tauchgießrohres (dargestellt durch die Pfeilenden) bewegt sich der Flüssigstahlstrom in Strangabzugsrichtung.
Der untere Bereich der Figur 1 zeigt vertikale Schnitte durch die Kokille und das Tauchrohr, und zwar den Schnitt CC durch eine bombierte Kokille und EE durch eine Kokille mit parallel geführten Seitenwänden.
In beiden Fällen ist unabhängig von der Ausgestaltung der Rohrinnenwand 11 die Rohraußenwand 12 so ausgestaltet, daß sie bei unterschiedlicher Eintauchtiefe in die Kokille bzw. die Schmelze eine konstante Distanz d zur Innenwandung der Kokillenlängsseite 21 aufweist.
Die Figuren 2 und 3 weisen einen Schnitt durch ein Tauchgießrohr 10, das mündungsseitig eine konische Erweiterung 15 aufweist, in der mittig ein keilförmiges Bodenstück 18 vorgesehen ist. Der Neigungswinkel beträgt 4° bis 20°.
In der Figur 2 ist die Rohraußenwand 12 des Tauchgießrohres in dem in die Schmelze eintauchenden Bereich tauchrohrbreitseitig in der Weise ausgestaltet, daß der horizontalen Strömung der Stahlschmelze und dem auf ihr schwimmenden Gießpulver ein minimaler Widerstand entgegengesetzt wird. Auf der linken Seite ist dabei die Rohraußenwand 12 bootskörperförmig 35 in einer Spitze endend geführt, auf der rechten Seite ist ein ebenfalls aus der Schiffahrt bekannter Taylor-Wulst 34 vorgesehen. Beide Formelemente sind auch bei konstanter Wandstärke des Tauchrohres (gestrichelte Linie) ausgestaltbar.
Die Figur 3 zeigt ein Tauchgießrohr 10, bei dem die Formelemente 31 als selbständige Bauteile ausgestaltet sind, die durch Haltevorrichtungen 37 wie auf der linken Seite oder durch einen Haltesteg 38 wie auf der rechten Seite am Tauchgießrohr befestigt sind. Das Tauchgießrohr 10 weist eine konstante Wanddicke auf. Die als selbständige Bauteile ausgestalteten Formelemente 31 können beliebige Querschnittsformen besitzen, dargestellt ist im linken Teil eine halbkreisförmige Außenkontur 31 und im rechten Teil die Form eines Keils 32.
Positionsliste
10
Tauchgießrohr
11
Rohrinnenwand
12
Rohraußenwand
13
gießbehälterseitiger Bereich
14
Mündungsbereich
15
konische Erweiterung
16
Tauchrohrbreitseite
17
Tauchrohrlängsseite
18
keilförmiges Bodenstück
20
Kokille
21
Kokillenlängsseite
22
Kokillenbreitseite
23
Strömungskörper
31
Formelemente
32
Keil
33
Halbkreis
34
Taylor-Wulst
35
bootskörperförmig
36
rechteckig
37
Halterung
38
Haltesteg
B
Kokillenbreite
c
Abstand Formelemente Tauchgießrohr
d
Distanz Tauchgießrohraußenwand Kokilleninnenwand
α
Neigungswinkel
β
Keilwinkel

Claims (7)

  1. Einrichtung zum Stranggießen von Stahl, bestehend aus einem Tauchgießrohr mit länglichem Querschnitt und einer, Längs- und Breitseiten aufweisenden Stranggießkokille, insbesondere zum Gießen von Dünnbrammen, wobei das Tauchgießrohr einenends an einen Gießbehälter angeschlossen ist und anderenends in die Kokille soweit hineinragt, daß während des Gießbetriebes die Mündung in die in der Kokille befindliche Stahlschmelze eintaucht,
    wobei die Rohraußenwand (12) des Tauchgießrohres (10) in seinem der Kokillenlängseite (21) zugewandten längsseitigen Bereich (17) eine Form besitzt, die unabhängig von der Eintauchtiefe des Tauchgießrohres in die in der Stranggießkokille befindlichen Schmelze eine konstante Distanz (d) zu den Kokillenlängsseiten (21) aufweist und die Rohraußenwand (12) des Tauchgießrohres (10) in seinen den Kokillenbreitseiten (22) zugewandten breitseitigen Bereichen (16) Formelemente (31) aufweist, die die Form eines Keils (32) mit gegen die Strömung weisender Spitze oder Taylor-Wulst (34) besitzen, so daß sie der horizontalen Strömung der Stahlschmelze und dem auf ihr schwimmenden Gießpulver einen minimalen Widerstand entgegensetzen.
  2. Tauchgießrohr nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Rohraußenwand (12) des längsseitigen Bereichs (17) eine zur Kokillenlängsseite (21) äquidistante Fläche ist und die Rohrinnenwand (11) als ebene Fläche ausgebildet ist.
  3. Tauchgießrohr nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Rohrinnenwand (11) der Tauchgießrohrbreitseite (16) eine konische Erweiterung (15) aufweist und daß der Neigungswinkel (a) der konischen Erweiterung (15) α = 4° bis 20° ist.
  4. Tauchgießrohr nach einem der oben genannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Quotient der
    Distanz (d) zur Rohraußenwand (12) des Tauchgießrohres (10) zur maximalen Kokillenbreite (B) die Größe d / B = 0,15 - 0,3 besitzt.
  5. Tauchgießrohr nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Keilwinkel des als Keil (32) ausgestalteten Formelements (31) β = 30° bis 60° beträgt.
  6. Tauchgießrohr nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Formelemente (31) selbständige Bauteile sind, die durch Halterelemente (37, 38) an der Rohraußenwand (12) des Tauchgießrohres (10) befestigt sind.
  7. Tauchgießrohr nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die als selbständige Bauteile ausgestalteten Formelemente (31) mit einem Abstand (c) = 3 bis 10 mm von der Rohraußenwand (12) des Tauchgießrohres (10) beabstandet sind.
EP95930397A 1994-10-07 1995-09-07 Tauchgiessrohr Expired - Lifetime EP0784523B1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4436990A DE4436990C1 (de) 1994-10-07 1994-10-07 Tauchgießrohr
DE4436990 1994-10-07
PCT/DE1995/001266 WO1996011078A1 (de) 1994-10-07 1995-09-07 Tauchgiessrohr

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EP0784523A1 EP0784523A1 (de) 1997-07-23
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EP (1) EP0784523B1 (de)
JP (1) JP3188473B2 (de)
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CN (1) CN1068261C (de)
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AU (1) AU3379695A (de)
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