DE1758029A1

DE1758029A1 - Support or drive roll for metal, especially for continuous steel casting plants

Info

Publication number: DE1758029A1
Application number: DE19681758029
Authority: DE
Inventors: Baumann Dr-Ing Hans G
Original assignee: Demag AG
Current assignee: Mannesmann Demag AG
Priority date: 1968-03-22
Filing date: 1968-03-22
Publication date: 1970-12-10

Description

DEMAQ Aktiengesellschaft, 41 Duisburg ι 7 r α η "> G l^c).3. I960DEMAQ Aktiengesellschaft, 41 Duisburg ι 7 r α η "> G l ^c ) .3. I960

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Stütz- bzw. Treibwalze für Metall-, Insbesondere für 8tahlstranggießanlagenSupport or drive roller for metal, in particular for 8 continuous steel casters

Die Erfindung betrifft eine Stütz- bzw. Treibwalze für Metall-, insbesondere für Stahlstranggießanlagen mit zwangsgekUhLten Wellenabsätzen zur Aufnahme in Drehlagern.The invention relates to a support or drive roll for metal, in particular for continuous steel casting plants Forced-cooled shaft shoulders for mounting in rotary bearings.

Die bisher bekannten Stützwalzen sind wassergekühlt. Die Natur des mit der Stützwalze in Berührung befindlichen Gießstranges von höherer Temperatur bringt eine Wärmeübertragung durch Leitung vom Strang auf die Walze mit sich. Die Walze erfährt eine erhebliche Aufheizung, die Jedoch nur so lange anhält, so lange die Kontaktzeit zwischen Strang und Walze andauert. Im wesentlichen gelangt die Wärme während der Berührungszeit vom Strang auf den Walzenmantel, der pro Umdrehung der ''alze erwärmt und wieder abgekühlt wird. Zwar kann mit Wasserkühlung innerhalb des Walzsnmantels eine Wärmeabfuhr in weiten Bereichen stattfinden, jpdoch stellt sich bei näheren Überlegungen heraus, daß üine solche Kühlung nicht immer günstig sein muß.The previously known backup rolls are water-cooled. The nature of what is in contact with the backup roll The cast strand at a higher temperature brings about a conduction of heat from the strand to the roll. The roller experiences considerable heating, but this only lasts as long as the contact time between The strand and roller lasts. Essentially, the heat gets from the strand to the roll shell during the contact time, which heats up and cools down per revolution of the '' salt will. It is true that with water cooling inside the roll jacket heat dissipation takes place in large areas, jpdoch it turns out on closer examination that such a Cooling doesn't always have to be cheap.

Die am Kontaktpunkt befindliche Umfangszone der Walze steht unter verschiedenen Spannungen. Zunächst wird die BerUhrungszone von außen aufgeheizt und an derselben Stelle von innen gekühlt. Der auftretende Temperatursprung von innen nach außen beträgt demnach einige 100 ⁰C, wonach sich die Wärmespannung von innen nach außen steigert. In Umfangsrichtung betrachtet besteht demnach außen eine starke Zugspannung, die in ihrer Größe nach dem Inneren der Walze zu abfällt.The circumferential zone of the roller at the point of contact is under various stresses. First, the contact zone is heated from the outside and cooled from the inside at the same point. The temperature jump that occurs from the inside to the outside is accordingly a few 100 ^° C., after which the thermal stress increases from the inside to the outside. Viewed in the circumferential direction, there is accordingly a strong tensile stress on the outside, the size of which decreases towards the inside of the roller.

Das'beständige Rotieren der Stütz- bzw. Treibwalzen in Stranggießanlagen bedeutet ein sich wiederholendes Aufheizen der Kontaktstelle, *ln nachfolgendes Abkühlen bis der Berüh-The constant rotation of the back-up or drive rollers in Continuous casting plants mean repetitive heating of the contact point, * ln subsequent cooling until the contact

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- 2 - ₁^_L-_n,_o^ ίο.). l^f>68- 2 - ₁ ^ _L - _n , _o ^ ίο.). l ^f > 68

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rungspunkt erneut mit dem Strang In Eingriff kommt. Während der Zelt eines UmLaufens kUhlt sich die Walze auch außen stark ab, und erfährt momentan während des BerUhrens eine erneute Aufheizung. Die In der Praxis beobachtete Wirkung bestätigte die Vermutung, daß in den meisten Fällen mit einem überschreiten der zulässigen Beanspruchung des Walzenwerkstoffes gerechnet werden muß. Die bekannten Walzen können deshalb nur beschränkt eingesetzt werden und unterliegen einer kurzen Lebensdauer, die der Forderung nach einem möglichst seltenen Aus- und Einbau von neuen Walzen nicht entspricht.connection point comes into engagement with the line again. While The tent of a run around also cools the roller outside strongly, and momentarily experiences a while being touched renewed heating. The effect observed in practice confirmed the assumption that in most cases with exceeding the permissible load on the roll material must be expected. The well-known rollers can can therefore only be used to a limited extent and are subject to a short service life, which does not meet the requirement that new rollers should be removed and installed as rarely as possible.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bessere Walze zu schaffen, die den Mangel der OberflächenrissLgkelt und damit die Gefahr der Zerstörung nicht mehr aufweist.The present invention is based on the object of creating a better roller which eliminates the lack of surface cracks and thus the risk of destruction having.

Die Erfindung bedient sich des Grundgedankens, die Wärmeleitung an der Kontaktstelle zwischen Walze und Strang möglichst zu verzögern, wenn nicht gar weitestgehend auszuschalten, Eine solche Bremsung des Wärmeflusses wird gemäß der Erfindung erzielt durch einen Walzengrundkörper und einen Walzenpanzer von derartig unterschiedlichen Werkstoffen, daß neben einem minimalen Wärmeübergang der Walzenpanzerwerkstoff hohe Druckfestigkeit und extrem niedrige Wärmeleitfähigkeit bzw. eine hohe Schmelztemperatur besitzt. Der wesentliche Gedanke der Erfindung befaßt sich demnach mit einem Panzer, der neben einer ausreichenden Härte zum Anpressen der Walze an den Strang eine genügend hohe Wärmefestigkeit besitzen soll, damit eine den bisher bekannten Walzen eigene Wasserkühlung im Innern der Walze Überhaupt vermieden werden kann. Selbst wenn damit gerechnet werden müßte, daß während des Abgiefivorganges eine Aufheizung des Walzenmantels stattfindet, so kann diese jedoch deshalb nicht schädlich sein, weil die Aufheizung sehr gering bleibt und über die Dioke des Walzen«· mantels keine allzu großen TemperntUrsprünge besitzt. . ■"The invention makes use of the basic idea of delaying the conduction of heat at the contact point between the roller and the strand as much as possible, if not eliminating it as far as possible, Such a braking of the heat flow is achieved according to the invention by a roller base body and a roller shell made of such different materials that in addition to a minimal heat transfer of the roller armor material high compressive strength and extremely low thermal conductivity resp. has a high melting temperature. The main idea of the invention is therefore concerned with a tank that next to a sufficient hardness for pressing the roller against the strand should have a sufficiently high heat resistance, so that water cooling inside the roller, which is inherent in the rollers known up to now, can be avoided at all. Self if it had to be expected that the roll shell would be heated during the discharge process, then so However, this cannot be harmful because the heating remains very low and over the dioke of the roller «· mantels does not have too large tempered origins. . ■ "

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- 3 - 17RRD?⁰) 19.3.1968- 3 - 17RRD? ⁰ ) March 19, 1968

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Der Vorteil der vermiedenen Wasserkühlung führt zu einem weitaus einfacheren Aufbau der Walze und läßt auf zusätzliche Einrichtungen, wie Wasseranschlüsse an den Lagerstellen sowie einen erhöhten Wasserdurchlauf, verzichten. Die Kühlung des V.alzenpanzers ohne Wasser beeinträchtigt die Kühlung der Drehlagerstellen in keiner Weise, die mit weitaus geringfügigerem Aufwand als bisher betrieben werden kann.The benefit of avoiding water cooling leads to one Much simpler structure of the roller and allows for additional facilities, such as water connections at the bearings as well do without an increased water flow. The cooling of the V.alzenpanzers without water affects the cooling of the Pivot bearings in no way that can be operated with far less effort than before.

Kine ausreichende Festigkeit der Beschichtung mit Stoffen, die eine genügende Härte und eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, bzw. einen hohen Schmelzpunkt besitzen, läßt sich nach der weiteren Erfindung dadurch vereinen, daß der Walzenmantel glatt und/oder mit radialen rillenartigen Vertiefungen versehen ist, deren Kontur durch eine Schicht keramischen, metallischen, metalloxydisehen oder pulvermetallurgischen Überzuges gebildet wird. Keramische Schichten lassen sich, mit Bindemitteln versehen, in kaltem Zustand aufbringen und bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen in besonderen Ofen aushärten. Die metallischen Schichten können aus der Gasphase aufgedampft werden. Metalloxydische bzw. pulvermetallurgische überzüge besitzen die Fähigkeit besonders hoher Härte und Temperaturbeständigkeit. Tie Sintertemperatur ist dabei technisch leichter zu erreichen als etwa die für die klassischen Verfahren notwendigen Schmelztemperaturen sehr hoch schmelzender Metalle, wie beispielsweise Wolfram, Molybdän, Tantal usw.. Es können aber auch Kombinationen von Metallen gesintert werden, die infolge zu großer Unterschiede im Schmelzpunkt oder durch Nichtinischbarkeit im flüssigen Zustand auf dem Schmelzwege überhaupt nicht auf die Walze gebracht werden könnten (Schwermetalle, hochprozentige Wolfram-Legierungen). Besondere Vorteile bieten für derartige Stranggießwalzen mit geeigneten überzügen Kombinationen von Netallen mit Metallverbindungen oder Nichtmetallen (Hartmetalle, Graphit, Wolfram mit Toriumoxyd, gesintertes Aluminium)· Für die Hitzebeständigkeit lassen sich auch andere Eigenschaften von entsprechenden Werkstoffen nutzbar machen: Es können poröse Sinterwerkstoffe verwendet werden, beiNo sufficient strength of the coating with fabrics, which have sufficient hardness and low thermal conductivity, or have a high melting point, can be combine according to the further invention in that the roll shell is smooth and / or with radial groove-like depressions is provided, the contour of which is provided by a layer of ceramic, metallic, metal oxide or powder metallurgy Coating is formed. Ceramic layers, provided with binders, can be applied in the cold state and Cure at relatively low temperatures in a special oven. The metallic layers can be made from Gas phase are evaporated. Metal-oxide or powder-metallurgical coatings have a particularly high capability Hardness and temperature resistance. The sintering temperature is technically easier to achieve than that for the melting temperatures of very high melting metals such as tungsten, molybdenum, Tantalum etc. But combinations of metals can also be used are sintered as a result of excessive differences in the melting point or non-mixing in the liquid State on the melting path could not be brought to the roller at all (heavy metals, high-percentage Tungsten alloys). Combinations of such continuous casting rolls with suitable coatings offer particular advantages Metals with metal compounds or non-metals (hard metals, graphite, tungsten with torium oxide, sintered aluminum) Other properties of corresponding materials can also be used for heat resistance: Porous sintered materials can be used

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- Ί - 17 b8 070 19.3.196t- Ί - 17 b8 070 3/19/1996t

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denen die Iorosltät eine Funktion uiiernnhtnen kann« beispielsweise läßt rieh Kohlenstoff üwi fw hen gesinterte Wolframteile oder andere Metalloxydpulver einbauen und stellt damit ei η Bindemittel oar, dan eine Isolierende Wirkung besitzt, indem er, Hohlräume der Übrigen Bestandteile der Stoff kombination ausfüllt. Dnn Aufpressen und Aufsintern auf die Stranggießwalze kann go durchgeführt werden, daß in beziag auf die Dimensionen exakte .Sinterkörper entstehen. Der Sinn der Verfahren ist in diesem Fall als praktisch abfallfreien Verfahren zum Aufbringen ues Walzenpanzers anwendbar«to whom lorosity can take over a function «, for example Leaves carbon in excess of sintered tungsten parts or incorporate other metal oxide powders and thus represent ei η Binder oar, then has an insulating effect by he, voids of the other components of the combination of substances fills out. Thinly pressing and sintering onto the continuous casting roll that go can be done in relation to the dimensions exact sintered bodies are created. The purpose of the process in this case is as a practically waste-free process Application of roller armor applicable «

In Verbesserung der Erfindung eignet sich als besondere wärmebeständiger Werkstoff, der hohen WalzdrUcken ausgesetzt werden kann, Glasfaserkunststoff. Der erfindungsgermiße Gegenstand ist danach derart ausgebildet, daß der 'Jrundkörjjer mit Strangmaterial aus Glasfaserkunststoff zu einer dienten, glatten Oberfläche umwickelt ist. Eine solche Umwicklung kann unter hoher Vorspannung erfolgen, wobei insbesondere die Querkontraktion der Werkstoffen Glasfaserkunststoff ausgenutzt werden kann. Dadurch entsteht eine hohe Fertigkeit, wobei bei der Belastung dur'h die Walzenanstellung die beanspruchung im Strangmaterial des Glasfaserkunststoffes nicht etwa erhöht, sondern vermindert vdrd. Derartige bandagen können Temperaturen bis zu 2-"-.0O ⁰C ertragen, mit denen im Betrieb der Stranggießanlage nicht gerechnet zu werden braucht.In an improvement of the invention, glass fiber plastic is suitable as a special heat-resistant material which can be exposed to high rolling pressures. The object according to the invention is then designed in such a way that the 'Jrundkörjjer is wrapped with strand material made of fiberglass to form a smooth surface. Such a wrapping can take place under high pre-tension, in particular the transverse contraction of the glass fiber plastic materials can be used. This results in a high level of skill, with the stress caused by the roll adjustment not increasing the stress in the strand material of the glass fiber plastic, but rather reducing it. Such bandages can withstand temperatures of up to 2 - "-. 00 ⁰ C, which need not be expected when the continuous caster is in operation.

Das Aufbringen von Glanfaserkunststoffbandagen kann nach der weiteren Erfindung auch dadurch erfolgen, daß der Walzenkörper in Achsenrichtung mit profiliertem Strangmaterial aus Glasfaserkunststoff umwickelt ist.The application of fiberglass bandages can after the further invention also take place in that the roller body is made of profiled strand material in the axial direction Fiberglass is wrapped.

Nach der weiteren Erfindung besteht auch die Möglichkeit, daß metallische, keramische oder metalloxydische feinkörnige Druckkörper in eine den Walzengrundkörper isolierende Grundschicht zu einer glatten Oberfläche eingebettet sind. Vorteilhafterweise handelt es eich hier um solche Grundschichten,According to the further invention there is also the possibility that metallic, ceramic or metal oxide fine-grained Pressure body in a base layer that isolates the roller base body are embedded to a smooth surface. Advantageously, these are basic layers that

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die unter dem Einfluß von Wärme aushärten, um später höhere Temperaturen als die Aushärtetemperatur ertragen zu können.which harden under the influence of heat in order to be able to endure higher temperatures than the hardening temperature later on.

In der Zeichnung sind Ausführungsbelsplele der ErfLndung schematisch dargestellt und im folgenden näher erläutert.In the drawing are embodiments of the invention shown schematically and explained in more detail below.

Die Fig. 1 stellt die erfindungsgemäße Walze In einer Gesamtansicht dar, wobei die linke Seite aufgeschnitten gezeichnet ist; FLg. 2 bis 7 zeigen Einzelheiten in vergrößerter1 shows the roller according to the invention in an overall view, the left side being drawn open; FLg. 2 to 7 show details on an enlarged scale

Darstellung des in Figur 1 gezeichneten Kreises.Representation of the circle drawn in FIG.

Gemäß Fig. 1 besitzt die Walze 1 den zylindrischen Mittelteil 2, der auf die verschiedensten Arten gegen Hitze des Gießstranges, der welter nicht gezeichnet 1st, mit einem Panzer 'f> versehen Lst. Beidseitig des zylindrischen Mittelteiis 2 liegen die Lagerabsätze 4 und ^l), die über Jeweils runde Übergänge 6 an den Mittelteil 2 angeschlossen sind. Zur Aufhängung der V/alze in ihrem Stützgerüst dienen die weiteren Zapfen '( und 6, wobei Kühlniittelkanäle 9 Kühlwasser an die Lagerabsätze 4 und 5 heranführen bzw» ableiten. Eine Kühlung für den Panzer 3 1st nicht vorgesehen.Referring to FIG. 1 1 has the roll of the cylindrical central part 2, which in various ways to heat the cast strand, the Welter 1st not drawn, with a tank 'f> provided Lst. On both sides of the cylindrical Mittelteiis 2 are the bearing paragraphs 4 and ^l) , which are each connected to the middle part 2 via round transitions 6. The further pegs ( and 6) are used to suspend the rollers in their support structure, with cooling medium ducts 9 supplying or discharging cooling water to the bearing shoulders 4 and 5. Cooling for the armor 3 is not provided.

Die Einzelheit, die in dem mit 10 bezeichneten Kreis umfaßt 1st, zeigen die Figuren 2 bis 5 und 7 in vergröf3erter Darstellung. The detail encompassed in the circle marked 10 1st, FIGS. 2 to 5 and 7 show in an enlarged representation.

Mach dem AusfUhrungsbeispiel gemäß Flg. 2 ist der Walzengrundkörper 11 mit Rillen 12 versehen, die In IJmfarigsrichturig verlaufen. Die gebildeten Rillen 12 sowie der übrige zylindrische Teil 13 werden von einem druckfesten und hitzebeständigen bzw. schlecht wärmeleitenden Überzug 14 bedeckt. Dieser Überzug kann, wie bereits erwähnt, keramischer, metallischer, metalloxydlscher oder pulvermetallurgischer Art sein oder auch aus Kombinat Ionen dieser V/erkstoffe bestehen.Make the execution example according to Flg. 2 is the roller body 11 provided with grooves 12, which In IJmfarigsrichturig get lost. The grooves 12 formed and the rest of the cylindrical part 13 are made of a pressure-resistant and heat-resistant or poorly thermally conductive coating 14 covered. As already mentioned, this coating can be ceramic, metallic, metal oxide or powder metallurgical type or also consist of combinations of these substances.

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In FLg. 5 sind dLeselben Rillen 12 In den Walzerigrundkörper 11 eingearbeitet, jedoch die zylindrischen Abschnitte 13 etwas tiefer gelassen, so daß der überzug Ik eine zylindrische Kontur 15 ergibt.In FLg. 5 the same grooves 12 are worked into the basic roller body 11, but the cylindrical sections 13 are left somewhat deeper, so that the coating Ik results in a cylindrical contour 15.

Aus FLg. 4 geht eLne voll durchgehende zylindrische Auslegung 16 hervor, die über die nahezu volle Länge des Qrundkörpers verläuft. In dLeser liegen radial gewickelt Glasfaserstränge 17, die Ln einzelnen Schichten iri aufgebracht sind. Die Schichten l8 können in Umfangsrlchtung vorgespannt sein oder auch aus profilierten, nebeneinander liegenden Schichten bestehen, wie dies Ln Flg. 5 gezeigt 1st. Dort besitzen die Strenge I7 Profllvorsprünge I9, wöbeL Jeweils benachbarte Stränge I7 ineinandergreifen und so eine dichte Packung erzeugen. From FLg. 4 is a fully continuous cylindrical design 16 emerges, which extends over almost the full length of the basic body runs. In the reader lie radially wound glass fiber strands 17 which are applied in individual layers. the Layers 18 can be prestressed in the circumferential direction or consist of profiled layers lying next to one another, like this Ln Flg. 5 shown 1st. There they own Strict I7 profile protrusions I9, arched adjacent to each other Strands I7 interlock to create a tight packing.

In FLg. 6 weicht der Verlauf des aufgebrachten Strangmaterials von der Umfangsrlchtung ab. Die Stränge I7 verlaufen in axialen Nuten 20 des Walzengrundkörpers 11 und werden ähnlich der bei Elektromotoren bekannten Wickelköpfe (Flg. 7) an den Stirnseiten des Mittelteils 2 durch öffnungen 21 geführt und straff gespannt.In FLg. 6 the course of the applied strand material deviates from the circumferential direction. The strands I7 run axially Grooves 20 of the roller base body 11 and are similar to the winding heads known from electric motors (Flg. 7) on the Front sides of the middle part 2 passed through openings 21 and stretched taut.

DLe öffnungen 21 bilden durchgehend über den Mittelteil 2 verlaufende Kanüle, die gleichzeitig eine Kühlung des Walzengrundkörpers 11 bewLrken.DLe openings 21 form continuously over the middle part 2 Cannula, which at the same time bring about a cooling of the roller base body 11.

Die Erfindung kann auch Ln anderer Ausführung als in den Figuren 2 bis 7 dargestellt angewendet werden. Beispielsweise 1st es möglich, geschichtete Ringe in größerer Anzahl auf den Walzengrundkörper aufzuschieben und gegen Verdrehen zu sichern. Die Panzerung kann dann auf die Ringe aufgebracht sein, was durch mehrere Verfahren möglich ist.The invention can also be used in an embodiment other than that shown in FIGS. For example Is it possible to push layered rings in larger numbers onto the roller body and secure them against twisting. The armor can then be applied to the rings, which is possible by several methods.

Es 1st vor allen Dingen wichtig, eine scharfe Trennung zwischen dem Panzer 3 und dem Walzengrundkörper 11 durchzuführen, wo· bei auch andere Isollermlttel zwischengeschaltet werden können· Auf diese Weise gelingt es, die bisherige Wasserkühlung völligAbove all, it is important to make a sharp separation between the armor 3 and the basic roller body 11, in which case other insulating means can also be interposed. In this way, the previous water cooling is completely successful

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zu umgehen und mit ungekühlten Walzen zu arbeiten, bei (ionon zwar eine geringfügige Temperaturerhöhung hingenommen verden muß, die jedoch nicht riChMdllch iyt, da file keine unzulärnig hohe I.eansnruchung bedeutet. to work around and to work with uncooled rollers, with (ionon a slight increase in temperature must be accepted, but this is not correct, since file does not mean inappropriately high contamination.

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Claims

DEMAG Aktiengesellschaft, 41 Duisburg

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1.: 3support or friction roller for metal, in particular for ntahlstr ^ änggiefläniag ^ H with iwahÄsgfeidlhiten WelUhÄb «sets Eüfnählilfe in the wrong position, marked fluTen a Waliengfundkörper (U Werkstoffen) and a Walaenpanzer ($) ttiBfert eihettt ffiiftliäiih W.Hi * fti§üb§F§afi! the WalzehpanzefWefksfeöff height ÖfUekfifetigkeil tifiQ low Viärmelfeitiahigkelt or a high tut ¹ has *

2. ütiitz * · or irelb ^ aize after AhsfifüGh i » characterized,

that the Wäizenfj & nsser (3) is smooth and / or provided with lh tlüsfättgs * direction Hl lehnet igen depressions (12, 13), the contour of which is formed by a layer of ceramic, metal, metal oxide or powder metallurgy booklet (14).

Stutz «Lzw. Driving roller according to claims 1 UHd 2, characterized,

dal the V. 'salt base body (11) with strand material from Fiberglass (1?) ^ U a dense, smooth surface (15) Wrapped

'). Support or «drive roller according to claim 3, characterized,

that the Vialzengrundkörper (11) in the axial direction with profiled Etrangfo material (17) made of Glai-fäsei * kunstetöff is wrapped.

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^F1 - ^{/ o}

5. support or drive roller according to claims 1 to 4, characterized in that

that metallic, ceramic or metal oxide, fine-grain pressure bodies in one of the roller body (11) insulating, heat-curable base layer are embedded to form a smooth surface (15).

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