DE1583729A1 - Verfahren zur kontinuierlichen Hartbelagbildung auf Walzen - Google Patents
Verfahren zur kontinuierlichen Hartbelagbildung auf WalzenInfo
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Description
PATENTANWÄLTE
DR. DIETER THOMSEN - DIPL INQ. HARRO TIEDTKE
lot» MÖNCHEN 2 24.November 1967
Tal 33
158372S
Hidesuke Yamamoto
Kitakyushu-shi (Japan)
Verfahren zur kontinuierlichen Hartbelagbildung
auf V/alzen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für das kontinuierliche
Belegen oder Überziehen der Oberfläche einer Walze, die nach längerer Benutzungsperiode durch übermäßig
Verringerung ihres Durchmessers infolge Abnutzung des auf ihrer Oberfläche gebildeten harten Belags unbrauchbar geworden
ist oder das Belegen der Oberfläche eines für die Hersteilung neuer Walzen bestimmten Kernmaterials als einen gewünschten
Durchmesser, und zwar unter Verwendung von Hochfrequenzstrom und unter gleichzeitigem Bilden eines harten Belags gewünschter
Tie.fe auf der Oberfläche.
Herkömmliche Überzugsverfahren hatten die Nachteile, daß
der durch einen Überzugsvorgang gebildete Belag nicht gleich-
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. Po»t«ht<W«>ntoMaBA«11««
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försig in seiner Härte ist y^o. daß die Oberfläcae des harten
Belags rauh ist und eine Bndbearbeitung durch Beschleifen des harten Belags erfordert, so daß die Dicke des harten Belags
nach der Endbearbeitung so klein ist, daß die fertige V/alze nicht für eine lage Zeitspanne einsetzbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist ein verbessertes überzugsverfahren,
das die vorgenannten 2iachteile des herkömmlichen Ver-"
· fahrens beseitigt und nit großes V/irkungsgrad durchführbar ist.
Das erfinaungsgesäSe Verfahren eignet sich für das Überziehen
oder Belegen der Oberfläche einer V/alze, aia infoige
Abnutzung nicht sehr einsatzfähig ist, oder der Oberfläche eines zylindrischen Xerrmaterials, das speziall für die I-Ierstellung
neuer V/alsen erzeugt worden ist. Zur Durchführung des Verfahrens wird ein Porssatz aus mehreren aufeinander gssteckten
rorsen verwendet, v/obei der ?orssatz einen Innendurchmesser
besitzt, der us die Sicke des auf aezi Ke material
zu bildenden Überzugs oder Belags größer als der Aussendurchrnesser
des Xernsaterials ist. Der ?orssatz setzt sich s^sassen
aus einer hohlen, wassergekühlten Xühlfors, die aus Tupfer
gesacht ist oder die is Falle der Verwendung von Gußeisen als Überzugssaterial aus Schmiedeeisen gebildet sein
kann, aus einer Stütz- oder Pufferfora, die aus eines 3-raphitsystes-Katerial
gesacht ist und auf die Oberseite der Sühlforin
gesetzt ist und aus einer Heizform, die aus einen feuer-
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festen. Material, wie "beispielsweise Magnesia gebildet ist und
auf die Oberseite der Pufferform gesetzt ist, wobei in die Heizform eine hohle, wassergekühlte Hochfrequenzspule eingebettet
ist. Die vorgenannten Forcen sind in ihrer gegenseitigen
Lage geichert und es wird durch die Hochfrequenspule der Heizform ein Hochfrequenzstrom hindurchgeführt. Als erstes
wird ein Kerniaaterial in dem Formsatz vertikal auf- und abbewegt,
ua seine Oberfläche vorzuwärmen und dann in eine vorbestimrate
Stellung, d.h. die Startstellung zurückgeführt. Anschließend wird das Kernmaterial-abwärts bewegt und gleichzeitig
in den Spalt zwischen dem Kernmaterial und der Heizforr. eine Schmelze aus Überzugsmaterial vorbestimmter Zusammensetzung eingegossen, die zuvor gesondert bereitet worden ist und
in der Hauptsache aus Gußeisen oder Gußstahl besteht. Die eingegpssene Schmelze wird innerhalb der Heizform durch die Kitze,
die durch den Hochfrequenzstrom erzeugt wird, welcher durch die in die Keizform eingebettete Hochfrequenz spule fließt,
durch Anschmelzen mit der Oberfläche des Kernmateriais verbunden.
Das Kernmaterial wird langsam weiter nach unten bewegt und dabei die an das Kernmaterial angeschmolzene Schmelze beim
Durchgang durch die Pufferform gekühlt und fortschreitend ve.
der Peripherie aus verfestigt, da die graphitische Stützicr.^
eine höhere «ärmeleitfähigkeit als die gewöhnliche feuerfc^--
Form besitzt und die Wärme der Schmelze absorbiert. Dadurch zieht sich die Schmelze um ein gewissen Kaß zusammen und v.-iri.
der unverfestigte innere Teil der Schmelze äusserlich zusa^en-
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gepreßt. Dann wandert das mit der darauf befindlichen Schmelze versehene Kernmaterial weiter in'die wassergekühlte Kupferkühlform,
in der die Schmelze durch diese Kühlform schnell abgekühlt und dabei in dem durch den Aussendruck verdichteten
Zustand, der keine Bildung von Kavitäten erlaubt, zur Bildung des Überzugsbelags verfestigt. .Der auf diese Weise auf der
Oberfläche des Kernmaterials gebildete Überzugsbelag oder überzug wird unmittelbar darauf, nach Erfordernis in ein in
ψ einem Tank enthaltenes Verzögerungsmaterial getaucht, um es ·
darin langsam abzukühlen. Das erfindungegemäße Verfahren ist
durch die kontinuierliche Durchführung der oben genannten Schritte gekennzeichnet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es
zeigen:
. Pig. 1 in einem Vertikalschnitt, eine Ausführungsform
der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen kontinuierlichen Überzugsverfahrens unter
Verwendung von Hochfrequenzstrom;
Pig. 2 eine Draufsicht auf die in Pig. 1 gezeigte Vorrichtung;
Pig. 3A und 33 Horizontalschnitte von hohlen, wassergekühlten
Spulen zur Durchleitung eines Hochfrequenz Stroms, die eine an der rechten bzw. linken Seite
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BAD ORiQlNAL
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vorgesehene Einlaß-und Auslaßöffnung haben und Pig. 3C in einem Horizontalschnitt die Spulen der Pig.
3A und 3B in Kombination miteinander.
Gemäß den Figuren ist an die einander entgegengesetzten
Enden eines zylinderisohen Kernmaterials 1 ein Stahlring 2 und an die Unterkante des unteren Ringes 2 eine aus Stahl
bestehende ringförmige Auffangplatte 3 angeschmolzen, deren Breite derjenigen des zu bildenden Belags entspricht, Eine
hohle, wassergekühlte Kupferkühlform 4 besitzt einen Innendurchmesser,
der um die Breite des zu bildenden. Belags größer als der Aussendurchmesser des Kernmaterials 1 ist, wobei die
innere Höhlung dieser Form mit einem Wasserzulaufrohr 11
verbunden ist, in welchem sich ein Steuerventil 12 befindet. Sofern Gußeisen für das Überziehen verwendet wird, kann diese
Kühlform aus Schmiedeeisen gebildet sein. Auf die Oberseite der Kühlform ist eine Pufferform 5 aufgesetzt, die durch Zusammenpressen
eines Graphitsystem-r Materials unter einem Druck von 5 bis 20 kg/cm erzeug~u worden ist. Auf der Pufferform 5
liegt eine dünne ringförmige Kupferplatte 25, auf welcher eine Heizform 6 sitzt, die durch Stampfen oder Stanzen eines feuerfesten
Materials, wie Magnesiaklinker gebildet worden ist;',in
diese Form sind in symmetrischer Zuordnung Hochfrequenzkupferspulen · 13 und 15 eingebettet, in denen ein Wasserkanal 14
bzw, 16 ausgebildet ist. Der Innendurchmesser der Ringplatte ist gleich demjenigen der Heizform 6. Diese Formen sind unter
Bildung eines Form- oder Formensatzes jeweils in feststehender
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Lage festgehalten. ' "
Das Kernmaterial 1 wird zusammen mit dem Stahlring 2 und der Auffangplatte 5»die in der oben beschriebenen V/eise
angebracht wurden, von oben in den Formsatz eingehängt oder vertikal auf einem Ständer gehalten. Auf Durchführen eines
Hochfrequenzstroms durch die Hochfrequenzspulen 13 und wird das Kernmaterial 1 in dem Formsatz langsam auf- und abbewegt,
bis die Oberfläche des Kernmaterials bis etwa 600 C erwärmt ist. !fach Beendung des Vorheizens wird das iCernmaterial
1 in der Lage festgehalten, die in der Pig. 1 durch die punktierte Linie 24 angedeutet ist, wobei sich die Auffangplatte
3 in Höhe des unteren Endes der Heizform 6 befindet.
Von dieser Lage aus wird das Kernmaterial 1 langsam kontinuierlich
nach unten bewegt und dabei in den Spalt 8 zwischen dem Kernmaterial und der Heizform 6 eine Gußeisen- oder Gußstahl
system- Schmelze 19 vorgeschriebener Zusammensetzung eingegossen, die zuvor gesondert bereitet worden ist. Ia Folie einer
Schmelze aus Gußeisensystem braucht keine Schlacke auf der Schmelze gebildet zu werden. Ist jedoch die Schmelze aus einem
Stahl systea , wird von Zeit zu Zeit während des Gießvorgaages
ein geeigneter Zusatz auf die Schmelze gestreut, um auf der Schmelze eine Schlackenphase mit einer Basität in der Größenordnung
von 1,0 zu bilden.
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In. der Heizform 6 werden die Schmelze 19 und die Oberfläche
des Kernmaterials 1 durch die Induktionshitze des Hochfrequenzstroms erhitzt und aneinander angeschmolzen, wobei
. gleichzeitig die Schlacke und andere Verunreinigungen infolge Konvektion zur ■ Oberfläche der Schmelze schmwimnieh. In diesem
Falle werden die erzeugten Gase an die "Ungebungsluft abgegeben
und zusätzlich: als Folge von Konvektion ein Druck auf die untere Lage der Schmelze ausgeübt, wodurch der Steigereffekt
herbeigeführt wird.
Gelangt die Schmelze 19 von dem Hochfrequenzerhitzungsbereich in die Pufferform 5, wird die Hitze der Schmelze durch
diese Pufferform absorbiert, da diese Pufferfora aus einem Graphit sys tem-Jiat er ial gebildet ist und daher eine höhere Wärmeleitfähigkeit
besitzt als die Heizform, die aus einem feuerfesten Material gebildet ist. Dementsprechend wird der Teil
der Schmelze, der sich in Berührung mit der inneren Wandflache
der Pufferform befindet, zu einem halbfesten Zustand abgekühlt,
wie es bei 20 angedeutet ist.
Die Pufferform 5 ist unter einer Druckkraft von 5 bis 20 kg/cm hergestellt worden, wie es zuvor angegeben wurde,
so daß sie in der Lage ist, die darin befindliche Schmelze in
ihrer Form zu halten, ohne Bruch unterworfen zu sein, und kühlt
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die Schmelze fortschreitend zu einem solchen Grad, daß die
Schmelze in der darunter befindlichen nachfolgenden Kühlform
vollständig erhärtet werden kann. An dieser Stelle ist hervor zu heben, daß die durch den Hochfrequenzstrom, welcher durch
die Hochfrequenzwicklung oder-s pule der Heizform strömt, erzeugte
V/ärme keinen Einfluß auf die Kühlfunktion der Kühlform,
hat, da zwischen der Pufferform 5 und der Heizform 6 die dünne ringförmige Kupferplatte 25 eingelegt ist.
In der Kühlform 4 wird die halbverfestigte oder halberhärtete
Schmelze aus der Pufferform 5 unter bildung eines Überzugsbelags
21 schnell vollkommen erhärtet. Die Temperatur der Kühlform 4 kann durch Regulierung der Strömungsgeschwindigkeit
des Kühlwassers durch Betätigen des im Wasserzuführungsrohr vorgesehenen Regulierventils 12 kontrolliert werden. Dementsprechend
ist es möglich, die durch die Kühlform absorbierte '«värmemenge der Schmelze 19 einzustellen. Als das durch das Zuführungsrohr
11 zugeführte Kühlmittel kann nicht nur "wasser, sondern auch Luft, Gase oder ein anderes Kühlmittel verwendet
werden. t
Die Schmelze, deren Oberflächentemperatur in der Pufferform 5 beträchtlich erniedrigt worden ist,' wird in dieser Kühlform
schnell abgekühlt und erhärtet. Die Dipke des auf diese
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Weise geformten harten Belags kann dadurch etwas erhöht werden,
daß man in geeigneter V/eise die Kühlgeschwindigkeit und die Absenkgeschwindigkeit des Kernmaterials wählt.
Das Kernmaterial mit dem darauf gebildeten Belag wird weiter
in einen doppelwandigen Tank 7 abgesenkt, der mit einem Verzögerungsmaterial
17 gefüllt ist, welches beispielsweise aus
einem Pulver aus gebranntem Kalk besteht . Die Aussenkammer des doppelwandigen Tanks 7 ist vor dem Eintritt des mit 3elag
versehenen Kernmaterials in den Tank leer und kann daher das beim Eintauchen des Kernmaterials in diesen Tank überflißende
Verzögerungs- oder Isoliermaterial ' . aufnehmen, wie es\ durch denPfeil.18 angedeutet ist. Dieser Verzögerungstank
kann durch geeignete Wahl der Kühlgeschwindigkeit des Belags' in der Kühlzone und der Geschwindigkeit, mit der das mit
Belag versehene Kernmaterial in diese Zone nach unten bewegt wird, weggelassen werden.
Wie es oben beschrieben wurde, sind erfindungsgemäß die
Heizform, die Pufferform und die Kühlform übereinander angeordnet und wird das Kernmaterial nacheinander durch diesen Satz von
Formen nach unten bewegt, während.gleichzeitig die Schmelze in den Spalt dazwischen gegossen wird, wobei der auf dem Kernmaterial
gebildete Belag erst langsam und dann schnell gekühlt v.'ird.. Daher wird die Oberfläche des Belags äusserst glatt hergestellt,
wobei sich keine Rauhigkeit ergibt, die im Falle der
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Direktkü'nlung durch innere .Schmelzbrüche infolge . in der
erhärteten Oberflächenschicht durch abrupte Zusammenziehung dieser Schicht gebildeterpehlstellen verursacht würde .. Da
ferner die Heizform und die Kühlform durch die Pufferforni voneinander
getrennt sind, damit die Punktionen dieser Formen nicht gegenseitig aufgehoben werden und die Schmelze auf eine
gewisse Tiefe erhärtet werden kann, ist es möglich, in einem kontinuierlichen Vorgang eine walze herzustellen, die eine
™ große Karte mit keine Unregelmäßigkeit besitzt.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Heizen der Schmelze 19 und der Oberfläche des Kernmaterials
ein durch einen Lichtbogen zwischen Kohleelektroden 10 und dem Kernmaterial beschleunigt v/erden, wobei dann das
Kernmaterial durch eine Erde 23 geerdet wird.
Im folgenden wird ein 3eispiel der Erfindung beschrieben.
A) Kernmaterial
Als Kernmaterial wurde ein Stahlrohr verwendet, das eine V/andstärke von 10 min, einen Aussendurchmesser von 14c απ;,
eine Länge von 535 mm besaß und dessenInnenraum mit Sand ge-
' -" '-.-■■■ ■ /
füllt war.
B) Formsatz
Der Pormsatz besaß einen Innendurchmesser von 190 sun, einen
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Aussendurchmesser von 374 mm, eine Länge von (20 + 50 +285)
ram und bestand aus drei aufeinander gestapelten Formen der unten beschriebenen Art.
1) Heizform (20 mm lang) aus Magnesitklinker
In diese Form war eine hohle, wassergekühlte Hochfrequenzkupfer-spule
eingebettet. Diese Kupferspule hatte Rechteckquersch.-iitt
und war 3 mm dick, hütte, eine innere seitliche
Länge von 11 mm, eine innere Vertikallänge von 1. am %
und einen inneren Spulenaurchmesser von 170 mm.
2) Pufferform (50 mm lang) aus einem Graphitsystein-.-Iaterial
Diese Form wurde durch Pressen eines 50fa Graphit ent-
haltenden Materials unter einer Druckkraft von IG kg/cm
gepreßt und auf seiner Oberseite mit einer dünnen ringförmigen Kupferplatte versehen, die eine Dicke von 0,3 ms
**- ■"*„/und einen Inndurchmesser von 170 mn besaß.
3)Kohle, wassergekühlte Kupferkühlform (285 mm Länge)
Die Innenwand dieser Form verjüngte sich auf der Gesamtlänge von 285 mm um 3 mm; der Innendurchmesser am oberen Ende
betrug 234 mm.
Es wurde ein Gehäuse mit einer oberen '.vanddicke vcr. 35 mm,
einer Innenwanddicke von 20 mm, einer Aussenv.'anddicke vor.
10 mm und einer Bodenwanddicke von "iO mm auf 5OG0C vcr-
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geheizt und gleichzeitig mit dem Beginn des Überzugsvorgangs mit Hilfe eines 30 HP Luftkompressors vom Boden
Druckluft in den Behälter geblasen und auf dessen Oberseite abgelassen. (HP = englische Pferdestärke)
C) Der verwendete Hochfrequenzgenerator Hersteller: ACSC
1) Elektromotor
Leistung 106 K?//
Wirkungsgrad bei Vollast 92,555
Leistungsfaktor bei Vollast 91,0%
2) Hochfrequenzgenerator
Leistung 90 KV/
Frequenz 9 600 Zyklen
Wirkungsgrad bei Vollast 85»5%
Leistungsfaktor (mit Kondensator) 100%
D) ÜberzugsVorgang
) Das das Kemamterial bildende Stahlrohr wurde zur Vorheizu.ig
seiner Oberfläche auf 300° bis 4000C zweimal in dem Pornisatz auf- und abbewegt und auf eine vorbestimmte
Lage zurückgeführt. Anschließend wurde das Stahlrohr nach unten durch den ?orir.satz bewegt und dabei gleichzeitig
eine Schmelze aus Überzugs- oder Belagsmaterial in den
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Spalt zwischen dem Stahlrohr und dem ?ormsatz gegeossen,
wobei eine Gußeisenbelaggschicht von 22 mm Dicke und 435 mm Länge gebildet wurde;, die Schmelze aus Belagmaterial war
vorher vorbereitet und besaß die folgende Zusammensetzung.
G = 2
Mn = 0,656
M = 0,9$
P = O,O5/o
Si = 2,4$
Cr = 1,9#
Mo = 0,3$.
s = 0,019a
2) Überzugszeit
Absenkgeschwindigkeit des Kernmaterials
Temperaturanstieg der Kupferform
11 Minuten und 10 Sekunden
39 mm/min
5000C (am Beginn d_es Arbeitsvorgangs)
auf'650 G (am Ende des Arbeitsvorgangs)
E) Ergebnisse
1) Dimensionen der erzeugten Walze
Äusserer Durchmesser des oberen Endes (Ende des Arbeitsvorgangs)
Äusserer Durchmesser des unteren Endes (Beginn des Arbeitsvorgangs)
23β,5 mm 234,8 mm
Der Unterschied von 1,7 mm ist durch die Ausdehnung der Kupferform bedingt.
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2) Härte des Belags
Das mit Selag versehene Bohr wurde in Umfangsrichtung in'
vier gleiche Teile geteilt und dann axial .in sieben Ab^
schnitte. Die Shore-Kärte der jeweiligen Atrschnitte des
Belags war wie folgt:
A S G-D Durchschnitt
3nde des | Arbeitsvorgangs | 65 | 65 | 68 | 65 | 67 |
• | 65- | 66 | 66 | 65 | 66 | |
65 | 68 | 67 | 67 | 67 | ||
64 | 67 | 65 | 65 | 65 | ||
67 | 66 | 66 | 64 | 66 | ||
64 | 65 | 64 | 65 | 65 | ||
Beginn d | . Arbeitsvorgangs | 67 | 65 | 67 | 64 | 66 |
Durchschnitt 66 66 66 p5 66
3) Hiß : keiner
P) Im oben beschriebenen Beispiel wurde zur Peststellung der
Temperaturänderung der Kupferfora Kaltluft durch die Xupferforin
geschickt. Das Stahlrohr wurde als Kernmaterial verwendet, um die durch das Kernmaterial zu absorbierende Wärme auf
ein Minimum zu reduzieren und dadurch die Kupferform soviel
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Kitze der Schmelze auszusetzen, wie möglich ist. Obwohl die
angegebenen Bedingungen die für die Ausführung der Erfindung schlechtesten Bedingungen waren, kann der Arbeitsvorgang wirkungsvoll
mit ausgezeichneten Ergebnissen ausgeführt und dabei
cit geringen Kosten eine Walze erzeugt werden.
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Claims (1)
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Patentanspruch
Verfahren zum kontinuierlichen Belegen oder Überziehen eines Kernmaterials in Form' einer abgenutzten Walze oder in
Form eines zylindrischen Körpers zur Herstellung einer neuen './alze auf die gewünschte Dicke unter Verwendung eines Hochfrequenzstroms,
dadurch gekennzeichnet, daß man einen Formsatz mit einer feuerfesten Heizform mit einer darin eingebetteten
hohlen, wassergekühlten Kupferspule , eine darunter unter Zwischenschaltung einer im wesentlichen den gleichen
Innendurchmesser wie die Heizform aufweisendendünnenringförmigen.Kupferplatte
angeordnete Graphitsystem-Pufferform und
eine unterhalb dieser Pufferform angeordnete hohle, wassergekühlte
Kühlform aus Kupfer oder Schmiedeeisen verwendet, daß man die Oberfläche des Kernmaterials durch vertikales Auf- und
Abbewegen innerhalb des Fornsatzes durch die Kitze vorwärmt,
die durch den durch die Spule fließenden Hochfrequenzstrom erzeugt wird, daß man anschließend das Kernmaterial kontinuierlich
durch den Fortsatz nach unten bewegt und gleichzeitig kontinuierlich
eine die gewünschte Zusammensetzung aufweisende Schmelze des Überzugsmaterials in den Spalt zwischen dem Kern- ·
material una der Innenwand des Formsatzes eingießt, wobei die Schmelze unter der durch den Hochfrec;uenzstrom erzeugten '//arme
an die Oberfläche des Kernmaterials angeschmolzen wird und wobei dei Schmelze bis zu einem gewissen Grad durch die Puffer-
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form gekurh.lt und darauf die Schmelze zur Verfestigung und Erhäruntg
schnell durch die Kühlform abgekühlt wird.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 |