CH685432A5 - Mold for the continuous casting of metal, particularly of steel in billet and Vorblockquerschnitte. - Google Patents

Mold for the continuous casting of metal, particularly of steel in billet and Vorblockquerschnitte. Download PDF

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CH685432A5
CH685432A5 CH1848/92A CH184892A CH685432A5 CH 685432 A5 CH685432 A5 CH 685432A5 CH 1848/92 A CH1848/92 A CH 1848/92A CH 184892 A CH184892 A CH 184892A CH 685432 A5 CH685432 A5 CH 685432A5
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mold
bulges
cross
mold cavity
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Franciszek Kawa
Adrian Stilli
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Description

1 1

CH 685 432 A5 CH 685 432 A5

2 2nd

Beschreibung description

Die Erfindung betrifft eine Kokille zum Strang-giessen von Metall, insbesondere von Stahl in Knüppel- und Vorblockquerschnitte gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1. The invention relates to a mold for the continuous casting of metal, in particular steel, in billet and billet cross sections according to the preamble of claim 1.

In der EP-PS 0 498 296 werden Kokillen unter Schutz gestellt, deren Formhohlraum die Querschnittsform der Strangkruste bei ihrem Durchlauf durch die Kokille, ähnlich wie eine Ziehdüse, verformt. Der Formhohlraumquerschnitt ist auf der Kokilleneintrittsseite entlang seinem Umfang mit mehreren Ausbauchungen versehen, die gegen die Kokillenaustrittsseite hin sich verkleinern oder ganz verschwinden. In der Mitte einer Ausbauchung ist die Verformung stärker als an den beiden seitlichen Enden der Ausbauchung. An den Stellen mit starker Rückformung der Ausbauchung ergibt sich ein sattes Anliegen der Strangkruste an die Kokillenwand und dadurch auch eine starke Kühlung des Stranges bzw. eine höhere Kokillenwandtemperatur. An den beiden Enden der Ausbauchung ist in der Regel keine oder eine wesentlich geringere Verformung des Stranges vorgesehen. Daraus resultiert eine entsprechend niedrigere Kokillenwandtemperatur. In EP-PS 0 498 296, molds are placed under protection, the mold cavity of which deforms the cross-sectional shape of the strand crust as it passes through the mold, similar to a drawing nozzle. The mold cavity cross section is provided on the mold entry side along its circumference with a plurality of bulges which decrease towards the mold exit side or disappear entirely. The deformation in the middle of a bulge is greater than at the two lateral ends of the bulge. At the points with strong reshaping of the bulge, there is a tight fit of the strand crust against the mold wall and thus also a strong cooling of the strand or a higher mold wall temperature. At the two ends of the bulge there is generally no or substantially less deformation of the strand. This results in a correspondingly lower mold wall temperature.

Um bei Rohrkokillen mit Ausbauchungen Wasserspalte gleicher Grösse zwischen Kokille und Wassermantel zu erreichen, sind die Wassermäntel ebenfalls mit Ausbauchungen zu versehen. Die Herstellung solcher Wassermäntel ist somit technisch aufwendig und kostspielig. In order to achieve water gaps of the same size between the mold and the water jacket in the case of tubular molds with bulges, the water jackets must also be provided with bulges. The production of such water coats is therefore technically complex and expensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kokille zu schaffen, die die genannten Nachteile überwindet und insbesondere bei Kokillen, die die Querschnittsform der Strangkruste bei ihrem Durchlauf durch die Kokille verformen, eine möglichst gleichmässige Kokillenwandtemperatur erreicht, den Kokillenverschleiss reduziert und gleichzeitig den Aufbau solcher Kokillen vereinfacht. The invention has for its object to provide a mold that overcomes the disadvantages mentioned and especially in molds that deform the cross-sectional shape of the strand crust as it passes through the mold, achieve a mold wall temperature that is as uniform as possible, reduce mold wear and at the same time reduce the build-up of such molds simplified.

Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Summe der Merkmale von Anspruch 1 gelöst. According to the invention, this object is achieved by the sum of the features of claim 1.

Die regelmässig über den Querschnittsumfang verteilten Ausbauchungen können z.B. bei Rechtek-ken ungleiche Bogenhöhen aufweisen. Gemäss einem Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, quadratische, sechseckige, runde Querschnitte etc. mit Ausbauchungen gleicher Grösse, d.h. gleicher Bogen-höhe, vorzusehen. Die Eckzonen können wahlweise mit Hohlkehlen oder Abschrägungen etc. versehen sein. The bulges, which are regularly distributed over the cross-sectional circumference, can e.g. in the case of rectangles they have unequal bow heights. According to one embodiment, it is advantageous to use square, hexagonal, round cross sections etc. with bulges of the same size, i.e. same bow height, to be provided. The corner zones can optionally be provided with fillets or bevels etc.

Eine kostengünstige Herstellung eines Wassermantels kann erreicht werden, wenn, gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel, der rohrförmige Wassermantel, der mit dem Kupferrohr einen Kühlwasserspalt bildet, einen Hohlraum mit ebenfalls parallelen Wänden aufweist. An inexpensive production of a water jacket can be achieved if, according to a further exemplary embodiment, the tubular water jacket, which forms a cooling water gap with the copper pipe, has a cavity with walls which are also parallel.

Bei Rohrkokillen gemäss Stand der Technik ist die Wandstärke der Kokille gleich. Im Sinne eines Ausführungsbeispieles wird zusätzlich vorgeschlagen, das Wandstärkenverhältnis des Kokillenrohres zwischen den Bereichen mit keiner bzw. mit maximaler Rückformung der Ausbauchung auf einen vorbestimmten Wärmefluss durch die Kupferwand abzustimmen. Dadurch ist es möglich, sowohl die In the case of tubular molds according to the prior art, the wall thickness of the mold is the same. In the sense of an exemplary embodiment, it is additionally proposed to match the wall thickness ratio of the mold tube between the regions with no or with maximum reshaping of the bulge to a predetermined heat flow through the copper wall. This makes it possible to both

Kokillenwandtemperatur im Formhohlraum als auch den Kokillenverschleiss in den Bereichen mit maximaler Rückformung bzw. Reibung zu reduzieren. To reduce mold wall temperature in the mold cavity as well as mold wear in the areas with maximum reshaping or friction.

Der Formhohlraum von Kokillen mit Ausbauchungen oder der äussere Mantel von Kokillenrohren können durch spanabhebende Bearbeitung hergestellt werden. Besonders wirtschaftlich können solche Kokillen durch ein spanloses Herstellungsverfahren erzeugt werden, wenn in ein stranggepress-tes Kupferrohr ein dem Rohrhohlraum entsprechender Dorn eingeschoben wird und mit Verformungswerkzeugen, z.B. mit Stempel, die Wandstärke des Rohres durch Einpressen von Einbauchungen in die äussere Kupferrohrwand vorgestaucht wird. In das vorgestauchte Rohr kann anschliessend ein Dorn mit Ausbauchungen gemäss den Sollabmessungen des Formhohlraumes eingepresst werden. Bei guter Abstimmung der Vorstauchung der Wandstärke mit den vorbestimmten Ausbauchungen des Formhohlraumes weist das Kokillenrohr nach dem Einpressen des Domes mit Ausbauchungen im wesentlichen parallele äussere Mantelflächen auf. Durch einen Ziehvorgang mittels eines Ziehrings können einander gegenüberliegende äussere Mantelflächen des Kokillenrohres genau parallel hergestellt werden. The mold cavity of molds with bulges or the outer shell of mold tubes can be produced by machining. Such molds can be produced particularly economically by a non-cutting manufacturing process if a mandrel corresponding to the tube cavity is inserted into an extruded copper tube and using shaping tools, e.g. with a stamp, the wall thickness of the pipe is pre-compressed by pressing indentations into the outer copper pipe wall. A mandrel with bulges according to the nominal dimensions of the mold cavity can then be pressed into the pre-compressed tube. If the pre-compression of the wall thickness is well coordinated with the predetermined bulges of the mold cavity, the mold tube, after the dome has been pressed in with bulges, has essentially parallel outer lateral surfaces. By means of a drawing process by means of a drawing ring, opposite outer jacket surfaces of the mold tube can be produced exactly in parallel.

Als Alternative zum Ziehvorgang kann durch Aufbringen von Sprengstoff das Rohr auf den Dorn geschossen werden. Die Parallelität von äusseren gegenüberliegenden Mantelflächen kann, wenn nötig, durch Nachbearbeitung erreicht werden. As an alternative to the drawing process, the pipe can be shot at the mandrel by applying explosives. The parallelism of outer, opposite lateral surfaces can, if necessary, be achieved by reworking.

Im nachfolgenden soll anhand von Figuren die Erfindung zusätzlich erläutert werden. Es zeigen: In the following, the invention will be additionally explained with reference to figures. Show it:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein Kokillenrohr mit schematisch dargestelltem Kühlwassermantel, 1 is a vertical section through a mold tube with a schematically illustrated cooling water jacket,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Kokillenrohr gemäss Fig. 1 ohne Kühlwassermantel, 2 shows a plan view of the mold tube according to FIG. 1 without cooling water jacket,

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch das Kokillenrohr während einer Stauchoperation und Fig. 3 is a vertical section through the mold tube during an upsetting operation and

Fig. 4 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles E auf Fig. 3. 4 is a view in the direction of arrow E on FIG. 3rd

In Fig. 1 und 2 ist ein Kokillenrohr 3 mit beidseitig offenem Formhohlraum 4 für einen quadratischen Knüppel- oder Vorblockquerschnitt dargestellt. Ein Querschnittsumfang 5 des Formhohlraumes 4 ist auf der Eingiessseite mit regelmässig verteilten Querschnittsvergrösserungen in der Form von Ausbauchungen 6 versehen, in diesem Beispiel besitzen alle Seitenwände zwischen den Eckzonen Ausbauchungen 6 gleicher Grösse. Am Kokillenausgang 8 ist der Formhohlraum 4 quadratisch, d.h. der ausgebauchte Querschnitt endet am Kokillenausgang 8. Das Mass der Ausbauchung verkleinert sich in Stranglaufrichtung 7 regelmässig auf einer Teillänge, die in diesem Beispiel der Länge 10 der Kokille 3 entspricht. Beim Durchlauf der Strangkruste durch diesen Formhohlraum 4 wird sie verformt. Einander gegenüberliegende äussere Mantelflächen 9, 10; 11, 12 des Kokillenrohres 3 sind jeweils zueinander parallel oder parallel zur axialen Mittellinie 13. Kokillen für im wesentlichen runde Strangquerschnitte weisen eine zylindrische oder im wesentlichen zylindrische äussere Mantelfläche auf. 1 and 2, a mold tube 3 is shown with mold cavity 4 open on both sides for a square billet or bloom block cross-section. A cross-sectional circumference 5 of the mold cavity 4 is provided on the pouring side with regularly distributed cross-sectional enlargements in the form of bulges 6, in this example all side walls between the corner zones have bulges 6 of the same size. At the mold exit 8, the mold cavity 4 is square, i.e. the bulged cross-section ends at the mold exit 8. The size of the bulge regularly decreases in the strand running direction 7 to a partial length, which in this example corresponds to the length 10 of the mold 3. When the strand crust passes through this mold cavity 4, it is deformed. Outer lateral surfaces 9, 10; 11, 12 of the mold tube 3 are each parallel or parallel to the axial center line 13. Molds for essentially round strand cross sections have a cylindrical or substantially cylindrical outer surface.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

2 2nd

3 3rd

CH 685 432 A5 CH 685 432 A5

4 4th

In Fig. 2 sind die Wandstärkenunterschiede 15, 16 des Kokillenrohres zwischen Bereichen mit starken Ausbauchungen und grosser Rückformung bzw. solchen mit keiner oder nur kleiner Ausbauchung gut erkennbar. Das Wärmeangebot der Strangkruste ist in den Bereichen mit starker Ausbauchung bzw. mit starker Rückformung der Ausbauchung grösser als in den Kantenbereichen, wo keine oder nur eine ganz geringe Rückformung stattfindet. Durch die parallelen Mantelflächen 9, 10, bzw. 11, 12 einerseits und durch das Mass der Ausbauchung anderseits können die Unterschiede der Wandstärken 15 und 16 festgelegt und somit der Wärmefluss durch die Kokillenwand an verschiedenen Stellen des Kokillenumfanges unterschiedlich gestaltet werden. Es kann insbesondere das grosse Wärmeangebot im Bereich der maximalen Rückformung bzw. die hohe Kokillenwandtemperatur in diesem Bereich durch entsprechende Wandstärkenreduktion unter Kontrolle gebracht werden. In Fig. 2 the wall thickness differences 15, 16 of the mold tube between areas with strong bulges and large reshaping or those with little or no bulging are clearly visible. The heat available in the strand crust is greater in the areas with a pronounced bulge or with a strong reshaping of the bulge than in the edge areas where there is little or no reshaping. Due to the parallel lateral surfaces 9, 10 and 11, 12 on the one hand and the extent of the bulge on the other hand, the differences in wall thicknesses 15 and 16 can be defined and thus the heat flow through the mold wall can be designed differently at different locations on the mold circumference. In particular, the large amount of heat available in the area of maximum reshaping or the high mold wall temperature in this area can be brought under control by reducing the wall thickness accordingly.

Bei Rohrkokillen ist zur Führung des Kühlwassers ein ausserhalb des Kokillenrohres 3 angeordneter, rohrförmiger Wassermantel 18 vorgesehen. Dieser Wassermantel 18 bildet mit dem Kokillenrohr 3 einen Kühlwasserspalt. Bei Kokillenrohren mit gegenseitig parallelen äusseren Mantelflächen können auch einfach herstellbare Wassermäntel 18 mit parallelen Wänden verwendet werden. In the case of tubular molds, a tubular water jacket 18 arranged outside the mold tube 3 is provided for guiding the cooling water. This water jacket 18 forms a cooling water gap with the mold tube 3. In the case of mold tubes with mutually parallel outer jacket surfaces, easily produced water jackets 18 with parallel walls can also be used.

Anhand der Fig. 3 und 4 soll ein Beispiel für das Herstellungsverfahren solcher Kokillen erläutert werden. In ein in der Regel stranggepresstes Kupferrohr 30 wird ein dem stranggepressten Rohrhohlraum ensprechender Dorn 31 eingeschoben. Mit Verformungswerkzeugen, z.B. zwei Stempeln 32, 32' mit konvexen Pressflächen 33, 33' wird die Wandstärke des Kupferrohres 30 entlang einer Teillänge 35 durch Einbauchungen 34, 34' in die äussere Kupferrohrwand vorgestaucht. Eine Tiefe 37 der vorgestauchten Einbauchungen 34, 34' kann entlang einer Teillänge 35 unterschiedlich sein. Am Ende der Teillänge 35 kann die Einbauchung z.B. null sein. Es ist besonders vorteilhaft, wenn die vorgestauchten äusseren Einbauchungen 34 im wesentlichen, d.h. plus/minus ein Millimeter, mit der Tiefe der Ausbauchungen (6 in Fig. 1 + 2) in Übereinstimmung gebracht werden. Anstelle der beiden Stempel 32, 32' können auch andere Verformungswerkzeuge, wie z.B. Formwalzen etc., verwendet werden. An example of the manufacturing process of such molds will be explained with reference to FIGS. 3 and 4. A mandrel 31 corresponding to the extruded tube cavity is inserted into a generally extruded copper tube 30. With deformation tools, e.g. two punches 32, 32 'with convex pressing surfaces 33, 33', the wall thickness of the copper pipe 30 is pre-compressed along a partial length 35 by indentations 34, 34 'into the outer copper pipe wall. A depth 37 of the pre-compressed indentations 34, 34 ′ can differ along a partial length 35. At the end of the partial length 35, the indentation can e.g. be zero. It is particularly advantageous if the pre-compressed outer indentations 34 essentially, i.e. plus / minus one millimeter, with the depth of the bulges (6 in Fig. 1 + 2) to be matched. Instead of the two punches 32, 32 ', other deformation tools such as e.g. Forming rollers etc. can be used.

Nach Beendigung der Vorstauchoperation gemäss Fig. 3 und 4 auf allen vier Seiten des Kupferrohres 30 wird der Dorn 31 herausgepresst. Ein neuer Dorn mit Ausbauchungen, der in an sich bekannter Weise den Soilmassen des Formhohlraumes entspricht, wird in den Rohrhohlraum einge-presst und das Rohr zur Formung der Aussenkon-tur durch einen Ziehring gezogen oder durch Sprengstoff auf den Dorn verformt. 3 and 4 on all four sides of the copper tube 30, the mandrel 31 is pressed out. A new mandrel with bulges, which corresponds to the soil masses of the mold cavity in a manner known per se, is pressed into the tube cavity and the tube is drawn through a drawing ring to form the outer contour or is deformed onto the mandrel by explosives.

In den Figuren sind Kokillen mit geradem Formhohlraum dargestellt. Vor der Vorstauchung könnte das Kupferrohr auf einen vorgegebenen Radius einer Kreisbogenstranggiessanlage gebogen werden. In the figures, molds with a straight mold cavity are shown. Before the pre-upsetting, the copper pipe could be bent to a predetermined radius of a circular arc caster.

Anstelle der Vorstauchung von Einbauchungen an der äusseren Kupferrohrwand können solche Instead of pre-compressing indentations on the outer copper pipe wall, such

Einbauchungen auch mittels spanabhebender Bearbeitung erzeugt werden. Es ist ebenfalls möglich, ein Kupferrohr mit Einbauchungen an der äusseren Kupferrohrwand in eine Matritze einzulegen und sowohl die Ausbauchungen im Formhohlraum als auch die Form des äusseren Mantels gleichzeitig durch Explosionsverformung etc. von innen nach aussen herzustellen. Dents can also be created by machining. It is also possible to insert a copper tube with indentations on the outer copper tube wall into a die and to produce both the bulges in the mold cavity and the shape of the outer jacket simultaneously from inside to outside by means of explosion deformation.

Claims (11)

PatentansprücheClaims 1. Kokille zum Stranggiessen von Metall, insbesondere von Stahl in Knüppel- und Vorblockquer-schnitte, wobei die Kokille (3) mit einem beidseitig offenen Formhohlraum (4) aus einem Rohr aus gut wärmeleitendem Werkstoff besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Formhohlraumquerschnitt auf der Eingiessseite gegenüber dem Formhohlraumquerschnitt auf der Strangaustrittsseite über seinen Querschnittsumfang regelmässig verteilte Querschnittsvergrösserungen in der Form von Ausbauchungen (6) aufweist und das Mass der Ausbauchungen (6) in Stranglaufrichtung (7) sich mindestens entlang einer Teillänge (10, 35) des Formhohlraumes (4) derart verkleinert, dass sich die Strangquerschnittsform beim Durchlauf durch die Teillänge (10, 35) des Formhohlraumes (4) verformt und dass die einander gegenüberliegenden äusseren Mantelflächen (9, 10; 11, 12) des Rohres parallel oder zylindrisch sind.1. mold for the continuous casting of metal, in particular steel in billet and billet cross-sections, the mold (3) with a mold cavity (4) open on both sides consisting of a tube made of a good heat-conducting material, characterized in that the mold cavity cross-section on the The pouring side has cross-sectional enlargements in the form of bulges (6) that are regularly distributed over its cross-sectional circumference in relation to the mold cavity cross section on the strand exit side, and the dimension of the bulges (6) in the strand running direction (7) extends at least along a partial length (10, 35) of the mold cavity (4) reduced in size in such a way that the strand cross-sectional shape deforms as it passes through the partial length (10, 35) of the mold cavity (4) and that the mutually opposite outer lateral surfaces (9, 10; 11, 12) of the tube are parallel or cylindrical. 2. Kokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht.2. Chill mold according to claim 1, characterized in that the tube consists of copper or a copper alloy. 3. Kokille nach Anspruch 2 mit polygonalem Formhohlraumquerschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass alle Seitenwände zwischen den Eckzonen mit Ausbauchungen (6) gleicher Grösse versehen sind.3. Mold according to claim 2 with a polygonal mold cavity cross-section, characterized in that all side walls between the corner zones are provided with bulges (6) of the same size. 4. Kokille nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Eckzonen mit Hohlkehlen oder Abschrägungen versehen sind.4. Mold according to claim 3, characterized in that the corner zones are provided with fillets or bevels. 5. Kokille nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass ein ausserhalb des Rohres angeordneter, rohrförmiger Wassermantel (18), der mit dem Rohr einen Kühlwasserspalt bildet, einen rohrförmigen Hohlraum mit parallelen Rohrmantelwänden aufweist.5. Chill mold according to one of claims 1-4, characterized in that a tubular water jacket (18) arranged outside the tube, which forms a cooling water gap with the tube, has a tubular cavity with parallel tube jacket walls. 6. Kokille nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandstärkenverhältnis des Rohres zwischen den Bereichen mit keiner bzw. mit maximaler Rückformung der Ausbauchung (6) auf einen vorbestimmten Wärmefluss durch die Rohrwand abgestimmt ist.6. Chill mold according to one of claims 1-5, characterized in that the wall thickness ratio of the tube between the areas with no or with maximum reshaping of the bulge (6) is matched to a predetermined heat flow through the tube wall. 7. Verfahren zur Herstellung einer Kokille nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass in ein stranggepresstes Rohr (30) ein dem Rohrhohlraum entsprechender Dorn (31) eingeschoben und mit einem Verformungswerkzeug (32, 32') die Wandstärke des Rohres (30) entlang der Teillänge (35) der Ausbauchungen durch Einbauchungen (34, 34') in die äussere Rohrwand vorgestaucht sowie anschliessend die Aussenkontur verformt wird.7. A method for producing a mold according to one of claims 1-6, characterized in that a mandrel (31) corresponding to the tube cavity is inserted into an extruded tube (30) and with a deformation tool (32, 32 ') the wall thickness of the tube ( 30) along the partial length (35) of the bulges by bulges (34, 34 ') into the outer tube wall and then the outer contour is deformed. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in das vorgestauchte Rohr (30) ein8. The method according to claim 7, characterized in that in the pre-compressed tube (30) 55 1010th 1515 2020th 2525th 3030th 3535 4040 4545 5050 5555 6060 6565 33rd 55 CH 685 432 A5CH 685 432 A5 Dorn mit Ausbauchungen eingepresst und das Rohr (30) zur Formung der Aussenkontur durch einen Ziehring gezogen wird.Mandrel with bulges pressed in and the tube (30) is drawn through a drawing ring to form the outer contour. 9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in das vorgestauchte Rohr (30) ein Dorn mit Ausbauchungen eingepresst und das Rohr (30) mittels Sprengstoff verformt wird.9. The method according to claim 7, characterized in that a mandrel with bulges is pressed into the pre-compressed tube (30) and the tube (30) is deformed by means of explosives. 10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der vorgestauchten äusseren Einbauchungen (34, 34') im wesentlichen mit der Tiefe der Ausbauchungen in Übereinstimmung gebracht wird.10. The method according to claim 7, characterized in that the depth of the pre-compressed outer indentations (34, 34 ') is substantially matched to the depth of the bulges. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7-10, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (30) vor der Vorstauchung der äusseren Mantelfläche auf einen vorgegebenen Radius einer Kreisbogenstrang-giessanlage gebogen wird.11. The method according to any one of claims 7-10, characterized in that the tube (30) is bent to a predetermined radius of a circular arc casting system before pre-upsetting the outer surface. 55 1010th 1515 2020th 2525th 3030th 3535 4040 4545 5050 5555 6060 6565 44th
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