EP1062067A1 - Anordnung eines tauchausgusses in einer kokille zum stranggiessen von brammen - Google Patents

Anordnung eines tauchausgusses in einer kokille zum stranggiessen von brammen

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EP1062067A1
EP1062067A1 EP99910134A EP99910134A EP1062067A1 EP 1062067 A1 EP1062067 A1 EP 1062067A1 EP 99910134 A EP99910134 A EP 99910134A EP 99910134 A EP99910134 A EP 99910134A EP 1062067 A1 EP1062067 A1 EP 1062067A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
mold
immersion
arrangement
spout
section
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99910134A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Jürgen Ehrenberg
Hatto Jacobi
Klaus WÜNNENBERG
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Vodafone GmbH
Original Assignee
Mannesmann AG
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50—Pouring-nozzles

Definitions

  • the invention relates to an arrangement of a submerged nozzle in a mold for the continuous casting of metal slabs, in particular steel, according to the preamble of claim 1.
  • a generic arrangement is known from AT 220768.
  • the melt is passed through a submerged spout with a horizontal discharge opening to close to the melting level, the melt being introduced into the mold near the mold wall.
  • the horizontal cross-section is the flow parallel to the longer line of symmetry or along the diagonal of this cross-section.
  • a disadvantage of this arrangement is that the slag rising from the molten pool is entrained into the molten pool by the outflow in the melting mirror region, and the degree of purity thus deteriorates.
  • the object of the invention is to provide an arrangement of an immersion nozzle in a mold for the continuous casting of slabs made of metal, in particular steel, which is particularly suitable for producing slabs with low-inclusion natural edges.
  • the upper edge of the drain opening is at least 50 mm below the melting level
  • the immersion spout being arranged in the center of the broad sides of the mold and the distance from the location of the outflow of the melt to the narrow side flowing in is at least 1/3 of the length of the broad side of the mold.
  • the rolled strip is divided lengthwise in such a way that half meets the extreme requirements, for example the outer skin is sufficient for automobiles, beverage cans, etc. and the second half is fed into the channel for normal purposes. Trimming of the divided strip is not necessary, so that such a strip can be supplied with natural edges. With the same objective, the continuous casting slab can already be divided lengthways.
  • the inflow conditions are particularly favorable when the distance from the location of the outflow of the melt to the narrow side flowing in is at least 1/3 the length of the broad side of the mold.
  • the outflow preferably takes place in the central region of the broad side of the mold. If the immersion nozzle is positioned too close to the narrow side, the strand shell can be washed out too much and the temperature peaks of the mold wall are correspondingly high. At the same time, the flow on the opposite side can be reduced so much that there is a risk of the melt freezing.
  • the drain opening may be inclined to the horizontal.
  • the inclination can be in the direction of strand withdrawal or opposite. The inclination is in a range from> 0 degrees to max. 35
  • Another possibility of arranging the immersion nozzle is characterized in that two immersion nozzles are used, the outlet openings of which are directed towards one another. With this arrangement, the inclusions are in the middle of the slab collected and can rise well there. In this arrangement, both edges have little inclusion, so that a longitudinal division can be dispensed with. Investigations have shown that the arrangement of two immersion spouts is particularly favorable if they are at a distance from the respective narrow side in the range from 1/8 to 1/4 based on the length of the broad side of the mold. So a certain
  • Minimum flow is also guaranteed on the opposite side of the outflow, it is further developed to arrange small openings on this side in the immersion spout.
  • the aim of producing a slab with a good oxidic degree of purity and low-inclusion natural edges can also be achieved by using an immersion spout with two approximately horizontally located drain openings in the middle of the mold.
  • Such an arrangement is known for example from EP 0 512 1 18 B1 (FIG. 1).
  • Long-term studies have shown, however, that the assumption that the same amount of melt would flow out of both outflow openings with the same outlet cross-section is not confirmed in practice.
  • each drain opening is connected to a separate channel extending into the plunger nozzle.
  • these preferably merge into the common inflow channel with a section which widens conically in the direction of flow.
  • immersion pouring has the advantage that the melt flowing out of the narrow channels is better in terms of degree of purity compared to that flowing out of a common large channel.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of a first arrangement of the invention
  • Figure 2 shows a section in the direction A-A in Figure 1
  • Figure 3 shows a longitudinal section of a second arrangement
  • Figure 4 shows a longitudinal section through an inventive
  • FIG. 1 and 2 show a first arrangement according to the invention of the immersion spout for producing slabs from metal as a basic drawing.
  • This arrangement consists of a water-cooled mold 1, which has an approximately rectangular cross section in the horizontal cross section.
  • An immersion nozzle 2 projects into this mold 1 in such a way that the lower region dips into the molten bath 4.
  • the immersion spout 2 has, in a known manner, an approximately horizontal drain opening 5, which is directed towards a narrow side 6 of the mold 1.
  • the dashed lines 7, 7 ' show in principle the formation of the outflow direction. This arrangement ensures that the narrow side 6 on the right here has more inclusions and practically no inclusions are deposited on the opposite narrow side 8 of the slab.
  • the distance 21 of the immersion spout 2 from the narrow side 6 flowing against it is at least 1/3 of the length 22 of the broad side of the mold 1.
  • the immersion spout 2 is preferably arranged in the middle of the broad side.
  • FIG. 10 A second arrangement is shown in a longitudinal section in FIG. This shows a distributor 10 with two drain openings 1 1, 1 1 'and two immersion spouts 12, 12' attached to the distributor 10. These are arranged with respect to the mold 13 so that the
  • Drain openings 14, 14 ' are directed towards each other so that the inclusions are pressed into the center of the mold 13 and can rise there.
  • FIG. 4 shows, on an enlarged scale, the immersion spout 2 shown in sketch form in FIG. 1. It is made in a known manner from refractory material and consists of an inlet area, a middle part and an outlet area. To protect the immersion spout 2, a tulip-shaped insert 23 is arranged in the inlet area and is made of a special ceramic.
  • the drain opening 5 is inclined at an angle of 15 ° downwards.
  • the cross section of the drain opening 5 is, as can be seen next to it, essentially rectangular. The one swaying
  • the area of the immersion spout 2 located at the melting level is subject to a particular load and is therefore more susceptible to wear than the other areas.
  • a ring 24 is therefore arranged in this area and, like the insert 23, is made of a special ceramic.
  • FIG. 5 shows in a longitudinal section an immersion spout 24 which has two drain openings 25, 26. Both drain openings 25, 26 have the same outlet cross section.
  • the immersion nozzle 24 is made in a known manner from refractory material and has an inlet area, a middle part and an outlet area. In the inlet area, a tulip-like shape is provided to protect the immersion spout 24
  • Insert 27 arranged, which is made of a special ceramic. Both drain openings 25, 26 are inclined somewhat in the direction of the strand discharge and are connected separately to a channel 28, 29 extending into the immersion spout 24. At the end of the extension, the separate channels 28, 29 merge into a section 30 which widens conically in the opposite direction to the flow and then forms the one-piece feed channel. This arrangement ensures that the same amount of melt flows out of both discharge openings 25, 26 and thus a symmetrical flow profile is established in the slab.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Tauchausgusses in einer einen langgestreckten, im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Kokille zum Stranggießen von Brammen aus Metall, insbedondere aus Stahl, wobei der Tauchausguß mit einer einseitig annähernd horizontal liegenden und einer Schmalseite der Kokille zugewandten Abflußöffnung versehen ist. Dabei liegt die Oberkante der Abflußöffnung (5) mindestens 50 mm unterhalb des Schmelzspiegels (20) und der Tauchausguß (2) ist mittig zu den Breitseiten der Kokille (1) angeordnet. Der Abstand (21) des Ortes des Ausströmens der Schmelze zur angeströmten Schmalseite (6) beträgt mindestens 1/3 der Länge (22) der Breitseite der Kokille (1).

Description

Anordnung eines Tauchausgusses in einer Kokille zum Stranggießen von Brammen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Tauchausgusses in einer Kokille zum Stranggießen von Brammen aus Metall, insbesondere Stahl gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Eine gattungsmäßige Anordnung ist aus der AT 220768 bekannt. Bei dieser Anordnung wird die Schmelze durch einen Tauchausguß mit horizontaler Abflußöffnung bis dicht an den Schmelzspiegel geführt, wobei die Schmelze nahe der Kokillenwand in die Kokille eingeführt wird. Bei Kokillen mit langgestrecktem
Horizontalquerschnitt erfolgt die Anströmung parallel zur längeren Symmetrielinie oder entlang der Diagonalen dieses Querschnittes. Nachteilig bei dieser Anordnung ist, daß durch das Ausströmen im Schmelzspiegelbereich die aus dem Schmelzbad aufsteigende Schlacke in das Schmelzbad mithineingerissen wird und damit der Reinheitsgrad sich verschlechtert.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung eines Tauchausgusses in einer Kokille zum Stranggießen von Brammen aus Metall, insbesondere aus Stahl anzugeben, die zur Erzeugung von Brammen mit einschlußarmen Naturkanten besonders geeignet ist.
Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Bestandteil von Unteransprüchen. - 2
Erfindungsgemäß liegt die Oberkante der Abflußöffnung mindestens 50 mm unterhalb des Schmelzspiegels, wobei der Tauchausguß mittig zu den Breitseiten der Kokille angeordnet ist und der Abstand des Ortes des Ausströmens der Schmelze zur angeströmten Schmalseite mindestens 1/3 der Länge der Breitseite der Kokille beträgt. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß ein Strömungsprofil erzeugt wird, das bewirkt, daß die angeströmte Schmalseite besonders einschlußreich wird, wohingegen auf der abgewandten Schmalseite nur wenige Einschlüsse vorhanden sind. Dabei wird unter dem Stichwort „Einschlüsse" der makroskopisch oxidische Reinheitsgrad verstanden, oder auch Einschlußband genannt, und nicht die Oberflächenoxidation. Nach dem Auswalzen einer solchen Bramme erfolgt die Längsteilung des ausgewalzten Bandes so, daß eine Hälfte den extremen Anforderungen, z. B. Außenhaut für Automobile, Getränkedosen usw. genügt und die zweite Hälfte in den Kanal normaler Verwendungszwecke zugeführt wird. Eine Besäumung des geteilten Bandes ist nicht erforderlich, so daß ein solches Band mit Naturkanten geliefert werden kann. Mit der gleichen Zielsetzung kann bereits die Stranggußbramme längsgeteilt werden.
Bei den Untersuchungen hat sich gezeigt, daß die Einströmverhältnisse dann besonders günstig sind, wenn der Abstand des Ortes des Ausströmens der Schmelze zur angeströmten Schmalseite mindestens 1/3 der Länge der Breitseite der Kokille beträgt. Vorzugsweise erfolgt das Ausströmen im Mittenbereich der Breitseite der Kokille. Positioniert man den Tauchausguß zu dicht an die angeströmte Schmalseite, dann kann die Strangschale zu stark ausgewaschen werden und die Temperaturspitzen der Kokillenwand liegen entsprechend hoch. Gleichzeitig kann auf der abgewandten Seite die Strömung so stark vermindert sein, daß die Gefahr eines Einfrierens der Schmelze besteht. In Abhängigkeit von der Eintauchtiefe des Tauchausgusses in das Schmelzbad und des Abstandes zur angeströmten Schmalseite kann es vorteilhaft sein, daß die Abflußöffnung eine Neigung zur Horizontalen aufweist. Dabei kann die Neigung in Strangabzugsrichtung oder entgegen gerichtet sein. Die Neigung liegt in einem Bereich von > 0 Grad bis max. 35
Grad.
Eine andere Möglichkeit der Anordnung des Tauchausgusses zeichnet sich dadurch aus, daß man zwei Tauchausgüsse verwendet, deren Abflußöffnungen zueinander gerichtet sind. Bei dieser Anordnung werden die Einschlüsse in der Brammenmitte gesammelt und können dort gut aufsteigen. Beide Kanten sind bei dieser Anordnung einschlußarm, so daß auf eine Längsteilung verzichtet werden kann. Untersuchungen haben ergeben, daß die Anordnung von zwei Tauchausgüssen dann besonders günstig ist, wenn sie einen Abstand von der jeweiligen Schmalseite im Bereich von 1/8 bis 1/4 bezogen auf die Länge der Breitseite der Kokille aufweisen. Damit eine gewisse
Mindestströmung auch auf der abgewandten Seite der Ausströmung gewährleistet ist, wird weiterbildend vorgeschlagen, auf dieser Seite im Tauchausguß kleine Öffnungen anzuordnen.
Das Ziel der Herstellung einer Bramme mit einem guten oxidischen Reinheitsgrad und einschlußarmen Naturkanten kann auch dadurch erreicht werden, daß in der Kokillenmitte ein Tauchausguß mit zwei zu beiden Schmalseiten hin gerichteten annähernd horizontal liegenden Abflußöffnungen eingesetzt wird. Eine solche Anordnung ist beispielsweise aus der EP 0 512 1 18 B1 (Figur 1 ) bekannt. Langjährige Untersuchungen haben aber ergeben, daß die Annahme, daß aus beiden einen gleich großen Austrittsquerschnitt aufweisenden Abflußöffnungen die gleiche Schmelzmenge ausfließen würde, in der Praxis nicht bestätigt wird. Im Regelfall stellt sich immer eine Asymmetrie ein, d. h. aus einer Abflußöffnung fließt weniger Schmelze als aus der anderen. Das führt dazu, daß auch das Einschlußband asymmetrisch in der Bramme und damit auch später im ausgewalzten Band verteilt ist. Zur Lösung dieses Problems wird nun vorgeschlagen, einen Tauchausguß zu verwenden, bei dem jede Abflußöffnung mit einem separaten in den Tauchausguß sich erstreckenden Kanal verbunden ist. Vorzugsweise geht am Ende der Erstreckung der separaten Kanäle diese mit einem konisch entgegen der Fließrichtung sich erweiternden Abschnitt in den gemeinsamen Zuflußkanal über. Die vorgeschlagene Ausgestaltung des
Tauchausgusses hat neben dem Aspekt der Symmetrie noch den Vorteil, daß die aus den engen Kanälen ausfließende Schmelze im Reinheitsgrad besser ist im Vergleich zu einer aus einem gemeinsamen großen Kanal ausfließenden.
In der Zeichnung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele die erfindungsgemäße
Anordnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt einer ersten erfindungsgemäßen Anordnung des
Tauchausgusses in Richtung B-B in Figur 2 - 4 -
Figur 2 einen Schnitt in Richtung A-A in Figur 1
Figur 3 einen Längsschnitt einer zweiten Anordnung
Figur 4 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten
Tauchausguß mit einer Abflußöffnung
Figur 5 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten
Tauchausguß mit zwei Abflußöffnungen
In Figur 1 und 2 sind als Prinzipzeichnung eine erste erfindungsgemäße Anordnung des Tauchausgusses zur Erzeugung von Brammen aus Metall dargestellt. Diese Anordnung besteht aus einer wassergekühlten Kokille 1 , die im Horizontalquerschnitt einen etwa rechteckigen Querschnitt aufweist. In diese Kokille 1 ragt ein Tauchausguß 2, und zwar so, daß der untere Bereich in das Schmelzbad 4 eintaucht. Dabei soll der
Abstand 19 der Oberkante der Abflußöffnung 5 bis zum Schmelzspiegel 20 mindestens 50 mm betragen. Der Tauchausguß 2 weist in bekannter Weise eine in etwa horizontal liegende Abflußöffnung 5 auf, die auf eine Schmalseite 6 der Kokille 1 gerichtet ist. Die gestrichelten Linien 7, 7' zeigen vom Prinzip her die Ausbildung der Ausströmrichtung. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die hier rechts liegende Schmalseite 6 mehr Einschlüsse aufweist und auf der gegenüberliegenden Schmalseite 8 der Bramme praktisch keine Einschlüsse abgelagert werden. Vorzugsweise beträgt der Abstand 21 des Tauchausgusses 2 von der angeströmten Schmalseite 6 mindestens 1/3 der Länge 22 der Breitseite der Kokille 1. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Tauchausguß 2 vorzugsweise in der Mitte der Breitseite angeordnet.
In Figur 3 ist in einem Längsschnitt eine zweite Anordnung dargestellt. Diese zeigt einen Verteiler 10 mit zwei Abflußöffnungen 1 1 , 1 1 ' und zwei am Verteiler 10 befestigte Tauchausgüsse 12,12'. Diese sind in bezug auf die Kokille 13 so angeordnet, daß die
Abflußöffnungen 14, 14' gegeneinander gerichtet sind, so daß die Einschlüsse in die Mitte der Kokille 13 gedrückt werden und dort aufsteigen können. Die Achse des jeweiligen Tauchausgusses 12,12' liegt bei dieser Anordnung im Bereich von 1/8 bis 1/4 der Länge 15 der Breitseite der Kokille 13 von der jeweiligen Schmalseite 16,17 entfernt. Im Unterschied zur Anordnung gemäß den Figuren 1 und 2 sind die - 5 -
Abflußöffnungen 14,14' entgegen der Abzugsrichtung 18 des Stranges nach oben gerichtet und zwar in diesem Ausführungsbeispiel unter einem Winkel von 15 Grad.
Figur 4 zeigt in einem vergrößerten Maßstab den in Figur 1 skizzenhaft dargestellten Tauchausguß 2. Er ist in bekannter Weise aus Feuerfestmaterial hergestellt und besteht aus einem Einlaufbereich, einem Mittelteil und einem Auslaufbereich. Im Einlaufbereich ist zum Schutz des Tauchausgusses 2 ein tulpenartig geformter Einsatz 23 angeordnet, der aus einer Sonderkeramik hergestellt ist. Die Abflußöffnung 5 ist in einem Winkel von 15° nach unten geneigt. Der Querschnitt der Abflußöffnung 5 ist, wie nebenan zu erkennen ist, im wesentlichen rechteckig. Der im schwankenden
Schmelzspiegel sich befindende Bereich des Tauchausgusses 2 ist einer besonderen Belastung unterworfen und deshalb verschleißanfälliger als die übrigen Bereiche. Deshalb wird in diesem Bereich ein Ring 24 angeordnet, der wie der Einsatz 23 aus einer Sonderkeramik gefertigt ist.
Figur 5 zeigt in einem Längsschnitt einen Tauchausguß 24, der zwei Abflußöffnungen 25,26 aufweist. Beide Abflußöffnungen 25,26 haben den gleichen Austrittsquerschnitt. Der Tauchausguß 24 ist in bekannter Weise aus Feuerfestmaterial hergestellt und weist einen Einlaufbereich, einen Mittelteil und einen Auslaufbereich auf. Im Einlaufbereich ist zum Schutz des Tauchausgusses 24 ein tulpenartig geformter
Einsatz 27 angeordnet, der aus einer Sonderkeramik hergestellt ist. Beide Abflußöffnungen 25, 26 sind etwas in Richtung des Strangabzuges geneigt und separat mit einem in den Tauchausguß 24 sich erstreckenden Kanal 28,29 verbunden. Am Ende der Erstreckung gehen die separaten Kanäle 28,29 in einen Abschnitt 30 über, der entgegen der Fließrichtung sich konisch erweitert und dann den einteiligen Zuführungskanal bildet. Durch diese Anordnung wird sichergestellt, daß aus beiden Abflußöffnungen 25,26 die gleiche Schmelzmenge abfließt und sich somit ein symmetrisches Strömungsprofil in der Bramme einstellt.

Claims

- 6 -Patentansprüche
1. Anordnung eines Tauchausgusses in einer einen langgestreckten, im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Kokille zum Stranggießen von Brammen aus Metall, insbesondere aus Stahl wobei der Tauchausguß mit einer einseitig annähernd horizontal liegenden und einer Schmalseite der Kokille zugewandten Abflußöffnung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberkante der Abflußöffnung (5) mindestens 50 mm unterhalb des
Schmelzspiegels (20) liegt und der Tauchausguß (2) mittig zu den Breitseiten der Kokille (1 ) angeordnet ist und der Abstand (21) des Ortes des Ausströmens der Schmelze zur angeströmten Schmalseite (6) mindestens 1/3 der Länge (22) der Breitseite der Kokille (1) beträgt.
2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußöffnung (5) einen in etwa rechteckigen Querschnitt aufweist und die Abflußöffnung bis zu max. 35 Grad gegenüber der Horizontalen geneigt ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Abflußöffnung (5) in Strangabzugsrichtung oder entgegen gerichtet ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kokille (13) zwei Tauchausgüsse (12,12') angeordnet sind, deren Abflußöffnungen (14,14') zueinander gerichtet sind.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des jeweiligen Tauchausgusses (12,12') einen Abstand von der nächstliegenden Schmalseite (16,17) im Bereich von 1/8 bis 1/4 der Länge (15) der Breitseite der Kokille (13) aufweist. ■ 7 -
6. Anordnung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchausguß (12,12') auf der der Schmalseite (16,17) zugewandten Seite im Ausström bereich mit kleinen Öffnungen versehen ist.
7. Anordnung eines Tauchausgusses in einer einen langgestreckten, im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Kokille zum Stranggießen von Brammen aus Metall, insbesondere Stahl, wobei der Tauchausguß mit zwei zu beiden Schmalseiten hin gerichteten an einen annähernd horizontal liegenden und einen gleichen Austrittsquerschnitt aufweisenden
Abflußöffnungen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Abflußöffnung (25,26) mit einem separaten in den Tauchausguß (24) sich erstreckenden Kanal (28,29) verbunden ist.
8. Tauchausguß nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Erstreckung der separaten Kanäle (28,29) diese mit einem konisch entgegen der Fließrichtung sich erweiternden Abschnitt (30) in den gemeinsamen Zuführkanal übergehen.
EP99910134A 1998-03-13 1999-02-09 Anordnung eines tauchausgusses in einer kokille zum stranggiessen von brammen Withdrawn EP1062067A1 (de)

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