DE2015266A1 - Platte oder Buchse fur die Auskleidung von Blockformkopfen oder Gießaufsatzen und Verfahren zum Auskleiden von Blockform köpfen oder Gießaufsatzen - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN 2015266

DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT

MÖNCHEN HAMBURG T6LEFON1 55S47« 8QÖ0 MONCMgN 15, TELEGRAMME:KARPATENT NUSSBAUMSTRASSE10

31. März 197o

W. 14 757/70 7/RS

Foseco Trading A.G. Chur, Graubünden (Schweiz)

Platte oder Buchse für die Auskleidung von Blockformköpfen oder Gießaufsätzen und Verfahren zum Auskleiden von Blockformköpfen oder Gießaufsätzen

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Auskleidung von Oberteilen von Gießformen und insbesondere auf ein verbessertes Verfahren und verbesserte Materialien zum Auskleiden der Köpfe von Formen, die zur · Verwendung für das Gießen von Metallblöcken bestimmt sind (sogenannten Blockformen) oder zum Auskleiden von Blockaufsätzen oder Gießaufsätzen, die in Verbindung mit Blockformen angewendet werden·

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^ Cm ^mm

Bei dem Gießen von Lletallblöcken zieht sich das LIetall, wenn es sich abkühlt, zusammen, und es verfestigt sich die Außenseite der Blockformen zuerst, da die "Gofrierfronten" nach innen von den Pormwänden und der offenen Oberseite der Forin fortschreiten. Y/enn nicht besondere Maßnahmen getroffen werden, um eine Schrumpfung zu gestatten, indem man einen Vorrat von flüssigem Lietall an der Oberseite der sich verfestigenden Hasse vorsieht, hat das endgültig abgekühlte Gußstück Risse und Hohlräume und es ist insbesondere eine Neigung zur Bildung sogenannter Lunker vorhanden.

Es sind verschiedene Methoden bekannt, um die.notwendige Zufuhr von schmolzenem Letall an der Oberseite des Gußstückes vorzusehen. Beispielsweise kann der Block kontinuierlich mit zusätzlichem flüssigem Metall auf seiner Oberseite versehen werden oder es kann ein großer Kopf für die Speisung mit Metall vorhanden sein. Solche Verfahren sind jedoch zeitraubend und unwirtschaftlich, und es ist jetzt übliche Praxis, eine Auskleidung an den Köpfen der Formen oder in dem auf die Oberseite der Form aufgebrachten Gießaufsatz vorzusehen, um die Geschwindigkeit des Wärmeverlustes von dem Kopfmetall herabzusetzen. Diese Auskleidung kann z.B. aus Bestandteilen hergestellt werden, die bei der Temperatur des geschmolzenen Metalls exotherm miteinander reagieren, so daß zusätzliche Wärme geliefert wird, um die Verfestigung des Kopfmetalls zu verzögern oder sie kann aus wärmeisolierendem Material hergestellt werden, welches die Geschwindigkeit des Wärmeverlustes von dem Kopf herabsetzt, wobei diese Verfahren dazu dienen, einen Kopf von flüssigem Metall aufrechtzuerhalten, der den Block speist, wenn er sich abkühlt und zusammenzieht und die Bildung von Schrumpfungshohlräumen in dem

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Körper des Blocks verhindert oder herabsetzt. In analoger V/eise kann bei der Herstellung von Metallgußstücken der Grießaufsatz oder Speisekopf bzw. die Grießaufsätze oder Köpfe der Gießform mit einer Auskleidung von exothermem oder wärmeisolierendeni material versehen v/erden. Die Auskleidungen werden gewöhnlich aus Platten oder Buchsen gebildet und sie werden allgemein als Platten oder Buchsen für das Auskleiden von Formköpfen oder Gießaufsätzen bezeichnet.

Obgleich sowohl exotherme als auch isolierende' Auskleidungen laufend im Gebrauch sind, ist es jetzt üblichere Praxis, isolierende Auskleidungen anstelle von exothermen Auskleidungen zu benutzen, erstens wegen der verhältnismäßig hohen Kosten der letztgenannten und zweitens, v/eil bei größeren Blöcken, die längere Zeit zum Verfestigen brauchen, die exotherme Reaktion von zu kurzer Dauer ist, um die späteren Stufen der Verfestigung zu beeinflussen und der Rückstand "des exothermen Materials ein weniger wirksamer Isolator als Bekleidungen darstellt, die lediglich für isolierende Zwecke zusammengesetzt sind.

Übliche Materialien zum Auskleiden von Blockköpfen und Gießaufsätzen sind noch gewissen Nachteilen unterworfen, und das Problem der Schaffung von zufriedenstellenden Auskleidungsplatten und -büchsen bedarf noch der Lösung seit vielen Jahren, obwohl schon eine beträchtliche Anzahl von Vorschlägen zu Teillösungen des Problems in der PatentIiteratur oder sonstigen Literatur veröffentlicht worden ist. Die Nachteile stammen teilweise von der ?orm, welche diese Auskleidungen einnehmen, teilweise von den Eigenschaften, die durch die Materialien, aus denen die Auskleidungen gewöhnlich zusammengesetzt sind, herrühren und teilweise von den Änderungen der Abmessungen der For-

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men oder Grießaufsätze, in welche die Auskleidungen eingepaßt werden müssen.

Die erwünschten physikalischen Eigenschaften einer . zufriedenstellenden Auskleidung oder Buchse für Formköpfe oder Gießaufsätze sollen nicht nur geeignete thermische Eigenschaften, sondern auch zufriedenstellende mechanische Eigenschaften einschließen.

Die mechanischen Eigenschaften selbst können in diejenigen, die während der Herstellung,des Transports und der Handhabung im Betrieb der Materialien erwünscht sind, diejenigen, die zur Erleichterung der Anbringung der Auskleidung erwünscht sind und diejenigen unterteilt v/erden, die erforderlich sind, wenn die Materialien hohem ferrostatischem Druck bei hoher Temperatur während und nach dem Gießen unterworfen sind. Diese Eigenschaften müssen ferner zu Kosten vorgesehen werden, die mit den Vorteilen verträglich sind, welche durch die Anwendung einer Auskleidung von Blockköpfen oder Gießaufsätzen erreicht werden.

Isolierauskleidungen, wie sie üblicherweise benutzt werden, haben allgemein folgende Eigenschaften: Erstens, die Materialien sind im wesentlichen starr, wobei sie eine niedrige Zusammendrückbarkeit und eine niedrige Biegsamkeit haben, zweitens, sie besitzen eine hohe Biegefestigkeit, wenn jedoch ein Bruch eintritt, erfolgt dies bei einer ziemlich geringen Abbiegung; mit anderen Worten, sie zeigen spröde Brucheigenschaftenj drittens sie haben eine hohe' Zugfestigkeit und eine geringe Dehnung bei Bruch, viertens, sie haben Dichten, die typisch in der Größenordnung von o,7 bis 1,3 g/cm liegen.

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Die hohe Biegefestigkeit von solchen üblichen Materialien ist hinsichtlich der Vermeidung von Schäden und Bruch während des Transports und der Handhabung sehr erwünscht, aber zur Erzielung genügend hoher Werte dieser Eigenschaft wird die Starrheit der Materialien auch erhöht. Während dies an sich nicht nachteilig sein würde, wenn die Oberfläche der Form oder des auszukleidenden Gießaufsatzes eine genaue und übereinstimmende Abmessung mit glatten Oberflächen haben· würde, führt diese Starrheit in der Praxis zu schwierigen Problemen. Formen und Gießaufsätze von nominell der gleichen Größe weisen große Unterschiede hinsichtlich der Abmessungen auf,und während des Gebrauchs werden bei ihnen oft rauhe und unebene Flächen entwickelt. Wenn man versucht, eine solche Blockform oder einen solchen Gießaufsatz mit starren Platten oder Buchsen auszukleiden, liegen die Platten oder Buchsen gegen die Oberfläche der Form oder des Gießaufsatzes mit kontinuierlicher Flächenberührung nicht an.

Die sich ergebenden Spalten zwischen der Auskleidung und der Form oder dem Gießaufsatz stellen Bereiche dar, in welche das geschmolzene Metall eindringen kann. Wenn dies der Fall ist, so kann die Auskleidung gezwungen werden, sich vollständig von der Wand zu trennen, so daß die wärmeisolierende Wirkung beseitigt und der Block möglicherweise vollständig zu Ausschuß wird. Wenn die Auskleidung nicht vollständig abgelöst wird, ,kann das Metall eine Flosse oder einen Grat hinter der Auskleidung bilden,und dies macht . nicht nur die Entfernung aus der Form schwierig, sondern kann auch zu Fehlern während des Walzens des Blocks füh- ren, außerdem kann das Durchsickern von Metall einen Abschluß um die Oberflächen der Auskleidung bilden, durch welche sonst Gase, welche entwickelt werden, wenn das ge schmolzene Metall die Auskleidung berührt, sonst entweichen wurden. Dies kann dazu führen, daß die Gase durch das

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geschmolzene Kopfmetall entweichen müssen, wobei sich die als "Kochen" bekannte Erscheinung ergibt, welche das Gießverfahren sowohl unwirksam als auch sogar zuweilen gefährlich macht.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung von Platten oder Buchsen zum Auskleiden von Köpfen von Gießformen oder Gießaufsätzen, die eine spezifische Kombination von physikalischen Eigenschaften haben und nicht nur die genannten Nachteile herabsetzen oder ausschalten, sondern in der Praxis zusätzliche Vorteile liefern.

Gemäß der Erfindung sind Platten und.Buchsen zur Auskleidung von Köpfen von Gießformen und von Gießaufsätzen vorgesehen, die feuerfest, verformbar, selbsttragend und faserhaltig sind und die im trockenen Zustand die folgenden Eigenschaften haben:

(1) eine Biegsamkeit (wie nachstehend definiert), derart, daß das Material sich um o,7 cm ohne Gesamtbruch unter einer 2o kg nicht überschreitenden Last verformt,

(2) einen Wiederherstellungswert (wie nachstehend definiert) von nicht mehr als 3o#, und

^ (3) einen Abfallwert (wie nachstehend definiert) von nicht mehr als 17 cm.

Vorzugsweise hat gemäß der Erfindung das Platten- oder Buchsenmaterial auch eine oder beide der folgenden Eigenschaften:

(4) einen Zusammendrüokbarkeitswert (wie nachstehend definiert) von o,l bis 1,6 kg/cm und

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(5) eine Dehnbarkeit oder Dehnungsfähigkeit (wie nachstehend definiert) von wenigstens o,5 cm unter einer 5o kg nicht überschreitenden Last.

Da bisher noch, soweit bekannt, kein wissenschaftliches Studium der hier in Betracht kommenden Anforderungen stattgefunden hat, erscheint es notwendig, gewisse Prüfungen anzugeben, um die Werte der genannten Eigenschaften zu bestimmen, und da in der Definition der Produkte gemäß der Erfindung auf diese Eigenschaften Bezug genommen wird, wird die Art dieser Prüfungen nachstehend näher erläutert .

In der Zeichnung sind schematische Ausführungsformen von Apparaten gezeigt, die für die Prüfungen verwendet werden.

Fig. 1 zeigt die allgemeine Form eines Apparates zur Bestimmung des Biegsamkeitswertes und des Wiederherstellungswertes.

Fig. 2 zeigt die allgemeine Form eines Apparates zur Bestimmung des Abfallwertes.

Fig. 3 zeigt die allgemeine Form eines Apparates zur Bestimmung des Zusammendrückbarkeitswertes.

Fig. 4 zeigt die allgemeine Form eines Apparates zur Bestimmung des Dehnbarkeitswertes.

In den Fig. 1, 3 und 4 ist ein Apparat schematisch gezeigt, bei dem ein Paar von-Gliedern 1,2 einstellbar auseinander oder gegeneinander durch Bewegung des Gliedes 1 bewegt werden-kann. Die Relativbewegung zwischen den Glie dern 1 und 2 kann gemessen werden, und außerdem kann die

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auf das Glied 2 ausgeübte Kraft durch eine Vorrichtung 5 mit einer Quecksilbersäule gemessen werden.

Die erhaltenen Ergebnisse werden graphisch aufgezeichnet, indem man die festgestellten Kraft- oder Lastwerte gegen die entsprechenden Dimensionsänderungen aufträgt. So werden die Dehnungslinien (Spannungsdehnungslinien) erzeugt, welche die obengenannten physikalischen Eigenschaften veranschaulichen und quantitativ angeben.

Pur die Biegsamkeits- und WiederherstellungsPrüfungen t wird der Apparat mit einem Muster 4 zusammengesetzt, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Die Schneiden an dem Glied sind 17,6 cm voneinander entfernt und jede von ihnen ist 5,1 cm breit. Das Prüfmuster hat die Abmeusungen 2o χ 5,1 χ 2,5 cm. Zum Messen der Biegsamkeit werden die Glieder 1 und 2 gegeneinander bewegt, bis entweder die relative Bewegung zwischen den Gliedern 1 und 2 1,2 cm erreicht oder bis die Belastung entweder 6o kg erreicht oder auf Null fällt, je nachdem was zuerst eintritt.

Zum Messen des Y/iederherstellungswertes wird das Biegsamkeitsprüfverfahren wiederholt, wobei die Bewegung kurz vor dem Punkt angehalten wird, bei welchem eine weitere P Bewegung bewirken würde, daß die last sich zu verringern beginnt, d.h. dem Fließpunkt oder der Fließgrenze, wenn das Vorhandensein eines solchen Punktes durch die Biegsamkeitsprüfung angegeben worden ist oder bei 1,2 cm, je nachdem welches die kürzere Strecke ist. Diese Strecke ist E., . Die Glieder werden dann auseinanderbewegt und der Punkt (E₂), bei welchem die Last auf Null fällt, wird notiert. Der Wiederherstellungswert wird wie folgt berechnet:

^El ~ ^E2 χ

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Die Abfallprüfung wird dadurch ausgeführt, daß man einen Streifen, des Versuchsmaterialls Io anbringt, der 2,5 cm dick ist und 25 cm über die Kante eines waagerechten Tisches 11 hinausragt, wobei das Muster durch eine Klemme von oben an der Tischkante festgeklemmt wird. Die .Strecke in cm, um welche die untere Kante 13 des Streifens aus Material Io, die von dem Tisch entfernt ist, unter ihrem eigenen Gewicht nach 2.0 Sekunden gefallen ist, ist der "Abfallwert". Pur die Zusammendrückbarkeitsprüfung ist der Apparat, wie in Mg. 3 gezeigt, eingerichtet,und die Glieder werden zusammen bewegt, wie dies zuvor beschrieben ist. Das Muster 5 hat einen Durchmesser von 5»1 cm. Der Zusammendrückbarkeitswert wird aus der Last berechnet, die erforderlich ist, um das Muster auf 9o$ seiner ursprünglichen Dicke zusammenzudrücken, und wird in kg/cm ausgedrückt.

Die Dehnbarkeit (Dehnung) wird bestimmt, indem man einen Apparat, wie in Mg. 4 gezeigt, anwendet, wobei das Muster 6 2,5 cm dick und 3o,5 cm lang ist. Die Endteile sind jeweils 5,1 cm breit und 6,6 cm lang. Die Befestigung slöcher sind 2,5 cm von jedem Ende entfernt. Die Breite des mittleren Tei.l3 beträgt 3>8 cm. Die Glieder 1 und werden auseinanderbewegt, bis die Last entweder 5o kg erreicht oder auf Null fällt. Die Last in kg bei einer Dehnung von o,5 cm ist der"Dehnbarkeitswerty

Der Biegsamkeitswert ist die Last, die bei einer Verformung von o,7 cm ausgeübt wird.

Der Widerherstellungswert ist der Prozentsatz, um den das Muster seine ursprünglichen Abmessungen wiedergewinnt, nachdem es einer Last unterworfen ist, welche geringer als diejenige Last ist, die erforderlich ist, um

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den Fließpunkt (die Fließgrenze) zu überschreiten.

Der Abfallwert ist die Strecke in cm von der Waagerechten, durch welche die entfernte Kante des überhängenden Bereiches des Musters in der angegebenen Zeit fällt.

Der Zusaminendrückbarkeitswert ist der Druck in kg/cm , der erforderlich ist, um das Muster um l/lo seiner Dicke zusammenzudrücken.

Wie oben angegeben, besitzen die Platten und Buchsen gemäß der Erfindung sehr wesentliche ^praktische Vorteile.

Erstens werden infolge ihrer Eigenschaften der Biegsamkeit vnä Wiederherstellung (elastischen Erholung) und ihrer Abfalleigenschaften Auskleidungsplatten und -büchsen einer besonderen nominellen Größe durch geringe Verformvor^änge Hohlräumen angepaßt (d.h. dem Hohlraum des Kopfes einer Blockform oder dem Hohlraum innerhalb eines Gießaufsatzes),ohne daß eine große Neigung vorhanden ist, daß die Platte in ihre ursprüngliche - Gestalt zurückkehrt, d.h. die Deformation kann im wesentlichen plastischen Charakter haben.

Ein zweiter Vorteil ergibt sich aus folgendem; Üblicherweise wird infolge der Dicke der die Seiten bekleidenden Isolierauskleidung eine "Schulter" an dem verfestigten Block an der Verbindungsstelle zur Auskleidung oder zum Gießaufsatz gebildet. Die Anwesenheit dieser Schulter an dem verfestigten Block kann selbst zu Fehlern während des darauffolgenden Walzens oder der Behandlung des Blockes Veranlassung geben, welche die Ausbeute an gesundem Metall nachteilig beeinflussen können. Es ist daher vpr-

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- li -

teilhaft, daß diese Schulter beseitigt oder in ihrer Größe herabgesetzt wird. Da der maximale ferrostatische Druck an dem Unterteil der Auskleidung des Kopfendes der Form bzw. des Gießaufsatzes auftritt, d.h. an der Schulter, neigen die Auskleidungsplatten oder-büchsen gemäß der Erfindung infolge ihrer physikalischen Eigenschaften selbsttätig dazu, eine Keilgestalt anzunehmen, wobei die Dicke der Platte oder Buchse auf ein maximales Ausmaß an diesem Schulterbereich herabgesetzt wird.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus folgendem: Um verringerte Dichten und' verbesserte thermische Leistung zu erzielen, ist es oft zweckmäßig, der Zusammensetzung der Auskleidungsmaterialien Komponenten einzuverleiben, die unter dem Einfluß der hohen Temperatüren, welche bei der Berührung mit z.B. geschmolzenem Stahl in Betracht kommen, schrumpfen oder vollständig verschwinden können. Wenn starre, unzusammendrückbare Auskleidungen angewendet werden, kann die Bildung von Leerräumen durch diesen Mechanismus gleichzeitig Risse an der Grenzfläche der Materialien schaffen, in welche geschmolzenes Metall unter nachteiligen Wirkungen auf die Ausbeute des verfestigten Metalls eindringen kann. Bei Anwendung der Platten oder Buchsen gemäß der Erfindung wird ein Schließen solcher Leerräume oder Hohlräume unter dem ferrostatischen Druck veranlaßt.

Ein weiterer Vorteil von Platten oder Buchsen gemäß der Erfindung besteht darin, daß Klebstoffe als sehr zweckmäßige Mittel zu ihrer Befestigung an der Wand der Form oder an dem Gießaufsatz benutzt werden können, da die Auskleidung keine Neigung hat, von der Wand abzuspringen, wenn die verformende Kraft aufgehoben wird. Ferner ist es zuweilen in der Praxis erwünscht, daß die Auskleidung selbst als Dich-

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tung oder Abschluß zwischen einer Form und einem Gießaufeatz oder einem Haltering wirkt. Die Platten oder Buchsen gemäß der Erfindung üben diese Wirkung wegen ihrer physikalischen Eigenschaften sehr gut aus.

Die meisten Blockformen haben gewölbte Wände, und insbesondere in großen Plattenformen ist es ein Vorteil des Produktes gemäß der Erfindung, daß die Auskleidungen in einer flachen Porm zugeführt werden können, um den erforderlichen Packungsraum auf ein Minimum herabzusetzen. Die

ψ Auskleidungen gemäß der Erfindung können jedoch gleichzeitig der Wölbung der Formen mittels eines verhältnismäßig geringen Verformungsdruckes angepaßt werden, der entweder von Hand oder durch Anwendung einer einfachen Spanvorrichtung erhalten werden kann. Diejenigen Platten gemäß der Erfindung, welche genügend Biegsamkeit haben, daß sie um Ecken von ganz geringem Radius, z.B. 8 cm, gebogen werden können, machen es möglich, Auskleidungen für Blockformen vorzusehen, die aus einer maximalen Anzahl von getrennten Stücken bestehen. Ferner ist es möglich, komplizierte Gestalten und Konfigurationen, die in Formen und Gießaufsätzen in Betracht kommen, mit grundsätzlich ein-

^ fachen (z.B. gewellten, kannelierten oder polygonalen) Formstücken aus Auskleidungsmaterial auszukleiden.

Während die physikalischen Eigenschaften z.B. hinsichtlich der Biegsamkeit und Zusammendrückbarkeit im Vergleich mit üblichen Isolierungen zu den angegebenen Vorteilen führen, sind auch bestimmte Nachteile vorhanden, wenn die Erhöhung dieser beiden Parameter zu weit geführt wird. Wenn die Biegsamkeit zu groß ist, dann werden die Materialien schwierig zu handhaben, da sie dazu neigen, übermäßig abzufallen oder sich abzubiegen und das Auskleidungsverfahren dadurch viel schwieriger gemacht wird. In ähnlicher Weise

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kann eine übermäßige Zusammendrückbarkeit unter dem Einfluß von ferrostatischem Druck die Dicke der Isolierung in solchem Umfang verringern, daß die thermische Leistung zum Nachteil der Ausbeute an gesundem Metall verringert wird.

Zweckmäßig werden die Bestandteile der Platten oder Buchsen und/oder die Herstellungsbedingungen so gewählt, · daß die endgültigen Platten oder Buchsen eine Dichte von weniger als o,7 g/cnr, vorzugsweise o,2 bis o,5 g/cur haben.

Grundsätzlich sind die Platten oder Buchsen gemäß der Erfindung Fasermatten, aber es ist ersichtlich, daß sie zusätzlich zu einem oder mehreren Paserbestandteilen andere Bestandteile, wie z.B. teilchenförmige feuerfeste Materialien und Bindemittel enthalten können.

Platten und Buchsen, die solche Bestandteile enthalten, sind schon beschrieben worden, wobei allgemein ziemlich weite Bereiche der Anteile der Bestandteile angegeben wurden. In den meisten relativen Anteilen würden die Bestandteile keine Produkte mit den charakteristischen physikalischen Werten der Platten und Buchsen gemäß der Erfindung ergeben, und es ist bisher nicht besonders vorgeschlagen worden, spezifische Zusammensetzungen innerhalb der angegebenen Bereiche herzustellen, welche die charakteristischen physikalischen Eigenschaften der Platten und Buchsen gemäß der Erfindung haben würden.

Der Faserbestandteil kann aus feuerfesten Pasern, wie Asbest, Schlackenwolle, Steinwolle, Aluminiumsilicatfasern, Calciumsilicatfasern oder Kohlefasern, oder aus organischen Fasern, wie geschnittenen synthetischen Pasern oder Stapel-

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fasern oder natürlichen Fasern, z.B. Pasern von regenerierter Cellulose, Celluloseacetat, Polyacrylnitril, Polyäthylen t ere ph thalat oder Polyamid (Nylon) oder Pasern von Baumwolle, Wolle, Hanf, Jute, Flachs, Rupfen oder Sisal bestehen. Es ist auch möglich, sehr kurzes faseriges Material, wie Holzfaser oder Papier.faser, einzuschließen, bei einer besonders bevorzugten Form der Erfindung besteht jedoch der Faserbestandteil aus Fasermaterial, dessen Faserlänge wenigstens o,25 cm beträgt und bei dem das Verhältnis von Faserlänge : Durchmesser (L/D) wenigstens loo : 1 beträgt, oder solches Fasermaterial umfaßt. Der Anteil von Fasern einer solchen Länge und einem solchen L/D-Verhältnis beträgt vorzugsweise wenigstens 3 Gew.^ der Gesamtzusammensetzung und vorzugsweise 3 bis 5o Gew.# davon, obwohl in jedem Fall der optimale Anteil von der Art der Faser einschließlich ihrer physikalischen Eigenschaften (z.B. Dehnbarkeit, Biegsamkeit und Fähigkeit zum Filzen) und der besonderen Art der anderen Bestandteile der Zusammensetzung abhängig ist·

Teilchenförmiges feuerfestes Material, wie es in der Fasermatte vorhanden ist, kann z.B. aus Siliciumdioxydmehl, zerkleinerten feuerfesten Steinen, Schamotte, Sillimanit, Magnesiumoxyd, Olivin, Aluminiumoxyd oder Zirkon bestehen. Besonders gute Ergebnisse sind durch die Anwendung von calcinierten Reisschalen erhalten worden.

In manchen Fällen hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, daß die Fasern eine Fasermatte entweder allein oder zusammen mit dem teilchenförmigen feuerfesten Material ohne Hilfe eines zugesetzten Bindemittels bilden. Dies ist z.B. oft der Fall, wenn die Zusammensetzungen Holzfasern oder

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Papierfasern einschließen, wo die Bindewirkung durch den geringen Harzgehalt von solchen Materialien oder nur durch die Wirkung von sehr kleinen Cellulosefasern von solchen . Materialien bei der Füllung der Zwischenräume zwischen den. anderen Bestandteilen erreicht werden kann.

Wenn jedoch ein Bindemittel angewendet wird, kann es, immer im Hinblick auf die physikalischen Eigenschaften, die wesentlich in den aus der Zusammensetzung gebildeten Platten und Buchsen sind, aus einer großen Anzahl von an sich bekannten Bindemitteln gewählt werderi. Beispiele sind synthetische Harze, z.B. Harnstoff-Formaldehydharz, Phenolformaldehydharz und Furanharz, Polyvinylacetat, Phosphate verschiedener Art, kolloidale Oxydhydrosole, wie Siliciumdioxydsol, oder Alkalisilicate, wie Natriumsilicat.

Die relativen Anteile der Bestandteile können in weitem Umfang in Abhängigkeit von ihrer speziellen Art variieren, wenige einfache Versuche ermöglichen jedoch die Bestimmung der erwünschten Anteile in jedem Fall, um Platten oder Buchsen mit den physikalischen Eigenschaften zu ergeben, die wesentlich für das Produkt gemäß der Erfindung' sind. Im folgenden sind Beispiele von allgemein definierten Zusammensetzungen angegeben, die für die Platten und Buchsen gemäß der Erfindung Anwendung finden können:

(a) Ein feuerfestes wärmeisolierendes Material, das anorganisches Fasermaterial, organisches Fasermaterial, teilchenförmigen feuerfesten Füllstoff umfaßt und. frei oder im wesentlichen frei von zugesetztem Bindemittel ist, wobei das Gesamtfasermaterial wenigstens 6 Gew.^, vorzugsweise wenigstens 15 Gew.^, des Materials darstellt und das organische Fasermaterial aus synthetischen und/oder natürlich vorkommenden organischen Fasern geschnitten ist, wo-

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bei in der Zusammensetzung in einem Anteil von wenigstens 3 Gew.$, vorzugsweise wenigstens 5 Gew.#, der angegebenen Bestandteile Paserelernente vorhanden sind, die eine Länge von wenigstens o,25 cm haben und bei denen das Verhältnis von Länge : Durchmesser der Paser wenigstens loo : 1 beträgt.

Die genannte synthetische organische Paser besitzt vorzugsweise einen so feinen Titer wie möglich, z.B. einen Titer von 1 bis 3 den.

Die vorstehende Zusammensetzung kann andere Bestandteile enthalten und insbesondere einen Anteil z.B. bis zu Io Gew.# oder sogar mehr von Pasern kurzer Länge, z.B. Papierfasern, einschließen.

Die synthetischen organischen Pasern, die natürlich vorkommenden organischen Pasern und das teilchenförmige feuerfeste Material kann aus irgendeinem der vorstehend genannten Materialien bestehen.

Die anorganischen Pasern haben vorzugsweise ein Verhältnis von Länge : Durchmesser von über 3oo : 1 in dem w Material. Typische Pasern sind 3 cm lang und haben einen Durchmesser von o,oo5 mm. .

(b) Ein feuerfestes wärmeisolierendes Material, das anorganisches Pasermaterial, organisches Pasermaterial und teilchenförmigen feuerfesten Füllstoff umfaßt und das frei oder im wesentlichen frei von Bindemittel ist, wobei das Gesamtfasermaterial wenigstens 45 Gew.% des Materials darstellt, und die gesamte Menge von organischem Pasermaterial und teilchenförmigen! Füllstoff nicht mehr als 75 Gew.^ des

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Materials darstellt.

Die anorganischen Fasern haben vorzugsweise ein Verhältnis von Länge : Durchmesser von über 600 1 1, Typische Fasern sind 3 nun lang und haben einen· Durchmesser von o,oo5 mm.

Die Platten oder Buchsen gemäß der Erfindung werden zweckmäßig dadurch hergestellt, indem man einen wäßrigen Schlamm der festen Bestandteile der Zusammensetzung (vorzugsweise nicht mehr als 5 Gew.# Feststoffgehalt und insbesondere etwa 1,5 bis 2,5 Gew.^) herstellt und die Feststoffe auf einer Siebform absetzt, indem man das flüssige Medium des Schlamms durch die Maschen des Siebs auspreßt, wobei eine Schicht der festen Bestandteile auf dem Sieb zurückbleibt. Die so gebildete feste"Platte oder Buchse wird durch irgendwelche geeigneten Mittel getrocknet, z.B. mittels Durchgang durch eine erhitzte Kammer. Die endgültigen Produkte sollen einen Feuchtigkeitsgehalt haben der im Gleichgewicht mit der umgebenden Atmosphäre steht, und die Bezugnahme, auf die Platten und Buchsen in dem "trockenen Zustand¹¹ hat diese Bedeutung.

Die Platten oder Buchsen können unmittelbar oder in Form eines kontinuierlich erzeugten Streifens hergestellt werden, der auf eine langsam umlaufende zylindrische Form abgesetzt wird, die wenigstens teilweise in einen den Schlamm enthaltenden Behälter eingetaucht ist, wobei der Streifen danach zu Platten oder Buchsen von geeigneter Größe geschnitten wird.

Die Platten oder Buchsen gemäß der Erfindung können als einstückige Elemente hergestellt werden oder können aus zwei oder mehr Schichten bestehen» Zweckmäßig können

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Mehrschichtenplatten dadurch gebildet werden, daß man verschiedene Zusammensetzungen übereinander durch die Anwendung von zwei oder mehr Schlämmen hintereinander auf die Siebform absetzt. Es ist ersichtlich, daß die physikalischen Eigenschaften, die in den Platten und Buchsen gemäß der Erfindung notwendig sind, mit Bezug auf die endgültige Platte oder Buchse gelten, so daß es möglich ist, eine Mehrschichtenplatte oder Mehrschichtenbuchse aus Zusammensetzungen herzustellen, von denen eine oder mehrere, wenn sie allein benutzt würden, nicht die erforderlichen Eigenschaften haben würden, jedoch in miteinander verbundener P Ubereinanderlage eine Platte oder Buchse liefern, die diese Eigenschaften hat.

Ferner können die Platten oder Buchsen gemäß der Erfindung mit Oberflächenüberzügen, z.B. mit einem Überzug aus einer feuerfesten Schlichte auf der Seite, die zu dem geschmolzenen Metall gerichtet ist, versehen werden, um den Widerstand gegen Eindringen von geschmolzenem Metall in die Platte zu unterstützen; es kann zusätzlich oder stattdessen auch ein Überzug aus einem Vorläufer für eine Zwischenschicht oder, einem Klebstoff aufgebracht werden, wenn es erwünscht ist, die Platte in ihrer Auskleidungsb stellung zu befestigen oder anzukleben. Geeignete Materialien für feuerfeste Schlichten sind z.B. Suspensionen von Zirkon, SiIiciumdioxyd oder Chromitmehl.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein Verfahren zum Auskleiden eines Blockformkopfes oder eines Gießaufsatzes dafür vorgesehen, das die Schaffung einer Auskleidungsplatte oder -buchse mit den zuvor definierten Eigenschaften, das Einsetzen der Platte oder Buchse in den auszukleidenden Hohlraum, das Drücken des Materials,

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um es zu verformen und es in Berührung mit den Wänden des Hohlraums zu drücken, das An-Ort-und-Stelle-Belassen, Befestigen oder zum Anliaft anbringen an den Wänden des Hohlraums in der so verformten Stellung umfaßt. Das Material kann selbst genügend Nachgiebigkeit besitzen, damit es nach Aufbringung und Verformung zur Auskleidung des Hohlraums an der Stelle ohne zusätzliche Klammern, Nägel oder zusätzlichen Klebstoff bleibt. Pies ist z.B. von Wert beim Auskleiden von Blockformköpfen mit zwei Platten, von denen jede sich von der Mitte einer Wand rund um eine angrenzende Wand und bis zu der Mitte der gegenüberliegenden Wand erstreckt. Eine Platte kann vorübergehend durch eine (wiederverwendbare) Klammer an ihrem Platz gehalten werden, während die andere eingesetzt wird, wonach die Klammer entfernt werden kann.

Buchsen zum Auskleiden von Pormköpfen und Gießaufsätzen gemäß der Erfindung, können infolge ihrer biegsamen Art flach in zusammengelegtem Zustand gelagert und transportiert werden. Wegen der Leichtigkeit der Handhabung wird der Bereich von Blockformengrößen, die in der Praxis mit solchen Buchsen anwendbar sind, stark erhöht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Ein Schlamm mit einem Peststoffgehalt von 2$ wurde in Wasser aufbereitet, worin die Peststoffbestandteile in den folgenden relativen Gewichtsanteilen vorhanden waren:

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- 2ο -

Aluminosilicatfasern 15 %

Cellulosefasern 5 Ι*

geschnittene synthetische organische

Pasern 9 i°

Siliciumdioxydsand 51 %

calcinierte Heisschalen 2o #.

In einen Behälter mit einem derartigen Schlamm wurde ein poröses zylindrisches Formstück eingetaucht und von innerhalb des Formstückes wurde eine Schlammflüssigkeit ψ (unter Anwendung einer Saugkraft von etwa o,5 at) abgezogen, um darauf eine Schicht von Schlammfeststoffen abzuscheiden. Nach 12o Sekunden war auf dem Formstück eine Schicht mit einer Dicke von 1 cm gebildet worden, worauf das Formstück aus dem Behälter entfernt wurde. Der so gebildete Materialzylinder wurde von dem Formstück abgestreift, und es wurde festgestellt, daß dieser im grünen Zustand biegsam war und nach Trocknen in einem Ofen während 12 Stunden bei 125⁰C selbsttragend war. Die Handhabbarkeit der Buchse war zufriedenstellend und die Buchse ergab zufriedenstellende Ergebnisse bei Verwendung zur Auskleidung eines Steigers in einem Probegußeisen-Gußstück,

Die physikalischen Eigenschaften dieser Buchse sind nachstehend aufgeführt:

Biegsamkeitswert 2,7 kg

Wiederherstellungswert Io $>

Abfallwert 1,4 cm

ZuBammendrückbarkeitswert o,2 kg/cm

Dehnbarkeitswert 2,1 kg

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Beispiel 2

Bin Isoliermaterial wurde aus den folgenden Bestandteilen gebildet:

Amosit-Asbest 15 Gew.#

geschnittene synthetische organische Faser 15 Gew.$

Cellulosefaser 3 Gew. i»

calcinierte Heisschalen 2o Gew.i»

Sand 47 Gew.^.

Ein 3#iger wäßriger Schlamm wurde aus den vorstehend angegebenen Bestandteilen hergestellt,und es wurde die gleiche Arbeitsweise,wie in Beispiel 1 angegeben, befolgt.

Ein Klebstoff, der eine Natriumsilicatlösung mit 5o$ Feststoffgehalt (SiOr, : Na₉O Verhältnis 2:1)enthält,wurde als Klebstoffmaterial/una auf die Außenseite einer biegsamen, aus dem Isoliermaterial gebildeten Buchse aufgebracht.

Diese wurde dann in dem Kopf einer Blockform angeordnet und ausgedehnt, um an die Formwände über ihren gesamten Umfang anzugrenzen. Der Silicatklebstoff härtete die Auskleidung stark an Ort und Stelle, und anschließend wurde ein Stahlblock in der Form gegossen. Das Gießaufsatzverhalten war zufriedenstellend.

Die physikalischen Eigenschaften der Buchse sind nachstehend angegeben:

Biegsamkeitswert 2,7 kg Wiederherstellungswert Io $>

Abfallwert o,6 cm Zueammendrückbarkeitewert 1,8 kg/cm Dehnbarkeitewert 2,ο kg.

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Beispiel 3

Das Isoliermaterial von Beispiel 2 wurde verwendet, wobei jedoch anstelle der Anwendung von Natriumsilicat auf den Isolator der folgende Klebstoff aufgebracht wurde: Eine wäßrige Emulsion von polymerisiertem Alkylacrylat oder eine Lösung von polymerisiertem Alkylacrylat in einem geeigneten Lösungsmittel, beispielsweise Isopropylacetat.

Das Wasser oder Lösungsmittel wird verdampft, um einen Klebstoffüberzug auf dem Auskleidungsmaterial zurückzulassen, wobei dieees Material dann in geeigneter Weise gepackt und/oder gelagert werden kann. Ein geeignetes Verpacken umfaßt siliconisiertes oder ähnliches Ablösepapier über der Klebstoffschicht, gefolgt von irgendwelchen erforderlichen gebräuchlichen Verpackungsstufen.

Im Gebrauchsfall wird das Ablösepapier abgeschält, und die Auskleidung kann dann in den Kopf einer Blockform ohne Schwierigkeit zum Anhaften gebracht werden.

Weitere Klebstoffe, die verwendet werden können, umfassen:

(a) Latexlösungen in aliphatischen Kohlenwasserstoffen,

(b) eine Mischung aus synthetischem Kautschuk und Harz

in einem aliphatischen Kohlenwasserstofflösungsmittel,

(c) Mischungen von (a) und (b).

. Beispiel 4

Ein Schlamm mit 2j4 Peststoffgehalt wurde in Wasser aufbereitet, worin die Feststoffbestandteile in den fölgenden relativen Gewiohtsanteilen vorhanden waren»

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Aluminosilicatfasern 35 i°

Cellulosefasern 15 #

Calciumsilicatfasern Io #

Asbest 15 9^

Silieiumdioxydmehl 25 #.

In einen Behälter mit einem derartigen Schlamm wurde ein poröses zylindrisches Formstück eingetaucht»und die Arbeitsweise wie in Beispiel 1 beschrieben, wurde durchgeführt. Der so gebildete Materialzylinder wurde von dem Formstück abgestreift, und es wurde festgestellt, daß dieser im grünen Zustand biegsam war und nach Trocknen in einem Ofen selbsttragend war. Die Handhabbarkeit der Buchse war zufriedenstellend_{und die Buchse ergab zufriedenstellende Ergebnisse bei der Verwendung zur Auskleidung eines Steigers in einem Probegußeisen-Gußstück.

Die physikalischen Eigenschaften dieser Buchse sind nachstehend aufgeführt:

Biegsamkeitswert 1,5 kg

Wiederherstellungswert etwa 3 #

Abfallwert · weniger als 1 mm

Zusammendrückbarkeitswert o,31 kg/cm

Dehnbarkeitswert 2,ο kg.

Im Nachstehenden werden Beispiele für weitere Zusammensetzungen in Gewichtsteilen angegeben, die als Ansatz verwendet werden können, um Platten oder Buchsen gemäß der Erfindung herzustellen. ·

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Tabelle

CJ <£> CO OO CD

CO cn

	Zusammen- Cellu- feuer- Füll- geschnit- feuer- organi- feuer- Alumino- Calcium- setzung lose- fester stoff tene syn- festes sches fester silicat- silicat- faser Püll- niede- thetische Paser- Binde- Füll- fasern fasern stoff rer organi- material mittel stoff Dichte sehe Paser (fein)	3 3	VJI VJl VH VH	O O cvj cvj	9 9	15 15	o,3	CVJ H UN KN	5o	5o 15
	A B	VH VH	16	2o	9 5o	15	1	31 31		15
	C D	KN KN	16 16 ·			5o		31 62
	E P	3 3	16 32		3			OO ON VJl O
	G H	KN UN UN	31 55	Io 2o	VO UN			85
J	I Vorder schicht Rück schicht	UN UN	55	Io 2o	5		o,3
K Vorder- I schicht j Rück- 1 schicht

ro

Ni

cn NJ CT) CD

Eigenschaften der vorstehend beschriebenen Produkte

to oo oo

Biegsamkeits- Wiederher- Abfall- Zusammendrücke Dehnbarkeitswert (kg) . stellungs- wert barkeitswert wert (kg)

wert (#) (cm) (kg/cm )

A	0,91	1	1,6	o,17	6,8	ro VJl I
B	5,9	25	0,2	o,54	1,4
D	4,1 o,7	2 2 2	1,6 JL · 0 Λ. · 0	o,45 o,2o o,18	8,6 1,6 4,5
ϊ	o,7	2		o,o45	1,2
G	1,8'	4	. 1,4	o,lo	8,o
H	4,5	5	o,2	o,72	5,5
I	4,5	3	o,2	o,9o	4,1
J	6,4·	21	^0,1	o,6o	11,5	N)
K	12,ο	17	<o,l	1, 3>	13	cn N) CD CD
			•

Nachstehend sind weitere Beispiele der Zusammensetzungen von Platten oder Buchsen genannt, welche die erwünschten physikalischen Eigenschaften der Produkte gemäß der Erfindung aufweisen:

Reyon . _{h +} Silicium- Silicium- ober- Phenol-

1 1/2 ^Α80θ8τ dioxyd dioxyd- flächen- formalde

den mehl aktives hydharz

Mittel

* ~" - — o,5 0

o,5 1

o,5 3

o,5 4

o,5 1

o,5 2

o,5 1

o,5 1

L	6	15	26,5	52
M	6	15 '	25,5	52
N	6	15	24,5	51
P	6	15	24,5	5o
Q	9	15	22,5	52
R	9	15	22,5	51
S	12	15	19,5	52
T	15	15	16,5	52

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Claims (9)

Patentansprüche

1. Platte oder Buchse für die Auskleidung von Blockformköpfen oder Gießaufsätzen aus einem feuerfesten verformbaren selbsttragenden faserhaltigen Material, dadurch gekennzeichnet, daß es in seinem trockenen Zustand einen derartigen Biegsamkeitswert hat, daß das Material sich um o,7 cm ohne Gesamtbruch unter einer 2o kg nicht überschreitenden Last verformt, einen Wiederherstellungswert von nicht mehr als 3o# aufweist und einen Abfallwert von nicht mehr als 17 cm hat.

2. Platte oder Buchse nach Anspruch 1, dadurch ge- , kennzeichnet, daß sie einen Zusammendrückbarkeitswert von ο,Ι bis 1,6 kg/cm hat·

3. Platte oder Buchse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Dehnbarkeitswert nicht über 5o kg hat.

4. Platte oder Buchse nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß das Pasermaterial eine Pasermatte umfaßt, die wenigstens 3 Gew.# Fasern mit einer Länge von wenigstens o,25 cm und einem Verhältnis von Länge: Durchmesser von wenigstens loo:l einschließt.

5. Platte oder Buchse nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß sie frei von zugesetztem Bindemittel ist.

6. Platte oder Buchse nach einem der Ansprüche 1 bis

5, die aus einem feuerfesten wärmeisolierenden Material, ge-

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bildet ist, welches anorganisches Fasermaterial, organisches Fasermaterial, teilchenförmigen feuerfesten Füllstoff umfaßt und von zugesetztem Bindemittel frei oder im wesentlichen frei ist, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Fasermaterial wenigstens 6 Gew.# des Materials darstellt, daß das organische Fasermaterial aus geschnittenen synthetischen und/oder natürlich vorkommenden organischen Fasern besteht und daß in der Zusammensetzung in einem Anteil von wenigstens 3 Gew.^ der angegebenen Bestandteile Faserelemente vorhanden sind, die eine Länge von wenigstens o,25 cm haben und in denen das Verhältnis von Länge : Durchmesser der Faserelemente wenigstens loojl beträgt.

7. Platte oder Buchse nach einem der Ansprüche

1 bis 4» die aus einem feuerfesten wärmeisolierenden Material gebildet ist, das anorganisches Fasermaterial, organisches Fasermaterial und teilchenförmigen feuerfesten Füllstoff umfaßt und von zugesetztem Bindemittel frei oder im wesentlichen frei ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamtfasermaterial wenigstens 45 Gew.% des Materials darstellt und die Gesamtmenge an organischem Fasermaterial und teilchenförmigem feuerfestem Füllstoff nicht mehr als 75 Gew.# des Materials darstellt.

8. Platte oder Buchse nach einem der Ansprüche

1 bis 4, die aus einem feuerfesten wärmeisolierenden Material gebildet ist, das anorganisches Fasermaterial, organisches Fasermaterial, teilchenförmigen feuerfesten Füllstoff und o,l bis 6 Gew.# Bindemittel umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamtfasermaterial wenigstens 6 Gew.96 des Materials darstellt, daß das organische Material aus geschnittenen synthetischen und/oder natürlich vorkommenden organischen Fasern besteht und daß in der

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Zusammensetzung in einem Anteil von wenigstens 3 Gew.^ der angegebenen Bestandteile Paserelemente vorhanden sind, die eine Länge von wenigstens ο,25 cm haben und in denen ■ das Verhältnis von Länge:Durchmesser der Faserelemente wenigstens loo:l beträgt.

9. Verfahren zum Auskleiden eines Blockformkopfes oder eines Gießaufsatzes dafür, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Auskleidungsplatte oder -buchse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 in den auszukleidenden Hohlraum einsetzt, das Material drückt, um es zu verformen und in Berührung mit den Wänden des Hohlraums zu drücken, es an Ort und Stelle bleiben läßt, es in der so verformten Stellung befestigt oder zum Anhaften an den Wänden des Hohlraums bringt.

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