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Verfahren und Walzanlage zur Herstellung von Bandmaterial grosser Breite
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Walzanlage zur Herstellung von Bandmaterial grosser Breite durch Walzen dicker Werkstücke geringerer Breite, bei dem die Werkstücke dem Walzwerk unter einem Winkel zur Walzwerk-Auslauf richtung zugeführt werden.
Es sind Planetenwalzwerke bekannt, in denen die Arbeitswalze oder die Arbeitswalzen, während diese in Reibungseingriff mit dem Werkstück stehen, sich nicht nur um ihre Achse drehen, sondern zusätzlich in Längsrichtung des Werkstückes eine Translationsbewegung durchführen. Mit diesen Walzwerken können bei einem Durchgang starke Dickenabnahmen erreicht werden, wie beispielsweise Abnahmen von Tafel- oder Plattenstärken auf Bandstärken. Bei einem derartigen Walzvorgang bleibt die Breite des Walzstückes praktisch unverändert.
Wegen der translatorischen Bewegung muss das Werkstück durch ein Planetenwalzwerk mittels eines Paares von üblichen Walzen, die sich um feste Achsen drehen, gefördert werden, wobei diese Achsen in Tandem-Anordnung vor dem Planetenwalzwerk angeordnet sind. Die von diesen Vorschubwalzen ausgeübten Vorschubkräfte sind beträchtlich und betragen üblicherweise bis zu einem Drittel der Walzentrennkraft des Planetenwalzwerkes, was vorteilhaft ist, weil das Metall in dem Planetenwalzwerk, während es sich im Zustand der plastischen Deformation befindet, einem allseitigen Druck ausgesetzt ist, der erzeugt wird,
1. durch die senkrechte Walzentrennkraft,
2. durch die axiale Vorschubkraft und
3. durch den Reibungskontakt mit den Planetenwalzen, wodurch eine seitliche Verbreiterung des Metalles im Walzeneingriffsbereich verhindert wird.
Dadurch wird eine riss- bzw. spaltfreie Stärkenverminderung sogar eines verhältnismässig spröden Metalles erzielt, jedoch mit Ausnahme der Zone in der Nähe des Randes der Eisenblechbramme, in der nicht genügend Reibungskraft vorhanden ist, um eine geringe seitliche Verbreiterung zu verhindern. Demzufolge können die Bänder, die in Planetenwalzwerken erzeugt werden, derartige Spalte oder Risse oder Fehler an den Rändern oder Kanten aufweisen, wenn der Rohling oder die Bramme aus einem Metall von nicht ausreichender Plastizität oder Verformbarkeit besteht. Diese Fehler müssen durch ein Abschneiden der Seiten entfernt werden.
Anderseits führt die Tatsache, dass sich die Vorschubkräfte mit dem Durchgang durch jede Arbeitswalze sehr stark verändern, dazu, dass der Teil des Werkstückes, der diesen Kräften ausgesetzt ist, sich ausbeult oder ausknickt und sogar staucht.
Um dies zu vermeiden, sind an der Oberseite und der Unterseite des Werkstückes oder Rohlings zwischen den Förderwalzen und den Planetenwalzen Führungen vorgesehen, jedoch sind diese Führungen nur teilweise eine Hilfe, da diese keinesfalls ein Ausbeulen oder Ausknicken verhindern, sondern dieses lediglich einschränken. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Walzanlage zu schaffen, mit denen die im vorstehenden aufgeführten Nachteile vermieden werden.
Erfindungsgemäss wird ein Werkstück zur Erzeugung der Stärkenverminderung durch zwei hintereinander angeordnete Planetenwalzwerke geführt, u. zw. in der Weise, dass das Band aus dem zweiten Walzwerk parallel, jedoch versetzt, zu dem in das erste Walzwerk einlaufenden ursprünglichen Rohling ausläuft.
Es ist zwar bereits ein Verfahren bekannt, bei welchem gleichzeitig zwei Brammen in ein
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Planetenwalzwerk eingeführt werden, u. zw. von der Symmetrieebene des Walzwerkes aus gesehen unter symmetrischen Winkeln. Bei einer derartigen Einführung zweier Brammen heben sich die gleichen Drücke an den äusseren Rändern einer jeden Bramme gegenseitig auf. Die äussere Kante einer jeden einzelnen
Bramme ist bei dem bekannten Verfahren der Rand, mit welchem die beiden Brammen zusammenstossen.
Dieses bekannte Verfahren hat zum Ziel, die beiden Brammen an ihrer gemeinsamen Kante zu einem
Streifen doppelter Breite zu verschweissen. Würde man diesem bekannten Planetenwalzwerk lediglich eine einzige Bramme zuführen, so würden gerade die erheblichen Nachteile erzeugt werden, die durch die vorliegende Erfindung behoben werden, da hier die Seitenreaktionen nicht kompensiert sind.
Durch die Erfindung 1st es in vorteilhafter Weise möglich, einmal ganz erheblich die erforderlichen
Vorschubkräfte zu vermindern und weiterhin ein Band zu erzeugen, welches breiter ist als das Werkstück und sogar mehr als doppelt breiter oder noch mehrfach breiter. Weiterhin ist es möglich, ein Band zu erzeugen, welches von seitlichen Spalten oder Rissen frei ist.
Weiterhin kann bei einem Verfahren zur Herstellung eines Bandmaterials aus einem Rohling durch eine plastische Verformung und durch ein gleichzeitiges Abblättern des Rohlings in einem
Planetenwalzwerk, welches Planetenarbeitswalzen, Abstützwalzen und Vorschubeinrichtungen aufweist, das Werkstück mittels der Vorschubeinrichtung in die sich um sich selbst in der Richtung der Bandabgabe drehenden, jedoch in der entgegengesetzten Richtung um die Stützwalzen umlaufenden Arbeitswalzen in der Ebene der Bandführung des Walzwerkes, jedoch unter einem Winkel zur Richtung der Bandabgabe des Walzwerkes eingeführt werden, wobei ein Rand oder eine Kante des Werkstückes bei dessen Eintritt in die Arbeitswalzen gegen den von den Arbeitswalzen erzeugten Seitendruck abgestützt wird,
so dass beim Walzvorgang die Vorschubeinrichtung von den Spitzen des durch die Arbeitswalzen erzeugten Rückdruckes entlastet wird.
Es kann vorteilhaft sein, dass der Rohling unter einem Winkel in ein erstes Walzwerk eingeführt wird und dass der teilweise reduzierte Rohling vom ersten Walzwerk zum zweiten Walzwerk unter einem Winkel zugeführt wird, wobei die Breite des von der Walzwerkanlag abgegebenen Bandes durch Veränderung des Zuführungswinkels des Werkstückes sowohl zum ersten Walzwerk als auch zum zweiten Walzwerk eingestellt wird. In vorteilhafter Weise kann ferner das Band, das im Walzeinlaufbereich unter der Wirkung des Rückdruckes steht, der durch die Planetenwalzen auf den Rohling ausgeübt wird, im Walzeneinlaufbereich zumindest an seiner zum Walzspalt schrägen Einlaufkante gegen die senkrecht zu dieser Kante gerichtete Rückdruckkomponente abgestützt werden, um den Rohling in der Symmetrieebene zu halten und um teilweise Vorschubanlagen vom Rückdruck zu entlasten.
Zweckmässigerweise kann die dem Einfluss der Walzenruckdruckkräfte ausgesetzte Bramme zumindest in der ersten Hälfte des Bereiches der plastischen Reduktion mit ihrer Kante an einer seitlichen Abstützung mit einem Druck geführt werden, dessen Grösse und Verteilung regelbar sind, um die Stabilität des Walzvorganges sowie die Kantenbeschaffenheit des gewalzten Werkstückes zu beeinflussen.
Es kann ferner vorteilhaft sein, dass das druckaufnehmende Glied Vibrationen ausgesetzt wird, u. zw. vorzugsweise synchron zur Einwirkung der Arbeitswalzen und in solcher Weise, dass das druckaufnehmende Glied eine Kraft auf den Rohling ausübt, die eine Komponente hat, die parallel zur Richtung der Bandabgabe des Walzwerkes verläuft, und eine zweite Komponente, die in Richtung der Einführung des Rohlings verläuft, wobei die Spitzenwerte des Gegendruckes, der durch die Arbeitswalzen erzeugt wird, im wesentlichen durch die Spitzenwerte des Druckes ausgeglichen werden, die durch die Vibration dem druckaufnehmenden Glied erteilt werden, wobei die Phasenbeziehung auf den besten Walzzustand eingesellt wird.
Es kann eine Walzanlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens vorgesehen sein, welche ein erstes Planetenwalzwerk aufweist, Vorrichtungen, um den Rohling in das erste Planetenwalzwerk unter einem Winkel einzuführen, und ein zweites Planetenwalzwerk, welches den vom ersten Walzwerk teilweise reduzierten Rohling aufnimmt und walzt, wobei das erste Walzwerk derart in bezug auf das zweite orientiert ist, dass es den teilweise reduzierten Rohling dem zweiten Walzwerk unter einem Winkel zuführt.
Dabei kann die Bewegungsbahn des Bandes aus dem zweiten Walzwerk parallel zur Bewegungsbahn des Rohlings zum ersten Walzwerk verlaufen, wobei die Zuführungsrichtungen zu den Walzwerken im wesentlichen gleich sind, und das erste Walzwerk gegenüber seinen Zuführungseinrichtungen und gegenüber dem zweiten Walzwerk lageneinstellbar ist, um gleichzeitig beide Zuführungswinkel um einen gleichen Betrag zu verändern, wodurch die Breite des abgegebenen Bandes verändert wird. Die Zuführungseinrichtung, die dem zweiten Walzwerk zugeordnet ist, kann zusammen mit dem ersten Walzwerk einstellbar sein, wobei diese beiden Bauteile zu einer Gruppe zusammengefasst sind.
Bei einer Anordnung, bei der die Vorschubwalzen der Walzwerke gegenüber den Arbeitswalzen derart angeordnet sind, dass der Rohling in der Ebene der Bandabgabe vom Walzwerk und unter einem Winkel zur
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Richtung der Bandabgabe vom Walzwerk zuführbar ist, können den Bandrand abstützende
Druckaufnahmeglieder zwischen den Vorschubwalzen und den Arbeitswalzen angeordnet sein. In vorteilhafter Weise kann ein zweites Druckaufnahmeglied vorgesehen sein, welches sich vom ersten
Druckaufnahmeglied aus erstreckt und unter einem Winkel zu diesem angeordnet ist, wobei das zweite
Druckaufnahmeglied in der Winkelrichtung einstellbar ist und sich in die Zone der plastischen
Deformation in den Walzspalt hinein erstreckt, um die eine Kante des Rohlings während der Reduktion zu stützen.
Dabei kann die Abstützfläche des druckaufnehmenden Gliedes mit einer Anzahl von sägezahnartigen Einschnitten versehen sein, wobei die Spitzen der Zähne derart ausgebildet und angeordnet sind, dass von ihnen in Vorschubrichtung des Rohlings ein minimaler Widerstand verursacht, jedoch eine beträchtliche Reibung auf diesen Rohling in Richtung entgegengesetzt zur Vorschubrichtung ausgeübt wird.
Die Erfindung und die Ziele der Erfindung sollen nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen genauer beschrieben werden. Es zeigen : Fig. 1 eine Seitenansicht eines Umlauf-oder Planetenwalzwerkes gemäss der Erfindung, gesehen von der Werkstückeintrittsseite aus, Fig. 2 einen schematischen
Horizontalschnitt des Walzwerkes längs der Linie 4-4 der Fig. l, Fig. 3 eine Draufsicht auf ein
Vorschubkraftaufnahmeelement gemäss einer Ausführungsform der Erfindung, Fig. 4 einen Teilschnitt des
Kraftaufnahmeelementes, längs der Linie 6-6 der Fig. 3, Fig. 5 eine schematische Seitenansicht eines Walzwerkes gemäss der Erfindung, welche die Bewegung der Teile beim Rückwärtswalzen zeigt, Fig.
6 eine graphische Darstellung, welche die Veränderung des Gesamtrückwärtsdruckes zeigt, der auf das Werkstück beim Durchgang einer jeden Arbeitswalze ausgeübt wird, Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel der
Kontaktoberfläche des in Fig. 3 gezeigten Kraftaufnahmeelementes, Fig. 8 eine schematische Draufsicht auf ein Walzwerk, welches zur Erzeugung von Bändern verschiedener Breiten aus einem Werkstück mit einer Breite vorgesehen ist, wobei eine abgeänderte Stellung des Zwischenwalzwerkes gestrichelt dargestellt ist, Fig. 9 eine schematische Seitenansicht des in Fig. 8 gezeigten Walzwerkes, und Fig. 10 eine schematische Seitenansicht anderer Vorrichtungen zum Fördern des Werkstückes in das Walzwerk. In den Fig. 1 und 2 ist 'ein Rohling oder ein Werkstück --10-- gezeigt, welches kontinuierlich durch die Vorschubwalzen
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-11-- in denIm Walzwerkgehäuse-l--sind zwei Stützwalzen --19-- drchbar gelagert. Jede dieser Walzen - 19-wird von einer Gruppe von üblicherweise zwanzig oder mehr Arbeitswalzen --12-- umgeben.
Diese Arbeitswalzen --12-- sind mit ihren Laufzapfen frei drehbar auf jeder Seite der Stützwalze in Käfigen --14-- angeordnet, Die Käfige sind zueinander synchronisiert, um eine parallele Lage aller
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--12-- undu. zw. an der Seite, die dem Walzenspalt gegenüberliegt, durch eine Seitenführung --21--, die in einem Gehäuse--29-angeordnet ist, abgestützt sein.
Falls erforderlich, können zusätzliche Heizeinrichtungen, wie beispielsweise Induktionsspulen --34--, in der Bewegungsbahn des Rohlings --10-- zwischen den Vorschubwalzen und den Planetenwalzen--12-angeordnet sein, um die Temperatur des Rohlings vor dessen Eintritt in den Planetenwalzenspalt zu erhöhen.
Der Hauptvorteil, der durch das erfindungsgemässe Verfahren erzielt wird, ist die Fertigung von Bändern, die breiter sind als die Werkstücke oder Rohlinge, aus denen die Bänder gewalzt werden.
Theoretisch wäre es möglich, den Vorschubwinkel in ein derartiges Planetenwalzwerk zu verändern, um alle gewünschten Breiten aus einer Rohstückbreite herzustellen, wie es durch ein kontinuierliches Giessen hergestellt wird. Dies ist jedoch praktisch nicht durchführbar, da es dann erforderlich wäre, ganze Fluchten schwerer Maschinen entweder auf der Bandseite oder auf der Rohlings- oder Werkstückseite zu verschieben.
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Dieses Problem wurde nun dadurch gelöst, dass die Werkstück- oder rohlings-Zuführungsstrasse parallel zur Bandaustrittsstrasse, jedoch um einen bestimmten Abstand seitlich versetzt angeordnet wird, und dass zusätzlich zu dem erfindungsgemäss unter einem Winkel beschickten Planetenwalzwerk ein zweites Planetenwalzwerk vorgesehen wird, welches ein Paar Vorschubwalzen am Ausgangsende aufweist.
Der Zweck dieses zweiten Walzwerkes, welches als Knickungswalzwerk bezeichnet werden kann, ist es, das ursprüngliche Werkstück --10-- unter einem Winkel zu dessen Vorschub aufzunehmen, dieses Werkstück auf eine Zwischenstärke zu vermindern, wobei dessen Breite vergrössert wird, und dann dieses Werkstück unter einem entgegengesetzten Winkel in das Planetenwalzwerk einzuführen, welches die Fertigwalzung durchführt.
Es sei nunmehr auf die Fig. 8 und 9 Bezug genommen. Der Rohling der dem Rohling - -10-- in den vorhergehenden Figuren entspricht, kann in senkrechter Richtung kontinuierlich gegossen werden, beispielsweise mittels einer Giessanlage-112--, wodurch es möglich ist, das Walzwerk kontinuierlich zu betreiben. Es ist eine Anzahl von Walzen --113-- vorgesehen, um den Rohling - -111-- vorzurücken und zu führen und um diesen Rohling aus der senkrechten Ebene in eine horizontale Walzebene umzubiegen.
Die Walzen -113-- führen und fördern den Rohling zu den Vorschubwalzen-114--, die auf gegenüberliegenden Seiten des Rohlings angeordnet sind, um den Rohling in das erste Planetenwalzwerk einzuführen, in dem eine Vorwalzung stattfindet. Die
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auf der gewünschten Walztemperatur zu halten. Wie gezeigt, kann dieser Ofen vorzugsweise dicht bei den Vorschubwalzen angeordnet sein, um den Wärmeverlust des Rohlings oder Werkstückes vor dem Eintritt in das Walzwerk auf einem Minimum zu halten. Das erste Planetenwalzwerk ist ganz allgemein mit-117bezeichnet und kann ein Vorwalzwerk sein, um das Werkstück oder den Rohling zu einem Rohling grösserer Breite und geringerer Stärke auszuwalzen.
Das Walzwerk --117-- ist lediglich schematisch dargestellt und weist ein Paar Stützwalzen --118-- und eine Anzahl von Planetenarbeitswalzen --119-- auf, welche in Eingriff mit dem Rohling gelangen. Wie insbesondere in Fig. 8 dargestellt, wird der Rohling --111-- im Planetenwalzwerk --117-- unter einem Winkel zur Walzrichtung zugeführt.
Dadurch wird ein Rohling grösserer Breite von diesem Walzwerk abgegeben. Die Walzrichtung ist in Fig. 8 durch den Pfeil --121-- dargestellt, und der Winkel zwischen dem Rohlingsvorschub und der Walzrichtung ist mit a bezeichnet, wie in Fig. 2. Die Walzen des Planetenwalzwerkes --117-- können mittels eines Motors --122-- angetrieben werden, der vom Planetenwalzwerkaufbau entfernt angeordnet ist. Teleskopartig angeordnete Achsen --123-- und flexible Kupplungen-124-können vorgesehen sein, um die Walzwerkswalzen vom Motor aus anzutreiben.
Beispielsweise kann ein kontinuierlich gegossener Rohling eine Stärke von 152 mm und eine Breite von 1016 mm aufweisen und dieser Rohling kann auf eine Stärke von etwa 133 mm durch die Walzen - vermindert werden. Wenn dann der Rohling den Arbeitswalzen des Planetenwalzwerkes --117-- unter einem Winkel Ci von 450 zur Walzrichtung zugeführt wird, kann dessen Breite auf über 1422 mm erhöht werden. Die genaue Stärke dieses Zwischenrohlings --125-- ist nicht von Bedeutung und sie kann etwa 63 mm betragen.
Der teilweise gewalzte Rohling --125- kann in das Planetenhauptwalzwerk eingegeben werden, das allgemein mit --126-- bezeichnet ist. Zu diesem Zweck können Vorschubwalzen-127vorgesehen sein, die vorzugsweise den Rohling-125-längs der Kanten des Rohlings berühren. Die Vorschubwalzen --127-- können in einer geeigneten, nicht näher dargestellten Weise angetrieben werden. Obwohl es nicht zwingend ist, wurde, wie im vorstehenden dargelegt, es als vorteilhaft gefunden, das Planetenwalzwerk --126-- mit den Achsen der Walzen parallel zu den Achsen der ersten Zuführungswalzen --114-- anzuordnen, so dass das Band-128--, welches vom Walzwerk abgegeben wird, parallel zum Rohling --111-- verläuft, der in das erste Planetenwalzwerk eingeführt wird.
Es wurde gefunden, dass ein derartiger Aufbau eine maximale Raumausnützung der gesamten Walzwerksanlage ermöglicht. Das Planetenwalzwerk --126-- kann mit den üblichen Abstützwalzen --129-- und Arbeitswalzen --130-- ausgerüstet sein. Die Walzen können durch irgendwelche geeignete Einrichtungen über Kupplungen --131-- angetrieben werden, wie es im einzelnen in Fig. 2 dargestellt ist.
Wenn die im vorstehenden beschriebene Einstellung erzielt ist, so wird die Walzrichtung durch den Pfeil --134-- angegeben, und die Vorschubstrasse bildet mit der Walzrichtung den gleichen Winkel a, wobei die Abknickung diesmal nach links gerichtet ist. Bei dem im vorstehenden angegebenen Beispiel würde das vom Planetenwalzwerk-126-abgegebene Band-128-einen Breitenzuwachs auf etwa 2032 mm haben, und die Stärke wäre auf etwa 2, 54 mm vermindert. Endbearbeitungsgerüste, die
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allgemein mit --135-- bezeichnet sind und die auf geeignete Weise angetriebene Walzen-136aufweisen, können in Serie zum Planetenwalzwerk-126-angeordnet sein, um weiterhin das Band 128 auf die gewünschte Fertigabmessung zu vermindern, beispielsweise auf eine Stärke von 2 mm.
Das fertige Band --137-- läuft dann über einen Kühltisch-138-und wird dann bei --139-- aufgewickelt.
Es ist zu erkennen, dass das Planetenvorwalzwerk--117--viel kleiner ist als das Planetenfertigwalzwerk-126--. Dieses Vorwalzwerk ist deshalb leichter und kann demzufolge leichter verschoben werden, um den Beschickungswinkel des Rohlings --111-- zu verändern. Der Winkel, unter dem der Rohling in das Planetenvorwalzwerk eingeführt wird und ebenso der Winkel, unter dem der teilweise gewalzte Rohling in das Planetenhauptwalzwerk eingeführt wird, kann in einfacher Weise eingestellt werden, und dadurch kann ein Walzen eines Rohlings einer bestimmten Breite in ein Band von irgendeiner gewünschten Breite durchgeführt werden.
Beim Verschieben des Planetenvorwalzwerkes --117-- in eine Stellung, in der eine geringere Breite gewalzt wird als beim vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, wird das Planetenwalzwerk --117-in die Stellung verschoben, die in Fig. 8 gestrichelt dargestellt ist und die mit-117'-- bezeichnet ist. In der gestrichelt dargestellten Lage wird der Rohling --111-- in das Planetenvorwalzwerk unter einem Winkel e zur Walzrichtung eingeführt, und der teilweise gewalzte Rohling --125'-- wird ebenfalls unter einem Winkel e (diesmal nach links) zur Walzrichtung des Planetenwalzwerkes --126-- eingeführt.
Durch die Verwendung von Teleskopachsen-123-und flexiblen Kupplungen --124-- ist es nicht erforderlich, den Motor --122-- zu verstellen. Die Anlage kann über einen Maximalweg bewegt werden, um den Zuführungswinnkel zu verändern.
Beim Verschieben des Planetenvorwalzwerkes ist es erforderlich, dass eine Linie, die zwischen dem Punkt des ersten Angriffs der Planetenwalzen--130--am Rohling--125--in der senkrechten Symmetrieebene des Walzwerkes - -126--, der mit --141-- bezeichnet ist, und dem analogen Punkt des Walzenangriffes am Planetenwalzwerk--117--, der mit--142--bezeichnet ist, gezogen wird, im wesentlichen senkrecht zu den Achsen der Walzen des Vorwalzwerkes--117--verläuft, so dass der teilweise gewalzte Rohling dem Planetenwalzwerk--126--in der richtigen Richtung zu den Arbeitswalzen zugeführt wird.
In der gestrichelt dargestellten Lage des Planetenwalzwerkes--117--ist der Winkel e kleiner als der Winkel ct. Dadurch wird das fertiggewalzte Band, welches vom Walzwerk abgegeben wird, schmaler sein, wenn sich das Planetenwalzwerk in der Stellung --117'-- befindet, als wenn sich das Planetenwalzwerk - -117-- in der mit vollen Linien dargestellten Stellung befindet. Durch die Einführung des
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ebenfalls verstellt werden müssen, wenn das Planetenvorwalzwerk verstellt wird.
Diese Vorschubwalzen - sind deshalb vorzugsweise unmittelbar am Gehäuse des Vorwalzwerkes-117-befestigt, so dass sich diese Vorschubwalzen automatisch zusammen mit dem Gehäuse bewegen und sich in der richtigen Stellung in bezug auf dieses Vorwalzwerk befinden.
Fig. 10 zeigt schematisch eine abgeänderte Ausführungsform des Systems, wenn der Rohling nicht unmittelbar von einer kontinuierlichen Giessanlage zugeführt wird. In diesem Fall wird der Rohling
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Es sei bemerkt, dass das im vorstehenden beschriebene Walzwerk-System auch verwendet werden kann, um Bänder ohne Vergrösserung der Breite zu walzen. In diesem Fall kann die kontinuierliche
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--126-- eingeführt- umgangen. Der Giesstrichter und die Form, die innerhalb eines Turmes angeordnet sind, können seitwärts verschoben werden, und dies ist ein schnell durchzuführender und einfacher Vorgang und führt nicht zu den Schwierigkeiten, die im vorstehenden dargelegt sind und die bei einer Änderung der Winkelbeziehung zwischen dem gegossenen Rohling und dem Planetenwalzwerk auftreten. Es kann aber auch eine zweite Giessanlage vorgesehen sein, wobei jeweils eine für jede der beiden Stellungen vorgesehen ist.
Falls es gewünscht ist, das Planetenvorwalzwerk --117-- noch leichter zu machen, um die Verschiebbarkeit dieses Walzwerkes zu verbessern, ohne dessen Leistungsfähigkeit wesentlich zu beeinflussen, kann dieses Walzwerk dadurch vereinfacht werden, dass lediglich eine der beiden Reduktionsanlagen vorgesehen wird, vorzugsweise die untere. Dabei kann ein üblicher Planetenaufbau vorgesehen sein, der aus einer Abstützwalze besteht, die von einer Gruppe von üblicherweise zwölf bis vierundzwanzig Planetenarbeitswalzen umgeben wird, wobei die andere, beispielsweise die obere
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Einrichtung, eine einfache Walze mit einem Durchmesser sein kann, der vorzugsweise, jedoch nicht erforderlicherweise gleich dem Gesamtdurchmesser der Planetenanordnung ist, die gemeinsam mit dieser Walze auf den Rohling einwirkt.
Diese Walze kann unabhängig von der Planetenanordnung angetrieben werden, u. zw. mit einer Umfangsgeschwindigkeit, die grösser ist, die jedoch etwa bei der
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Wie bereits ausgeführt, ist die Erfindung hauptsächlich auf die Verminderung der Kräfte abgestellt, die auf die Vorschubapparatur während des Walzens einwirken, u. zw. dadurch, dass der unausgeglichene Seitendruck verwendet wird und die Reibungsbedingungen ausgenützt werden, die im Kontaktbereich zwischen der äusseren Kante des Werkstückes und dem Druckaufnahmeelement vorhanden sind, dass eine Seitenführung --21-- vorgesehen ist, deren Anordnung in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, die eine Ausführungsform dieses Elementes zeigen. Die nach hinten gerichtete Reaktionskraft des Arbeitswalzendruckes ist als Vektor OY in Fig. 2 dargestellt.
Die Vorschubkraft, die erforderlich ist, um den Arbeitswalzendruck zu überwinden, ist nicht so gross wie bei dem Walzwerk nach der USA-Patentschrift Nr. 2, 811, 060, sondern ist eine Vektorgrösse OX, die einen Winkel a mit der Walzrichtung einschliesst. Auf diese Weise ist lediglich eine Komponente, nämlich der Vektor OX, axial zum Werkstück gerichtet, und diese Kraftkomponente ist die einzige, welche die Vorschubwalzen - -11-- aufbringen müssen. Die andere Komponente, der Vektor OZ, ist seitwärts gerichtet und verläuft senkrecht zur Vorschubrichtung des Werkstückes. Gemäss der Erfindung wird diese Komponente
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--10-- mit--10-- sich abstützt.
Je grösser der Winkel oc ist, umso grösser ist der Teil der nach hinten gerichteten, von den Arbeitswalzen ausgeübten Kraft, welcher von den Seiten führungen --21-- aufgenommen wird, und umso kleiner ist der Teil, der von den Vorschubwalzen --11-- überwunden werden muss.
Die Seitenführung --21--, die fest und starr mit dem Walzwerkgehäuse verbunden ist, kann irgendeinen beliebigen Aufbau haben und ist entsprechend stabil aufgebaut, um die schweren Drucke aufzunehmen. Vorzugsweise weist diese Seitenführung --21-- an der Oberfläche, die die Kante des Werkstückes-10-berührt, eine abriebfeste Auskleidung auf. Wenn das Werkstück-10- warmgewalzt wird, ist es vorteilhaft, die Führung mit einer Wärmeisolationsschicht zwischen einer wärme- lnd abriebbeständigen Verkleidung und dem Aufbau der Führung selbst zu versehen, um zu verhindern, dass durch den Kontakt mit der Führung Wärme von der Kante des Werkstückes abgeleitet wird.
Eine für diese Zwecke geeignete Wärmeisolationsschicht ist in der USA-Patentschrift Nr. 2, 811, 060 beschrieben. In dieser Patentschrift ist gezeigt, dass diese Isolationsschicht als ein Element des Vorschubapparates verwendet wird. Diese Schicht besteht vorzugsweise aus einer Zellenstruktur-22-, die zwischen die Führung-21-und die Werkstückberührungsoberfläche eingeschaltet ist und die als Wärmeisolator wirkt, um eine Ableitung der Wärme zu verhindern, die von der anliegenden Oberfläche des rotglühenden Werkstückes aufgenommen wird, wobei die erforderliche mechanische Festigkeit aufrecht erhalten wird.
Die Oberfläche der Seitenführung, welche die Kante des Werkstückes --10-- berührt und welche einen konkaven Querschnitt aufweisen kann, falls abgerundete Werkstücke gewalzt werden, ist mit einem wärmebeständigen Material--23--, wie beispielsweise"Stellit"od. dgl. verkleidet, um den Verschleiss zu vermindern. Die Oberfläche des wärmebeständigen Materials --23-- kann die in Fig. 3 gezeigte Form haben oder eine andere Form, wie beispielsweise die Sägezahnform, die in Fig. 7 gezeigt ist.
Während des Walzens stützt sich das Werkstück gegen die Kontaktoberfläche der Seitenführung
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ab,DY, zustande zu bringen. Während des Teils des Vorgangs, in dem die Druckkraft am geringsten ist, (vgl. las Diagramm in Fig. 6) können die vorschubwalzen --11-- das Werkstück --10-- um den erforderlichen Schritt vorschieben, wobei lediglich ein geringer Widerstand auftritt, der um ein Vielfaches deiner ist als die Vorschubkraft, die bei einem geradlinigen Walzen in Planetenwalzwerken erforderlich ist.
Dieser Selbstverriegelungszustand bei einem Walzen unter einem Winkel bildet dadurch eine weitere Verbesserung, dass das Werkstück nicht mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit in den Walzspalt ingeschoben wird, sondern in schnellen Schritten, wobei jeweils ein Schritt bei jedem Paar von lurchgehenden Arbeitswalzen --12-- erfolgt. Dieser schrittweise Vorschub ist automatisch ynchronisiert und in Phase mit der Einwirkung der Arbeitswalzen, die in den Walzspalt in die Verminderungszone eintreten, so dass der Vorwärtshub des Werkstückes in der genau zeitlich eingestellten ) der abgestimmten Periode durchgeführt wird, wenn die nach hinten gerichteten Kräfte die durch die irbeitswalzen gegen das Werkstück ausgeübt werden, einen Minimalwert haben.
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Die schrittweise Vorschubbewegung des in den Walzspalt eintretenden Werkstückes ist für Planetenwalzwerke eigentümlich, da der Rückdruck, den die Arbeitswalzen gegen das Werkstück ausüben, zyklisch und nicht gleichförmig ist und seinen Maximalwert erreicht, kurz nachdem ein Paar Arbeitswalzen zum ersten Mal das Werkstück berühren und der seinen Minimalwert erreicht, kurz bevor das nächste Paar von Arbeitswalzen mit dem Werkstück in Kontakt kommt. Die Veränderungen der Vorschubkraft ist in Fig. 6 dargestellt, in der der rückwärts gerichtete Druck, der durch die Arbeitswalzen gegen das Werkstück ausgeübt wird, graphisch aufgetragen ist. In Fig. 6 stellt die gestrichelte Linie die Veränderungen der Grösse der rückwärts gerichteten Druckkräfte dar, die einzeln von jedem Paar von Arbeitswalzen ausgeübt werden u. zw. bezogen auf deren Winkellage im Walzspalt.
Die Spitzen der Kurven entsprechen dem Punkt --P--, in welchem jede Arbeitswalze zum ersten Mal in vollen Eingriff mit dem Werkstück gelangt. Von dort aus nimmt die Grösse dieser Kraft allmählich ab, wenn die Arbeitswalzen durch den Rollspalt hindurch vorrücken, bis diese einen negativen Wert erreicht, kurz bevor jede Walze die Stärkenverminderung des Werkstückes am Punkt-E-vollendet. Bei dem in Fig. l dargestellten Ausführungsbeispiel berühren die nachfolgenden Walzen das Werkstück, ehe die vorherlaufenden Walzen den Punkt-E-erreichen und das Werkstück freigeben. Die voll ausgezogene Kurve stellt die Summe der einander überlappenden, gestrichelten Kurven für benachbarte Arbeitswalzen dar, wobei diese zusammengesetzte Kraft niemals negativ wird.
Diese Kraft stellt deshalb die Gesamtkraft dar, die von den Zuführungswalzen aufgebracht werden muss.
Gemäss einer weiteren Verbesserung der Erfindung wird die Bedingung der schrittweisen Zuführung dadurch erleichtert, dass der Führung eine Vibrationsbewegung erteilt wird, u. zw. synchron zum paarweisen Durchgang der Arbeitswalzen, zu welchem Zweck geeignete Schwingungserzeuger verwendet werden können, wie beispielsweise mechanische Nocken oder Exzenter, hydraulische Schwingungserzeuger, elektromagnetische Schwingungserzeuger, die von einem variablen Frequenzgenerator gespeist werden, um diese Schwingungen mit den Arbeitswalzen --12-- zu synchronisieren. Es können aber auch die Bauprinzipien verwendet werden, die bei Betonrüttlern u. dgl. bekannt sind.
Der Unterschied zwischen einer stationären und einer schwingenden Führung ist eine Massfrage. Ein Werkstück, welches sich gegen eine stationäre Führung abstützt, wird bei jedem Bearbeitungsgang zu dem Zeitpunkt freigegeben, in dem der Rückdruck durch die Arbeitswalzen am kleinsten ist, so dass die Vorschubwalzen den Restwiderstand überwinden können. Bei einer schwingenden Führung wird die Spitze des Rückdruckes mit der Vorwärtsbewegung der Führung zusammenfallen. Beim Fallen des Rückdruckes bewegt sich die Führung zurück und die Vorschubwalzen drücken das Werkstück gegen einen im wesentlichen reibungsfreien Widerstand vorwärts.
Ein weiterer Vorteil der Schwingführung, ob diese nun synchron mit dem Arbeitswalzenkontakt ist oder nicht, ist der, dass diese die Führungskontaktzeit am Rand des Werkstückes vermindert und deshalb die Kühlwirkung vermindert, die für den Rand schädlich ist.
Zusätzlich wurde gefunden, dass, wenn die Seitenführung mit einer kreisförmigen oder äquivalenten Bewegung in Schwingung versetzt wird, mit einer Amplitude, die in etwa dem Abstand entspricht, um den das Werkstück --10-- mit dem Durchgang einer jeden Arbeitsweise vorgeschoben wird, ein effektiv selbstförderndes Walzwerk erhalten werden kann, bei welchem die Vorschubwalzen--11--lediglich die Geschwindigkeit regulieren, jedoch keinen Rückwärtsdruck zu überwinden haben.
Ein Ausführungsbeispiel einer Schwingungsführung mit einer kreisförmigen Bewegung und deren Betätigungseinrichtung ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Die Seitenführung --21-- ist auf zwei oder
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in einem Gehäuse-29-angeordnet. Das Gehäuse enthält ein Ölbad für die sich drehenden Teile. Der gesamte Mechanismus der schwingenden Seitenführung ist fest am Walzwerkgehäuse angeordnet. Die Temperatur der Seitenführung wird entweder durch den Umlauf eines Kühlmittels durch den Anschluss - geregelt, der zu diesem Zweck im Seitenführungskörper vorgesehen ist oder durch eine äussere Wasserbesprühung.
Obwohl diese Seitenführung den Vorschubkraftbedarf vermindert, um das Ausbeulen oder Ausknicken des Werkstücks --10-- auszuschalten, erlaubt diese jedoch nicht, das Planetenwalzwerk unter Zuführung des Werkstückes unter einem Winkel zu betreiben und ein zufriedenstellendes Band herzustellen. Das Band war nicht gerade und bog sich beträchtlich gegenüber dem Zuführungswinkel. Das Band hatte ferner keine gleichmässigen Abmessungen und verjüngte sich seitwärts, und die Kante des Bandes auf der Seite der Seitenführung war immer stark rissig, während die innere Kante auf der andern
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Seite des Bandes --13-- glatt und vollständig fehlerfrei war.
Eine genaue Untersuchung der plastischen Deformationen, die an den äusseren Winkeln an dem Punkt auftraten, an welchem das nicht-deformierte Werkstück in die Deformationszone eintritt und ein Vergleich dieser plastischen Deformation mit der, die an den inneren Winkeln an diesem Punkt auftrat und
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das Werkstück wenigstens in der ersten Hälfte des Reduktionsbereiches befindet. Es wurde gefunden, dass die Neigung, die Form und die Stellung der zusätzlichen Halterung oder Führung, die ganz allgemein in Richtung des Walzvorganges verläuft, sehr kritisch ist, dass jedoch nach der Einstellung der Form und Neigung dieser zusätzlichen Führung, die erforderlich ist, um ein gerades Band zu fertigen, der Walzvorgang stabil bleibt.
Ferner wurde als überraschend gefunden, dass es durch die Anordnung einer derartigen zusätzlichen Führung möglich ist, Bänder zu erzeugen, bei denen der anliegende Rand glatt und vollständig frei von Rissen oder Fehlern ist. Aus diesem Grund wird die seitliche Führung--21--, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, mit einem Vorsprung --31-- versehen. Der Vorsprung --31-- ist am Ende des Seitenführungskontaktbereiches unter einem derartigen Winkel angeordnet, dass dieser Vorsprung der Abweichung des im Walzspalt reduzierten Werkstückes von der geraden Linie folgt und dass der Vorsprung während eines bestimmten Teiles der plastischen Deformation des Werkstückes als eine starre Lagerung dieses Werkstückes dient.
Wie bereits dargestellt, ist die Winkeleinstellung der Führungsverlängerung und deshalb auch der Druck, den diese zusätzliche Führung gegen die Seite des Werkstückes ausübt, für die Fertigung eines geraden Bandes kritisch und deshalb wird bevorzugt diese Führungsverlängerung beispielsweise mittels Schrauben --32-- einstellbar gemacht, wobei diese Schrauben eingestellt werden können, um über einen Abstandhalter --33-- die zusätzliche Seitenführung --31--, die an der Seitenführung --21-- angelenkt ist, um eine grössere oder kleinere Strecke abzuheben, wodurch der Winkel eingestellt wird.
Die einstellbare Seitenverlängerung kann am Hauptseitenführungskörper-21-- befestigt sein und deshalb der gleichen kreisförmigen oder Schwingungs-Bewegung wie diese Seitenführung ausgesetzt sein. Diese einstellbare Seitenverlängerung kann auch unabhängig vom Führungsende
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derartige Form haben, dass dieser Vorsprung die Bewegungsbahn der durchgehenden Arbeitswalzen nicht stört.
Die Berührungsoberfläche oder die Kontaktoberfläche dieses Seitenvorsprungs ist ebenfalls durch eine Beschichtung aus wärmebeständigem Material-23-geschützt, wie beispielsweise durch eine
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gegebenes Werkstück und Material gefunden ist, dann kann diese Stellung fixiert werden und das Auswechseln der Seitenführung kann derart durchgeführt werden, dass der Hauptkörper-21-und der Vorsprung --31--, wie in Fig. 2 gezeigt, einstückig ist, wodurch die Wartungskosten vermindert werden.
Der Bereich der höchsten Druckkonzentration, die durch den Seitenführungsvorsprung-31-- gegen den Rand an der Stelle des Werkstückes ausgeübt wird, wo dieses durch die Arbeitswalzen zu einem Band reduziert wird, ist ebenfalls kritisch. Es wurde gefunden, dass dadurch, dass die Oberfläche dieses Führungsvorsprungs --31-- leicht konvex gestaltet wird, die Winkeleinstellung dieser Führung es ermöglicht, die Lage des Bereichs der höchsten Druckkonzentration in bezug auf den Anfang des Walzenangriffes leicht zu beeinflussen. Auf diese Weise ist es möglich, den Einwirkungen einer asymmetrischen Werkstückführung oder Halterung entegegenzuwirken und den wirksamen Druck im Randbereich an der Werkstückecke zu erhöhen, die einen stumpfen Winkel mit der Walzrichtung bildet.
Wie im vorstehenden beschrieben, ist es durch die Erfindung zum ersten Mal in der Bandwalztechnik möglich, eine perfekte Beeinflussung und überwachung und Regelung beim Planetenwalzen durchzuführen, wodurch es möglich ist, ein Band mit glatten und riss- und fehlerfreien Rändern zu fertigen, welches weiterhin kaltgewalzt werden kann und welches verwendet werden kann, ohne dass es erforderlich ist, die Ränder zuzuschneiden. Dieses Ergebnis wird am innen geneigten Rand des Streifens --13-- automatisch erzielt und wird durch einen besonders geformten Vorsprung der Randführung am gegenüberliegenden, nach aussen geneigten Rand sichergestellt.
Kein bisher bekanntes und verwendetes Werkstück, weder ein übliches noch ein zyklisches Walzwerk, ist in der Lage, derartige Bänder herzustellen, insbesondere aus Metallen, die nicht ausreichend plastisch sind.
Durch die Erfindung wird eine neue Betriebsweise von Planetenwalzwerken geschaffen, von denen
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bisher angenommen wurde, dass sie unzweckmässig seien, da mit diesen Walzwerken an den Rändern des Werkstückes. --10-- eine zu grosse Seitenverbreiterung erzeugt wird und damit ein Band mit starken Randrissen. Es wird hier auf die Betriebsweise der Planetenwalzwerke Bezug genommen, bei welcher die Planetenanordnung in einer Richtung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Werkstücks --10-- statt in Richtung dieses Werkstückes gedreht wird.
Wie in der Fig. 3 der USA-Patentschrift Nr. 2, 710, 550 dargestellt, greifen die Arbeitswalzen zuerst am nichtreduzierten Teil des Werkstückes an und rücken dann zum reduzierten Teil vor. Durch das plötzliche Aufschlagen der Arbeitswalzen auf die Werkstückoberfläche wird kurz vor dem Anfangsangriffspunkt der Arbeitswalzen eine Wellung oder ein Buckel im nichtreduzierten Teil dieser Oberfläche erzeugt. Wenn der Winkel der Bewegungsbahn der Arbeitswalzen an der Eingriffstelle mit dem Werkstück einen bestimmten
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den Fig. 10 und 11 dieser Patentschrift dargestellt ist.
Wenn in einem Planetenwalzwerk derart gewalzt wird, dass die Planetenkäfige sich in der gleichen Richtung drehen, wie das Werkstück in den Walzenangriff eingebracht wird, ist es zweckmässig, dass die Ausbildung dieser Grate verhindert wird, da die Drehung der Planetenkäfige die Neigung hat, die Gratteilchen in den Walzeneingriff hineinzuziehen und die Oberfläche des Erzeugnisses zu verschlechtern. Aus diesem Grunde müssen geradlinige Planetenwalzwerke gross genug ausgelegt sein, so dass diese für die Werkstückstärke, die gewalzt wird, unterhalb des kritischen Walzenangriffswinkels liegen.
Es sei nun auf Fig. 5 Bezug genommen. Wenn die Drehung der Planeteneinrichtung umgekehrt ist, so
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umgekehrten Drehung wird diese Walzgratansammlung nach rückwärts und vom Walzenangriff fort verdrängt, u. zw. durch die Wirkung der vorwärtsschreitenden Arbeitswalzen-12-. Dieser Walzgrat wird nicht in den Walzenangriff hineingezogen, so dass die Gefahr, dass dieser Walzgrat in die Oberfläche des Bandes eingewalzt wird, verhütet wird. In diesem Fall wird der Walzgrat--36--am Anfang des Walzeingriffs kontinuierlich oder diskontinuierlich ausgebildet. Der sich ansammelnde Walzgrat kann auf Spulen--37--aufgewickelt werden oder durch andere geeignete Mittel entfernt werden.
Bei einem derartigen Walzen ist der Angriffswinkel einer jeden Walze beim ersten Kontakz mit dem Werkstück mehr gegen die Walzrichtung geneigt als beim Vorwärtswalzen, so dass eine beträchtlich grössere Vorschubkraft aufgebracht werden muss. Es sei bemerkt, dass das beschriebene, unter einem Winkel durchgeführte Walzen deshalb ganz erheblich das umgekehrte Walzen erleichtert, u. zw. deshalb, weil die Grösse der Vorschubkraft, die von den Vorschubwalzen überwunden werden muss, wie oben beschrieben, beträchtlich vermindert ist. Weiterhin ist es aus dem gleichen Grund möglich, die Vorschubwalzen in einem bestimmten Abstand vom Walzenangriff entfernt anzuordnen, ohne dass die Gefahr auftritt, dass sich das Werkstück ausbeult oder ausknickt.
Dadurch wird die Eintrittsseite des Walzwerkes zugänglich, so dass eine Vorrichtung zur Entfernung oder Aufwicklung des angesammelten Walzgrates dicht am Walzenangriffspunkt eingebaut werden kann, ohne dass diese Vorrichtung das Walzen oder den Vorschub behindert.
Eine derartige kontinuierliche Abgratung der Oberflächenschicht des Werkstückes durch eine Erzeugung eines Walzgrates von einstellbarer Stärke führt zu einem Endprodukt mit einer ausgezeichneten Oberfläche, da sehr viele Oberflächenfehler von Abschürfungen, Rissen, Einshlüssen usw. stammen, die sich in der Oberflächenschicht des Werkstückes befinden.
Dieses Verfahren, welches ein Teil des Walzvorganges ist, ist wesentlich billiger als eine mechanische oder Flammen-Oberflächenbehandlung, wobei diese Behandlungen zusätzliche Vorgänge sind, u. zw. wegen der starken Verlängerung und plastischen Reduktion unter allseitigem Druck und unter Ausschluss einer oxydierenden Atmosphäre, was bei der bisher verwendeten Flammenbehandlung oder bei andern Abblätterungsvorrichtungen nicht der Fall ist, die im Gegensatz hiezu derartige Fehler oder Risse bestehen lassen.
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