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Einseitige Plattierungen werden dagegen so hergestellt, daß etwa
ein vorbehandeltes Edelstahlblech auf eine vorbehandelte Bramme gelegt und eine
ebenso aufgebaute und vorbehandelte Plattierkombination so daraufgelegt wird, daß
Edelstahl und Edelstahl getrennt durch Kalk, Chromoxid od. dgl aufeinander liegen
und die Brammen überstehen. Die übereinanderliegenden Bleche und Brammen werden
üblicherweise
so miteinander verbunden, daß die überstehenden Kanten der Brammen mit Stahlleisten
überbrückt werden, die mit Abstand zu den Plattierungsblechen angeordnet werden.
Die das entstandene Paket bildenden Brammen und Plattierungsbleche werden durch
dichtes Verschweißen unter Verwendung von Rundnähten miteinander indirekt verbunden.
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Zur Vermeidung der Oxydation zwischen Edelstahl und Kohlenstoffstahl
wird die im Paket befindliche Luft evakuiert und/oder mit inertem Gas gespült. Zusätzlich
kann aus dem gleichen Grund Aluminiumpulver verwendet werden. Zur besseren Verschweißung
von Edelstahl und Kohlenstoffstahl und zur Verhinderung der Kohlenstoffdiffusion
werden Zwischenschichten aus Nickel, Elektrolyteisen od. dgl.
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zwischen beiden Werkstoffen eingesetzt. Die so vorbehandelten Pakete
werden unter hohem Druck und hoher Temperatur zu einseitig und beidseitig plattiertem
Grobblech ausgewalzt.
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Aus der DT-PS 712426 ist ein Verfahren zur Walzschweißplattierung
einer Bramme aus Kohlenstoffstahl od. dgl. mit einem Plattierungsmaterial in Form
von Blechen bekannt, bei dem die Bramme mit dem Plattierungsmaterial ringsum durch
Schweißen verbunden und anschließend gewalzt wird. Ein derartiges Verfahren ist
aber nicht dazu geeignet, einen vollständigen Verbund zwischen dem Plattierwerkstoff
und der Bramme beim Walzen zu erzeugen, da Oxyde entstehen, die nach dem Erhitzen
beim Warmwalzen den vollständigen Verbund verhindern, da die Werkstoffe nicht auf
ihrer gesamten Fläche dicht aufeinander liegen, sondern Luftschichten, die zu Oxydfilmen
führen, zwischen der Bramme und den Plattierblechen verbleiben.
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Daß eine dichte Berührung auf der gesamten zu plattierenden Fläche
auf diese Weise nicht erreicht werden kann, zeigt auch die GB-PS 407942. Gemäß dieser
wird ein Plattierblech mit einer Bramme durch rundherum erfolgendes Schweißen verbunden,
wobei jedoch absichtlich ein Loch in der Schweißnaht gelassen wird, um die Gase,
die sich zwischen den zu plattierenden Werkstoffen befinden, herauszulassen. Dies
ist nur bei undichter Flächenberührung notwendig, erzeugt Oxydschichten und verhindert
beim Warmwalzen den vollständigen Verbund.
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Infolge des Loches entweichen nicht nur Gase, sondern es gelangen
auch solche zwischen die zu plattierenden Werkstoffe. Erst durch Sonderkonstruktionen
von Öfen mit reduzierenden Gasen (z. B. Wasserstoff) oder durch Evakuierung können
möglicherweise die Gase aus dem Plattierpaket entweichen, so daß dann der gewünschte
Verbund entstehen kann. Dementsprechend wird auch die Möglichkeit des Einpackens
des Plattierpaketes in Holzkohle (zur Erzeugung einer reduzierenden Atmosphäre)
beim Erhitzen im Ofen aufgeführt, wobei dies auch nur bei Ni-Plattierungen möglich
ist, da etwa bei Chrom- oder Plattierungen aus rostfreiem Stahl diese eine starke
Aufkohlung erfahren würden.
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Auch das weiterhin in der DT-PS 712426 beschriebene Verfahren, gemäß
dem das Plattierblech mittels Walzen entlang dem Rand der Bramme in diese eingedrückt
wird, wobei ein Steg bestehen bleibt, der anschließend umgebördelt wird, kann diesen
genannten Nachteilen nicht abhelfen. Abgesehen davon ist dieses Verfahren außerdem
relativ aufwendig, da zwei entsprechende Walzeinrichtungen vor-
gesehen werden müssen,
falls rechteckige Plattierkombinationen hergestellt werden sollen, während selbst
bei der Herstellung von quadratischen Plattierkombinationen diese um 900 gedreht
werden müssen, um dann erneut durch die Walzen zum Eindrücken des Plattierblechs
und Umbördeln geführt zu werden.
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Eine Einrichtung, die das Entfernen von Luft zwischen der Bramme und
dem Plattierblech vornimmt, ist nicht vorgesehen.
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Die GB-PS 847 103 beschreibt ein Verfahren zur Walzschweißplattierung,
bei dem Kohlenstoffstahl-Brammen verwendet werden, auf denen das Plattierblech durch
Schweißen längs des gesamten Umfanges befestigt wird. Dieses Verfahren geht nicht
über den bereits genannten Stand der Technik hinaus, hier wird lediglich eine besondere
Schweißnaht erzeugt, indem zunächst ohne Flußmittel geschweißt wird, wonach Flußmittel
auf die Schweißung gegeben und danach eine UP-Schweißung vorgenommen wird (es kann
dabei auch unter Schutzgas geschweißt werden).
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Als Schweißzusatzwerkstoffe kommen dabei hochlegierte Chromnickelstähle
in Frage.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur
Walzschweißplattierung zu schaffen, das es ermöglicht, einen vollständigen flächenhaften
Verbund zwischen der Bramme und dem Plattierungsmaterial herzustellen, ohne daß
die Gefahr der Bildung von Oxyden besteht.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine an beiden Seiten mit
Stegen versehene Bramme verwendet wird, wobei das Plattierungsmaterial in die durch
die Stege gebildete Profilierung der Bramme wenigstens teilweise und formschlüssig
unter Anwendung eines flächenhaft wirkenden Drucks eingebracht und in diesem Zustand
mit dieser ringsum auch an den Stegkanten verbunden wird.
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Die zu verschweißenden Oberflächen sind hierbei in üblicher Weise
durch Fräsen, Hobeln, Sandstrahlen und/oder Schleifen oder auf ähnliche Art plan
und metallisch blank sowie fettfrei zu halten.
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Das Schweißen kann unter Schutzgas, unter Pulver, nach dem Elektro-,
Hand- oder ähnlichen Verfahren erfolgen. Der zur Herstellung der Schweißnähte verwendete
Schweißzusatzwerkstoff hat dabei insbesondere gute Warmverformbarkeit und Duktilität
aufzuweisen. Besonders geeignet sind bei der Plattierung mit Edel stählen kohlenstoffarme,
nichtstabilisierte, hochlegierte Chromnickelstähle, die ein deltaferritarmes Schweißgut
liefern. Diese Schweißnähte halten beim Erwärmen die sich infolge unterschiedlicher
Ausdehnungskoeffizienten verschieden ausdehnenden Werkstoffe (z. B. Ferrite und
Austenite) zusammen und lassen sich gut warmverformen.
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Die Profilgestaltung der Bramme ist in Verbindung mit dem Zusatzwerkstoff
und den Schweißnaht formen für den Zusammenhalt der Plattierkombination und die
Vermeidung von Kantenrissen beim Warm- und Kaltwalzen von wesentlicher Bedeutung.
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Die Kehlnaht-, die Bettennaht-, die Tulpennaht-und die V-Naht mit
Steg haben sich als am besten erwiesen. Der seitliche Steg an der Bramme verhindert
gleichzeitig ein seitliches Abscheren der Auflagebleche beim Warmwalzen.
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Eine diffusionshemmende Schicht zwischen Auflagewerkstoff und Kohlenstoffstahl
aus Nickel-, Elektrolyteisen od. dgl. ist nicht erforderlich, ohne daß die mechanisch-technologischen
Werte am Warmband oder Kaltband verschlechtert werden,
wenn die
Plattierkombination in Durchlaufglühanlagen erwärmt wird, wo die Wärmebeaufschlagung
nur kurzzeitig erfolgt, so daß keine nennenswerten Kohlenstoffdiffusionen stattfinden.
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Das eigentliche Verschweißen der Plattierkombination z. B. in den
Abmessungen 200.1300.7000 mm erfolgt nach einer Aufwärmung auf etwa 1200 bis 13500
C bei Verwendung von Edelstahlauflageblechen dadurch, daß die Stichabnahme des ersten
Stiches beim Warmwalzen etwa 5 bis 20i/o beträgt.
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Das Warmwalzen der Plattierkombination zu Wärmbändern kann nach einer
Aufwärmung von etwa 2 bis 3 Stunden im Stoß ofen oder Hubbalkenofen oder ähnlichen
Einrichtungen produktionsmäßig direkt über ein Reversiergerüst und eine kontinuierliche
Warmbreitbandstraße oder über eine kontinuierliche Vor- und Fertigstraße erfolgen,
da weder Schutzkasten noch Stahlleisten erforderlich sind.
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Das Warmband kann in einer kontinuierlichen Warmbandglüh- und -beizlinie,
ähnlich wie chemisch beständige Stähle, Nickel, Chronmickellegierungen, Kupfer oder
Kupfernickellegierungen od. dgl. geglüht oder gebeizt werden.
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Zur Herstellung von Kaltband wird das Warmband auf einem Sendzimir-,
Quarto- oder einem anderen Walzgerüst kaltgewalzt und anschließend geglüht, gebeizt
und dressiert. Das Glühen von kaltgewalztem plattierten Band in kontinuierlichen
Glühlinien hat so zu erfolgen, daß der Plattierwerkstoff rekristallisiert und der
Grundwerkstoff gleichzeitig normalisiert wird. In einer kontinuierlichen Kaltbandglüh-
und -beizlinie kann dies etwa durch eine Stufenglühung von etwa 1050 bis 11500 C
auf etwa 600 bis 7500 C für austenitisch plattierte Werkstoffe und von etwa 850
bis 9500 C auf etwa 600 bis 7500 C für ferritisch plattierte Werkstoffe erreicht
werden. Hierdurch werden die Auflagewerkstoffe rekristallisiert, die Grundwerkstoffe
normalisiert und frei von Härtungsgefüge hergestellt. Die so erzeugten plat#ierten
Bänder sind gut verformbar.
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Die Druckaufbringung zur Herstellung der Plattierkombination vor
dem Zusammenschweißen erfolgt zweckmäßigerweise von der Mitte der Plattierkombination
aus fortschreitend nach außen, um Reibungsbehinderungen auf der Oberfläche der Grundwerkstoffbramme
zu vermeiden, und um Unterschiede in der Planheit der Plattierbleche auszugleichen.
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Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Herstellung
einer Plattierkombination, die durch eine Reihe von von einer Seite auf die Plattierkombination
einwirkenden abgestützten Druckstempeln gekennzeichnet ist, die nacheinander von
der Mitte der Plattierkombination aus nach außen fortschreitend beaufschlagbar sind.
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Die Druckstempel werden hierbei zweckmäßigerweise in einem oder vorzugsweise
in mehreren Gehäusen angeordnet, die mit einer automatischen Schweißanlage ausgerüstet
sind, die insbesondere als Schutzgas- oder Unter-Pulver-Schweißanlage ausgebildet
sein kann. Die Vorrichtung kann insbesondere Widerlager aufweisen, die den Druckstempeln
gegenüber angeordnet sind und auf denen sich die Plattierkombination abstützt. Widerlager
können dabei insbesondere in Einschubrichtung der Gehäuse für die Plattierkombination
in der Weise langgestreckt ausgebildet sein, daß sie als Widerlager für mehrereFhintereinander
angeordnete Druckstempel dienen.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt im Schnitt eine beidseitig mit Plattierungsmaterial
versehene Bramme; Fig. 2a bis 2d zeigen verschiedene bevorzugte Nähte zum Verbinden
der Bramme mit dem Plattierungsmaterial; Fig. 3 zeigt schematisch eine Vorrichtung
zur Herstellung einer Plattierkombination in perspektivischer Ansicht; Fig. 4 zeigt
die Vorrichtung von Fig. 3 von vorne, teilweise im Schnitt; F i g. 5 a bis 5 c zeigen
Reihenfolgen von Druckaufbringungen in einer Vorrichtung zur Herstellung einer Plattierkombination.
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In F i g. 1 ist eine Bramme etwa aus Kohlenstoffstahl dargestellt,
die beidseitig oben und unten mit jeweils einem Steg 4 versehen ist. Eine derartige
Profilierung der Bramme kann beispielsweise durch Hobeln, Fräsen od. dgl. und/oder
andere Formgebungsverfahren, etwa Profilwalzen der gerade hergestellten, noch eine
genügende Wärme aufweisenden Bramme erteilt werden. In die durch die Stege gebildete
Profilierung werden beidseitig Plattierungsbleche 2 formschlüssig eingebracht, die
anschließend unter Druck unter Bildung von Schweißnähten 3 mit der Bramme 1 rundherum
verschweißt werden, wobei an den Stirnseiten normale Kehlnähte angebracht werden.
Die übrigen Schweißnähte sind dagegen solche mit Steg. Die derart gebildete Plattierkombination
wird anschließend nach einer Aufwärmung warmgewalzt.
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Die Stege 4 der Bramme 1 ebenso wie die Ränder der Plattierungsbleche
2 sind entsprechend den verwendeten Schweißnähten auszubilden. Fig. 2a zeigt eine
Kehlnaht 5, bei der im Querschnitt rechteckige Plattierungsbleche 2 und ebensolche
4 verwendet werden können. Fig.2b zeigt eine Bettennaht 6, während das Plattierblech
2 eine im wesentlichen trapezförmige Form mit nach außen abgeschrägte Seitenkanten
aufweist, während der Ansatz eine zum Plattierblech 2 gerichtete, im Querschnitt
etwa halbkreisförmige Ausnehmung aufweist. Hierbei ist das Plattierblech 2 praktisch
ganz in die durch die Stege 4 gebildete Profilierung der Bramme 1 eingebracht.
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Fig. 2 c zeigt eine Tulpennaht 7 zur Verbindung des Plattierblechs
2 mit den Stegen 4 der Bramme 1.
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Hierbei weist das Plattierblech 2 eine im Schnitt nach innen weisende,
halbkreisförmige Ausnehmung auf, so daß sich das Plattierblech 2 bis zum Seitenrand
der Bramme erstreckt. Die Ansätze 4 der Bramme 2 können nach außen leicht abgerundet
sein. Fig.2d zeigt eine V-Naht 8 mit Steg 4, die zum Verbinden eines im Schnitt
trapezförmigen Plattierblechs 2 mit einer Bramme 1 dient, deren Steg 4 nach außen
abgeschrägt ist, so daß eine V-Ausnehmung zwischen Bramme 1 und Plattierblech 2
für die Schweißnaht entsteht, während das Plattierblech 2 an seiner Außenseite bis
zum Seitenrand der Bramme 1 reicht.
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Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung einer Plattierkombination,
die Gehäuse 10 aufweist, an deren Decken eine Vielzahl von Druckstempeln angeordnet
ist, die nach unten ausgefahren werden können. Auf dem Gehäuseboden sind Widerlager
12 zur Aufnahme des Druckes der Druckstempel 11 angeordnet. Die Widerlager 12 erstrecken
sich in Einschubrichtung der Gehäuse 10 und dienen gleich-
zeitig
für mehrere hintereinander angeordnete Druckstempel als Widerlager. Auf den Widerlagern
12 befindet sich die Plattierkombination, bestehend aus einer Bramme 1 und Plattierungsblechen
2. Durch Ausfahren der Druckstempel 11 wird die Plattierkombination zusammengepreßt,
um Lufteinschlüsse zu entfernen und einen möglichst guten Formschluß zwischen der
Bramme 1 und den Plattierungsblechen 2 zu erhalten. In den Gehäusen 10 ist eine
automatische Schutzgasschweißanlage 13 angeordnet, die mittels Rändern 15 auf einer
Schiene 14 verfahrbar ist. Die Schutzgasschweißanlage 13 weist Schutzgasrohre 16
auf, die zu den verschweißenden Kanten der Plattierkombination führen. Der Schweißdraht
wird von Rollen 17 abgezogen und durch die Schutzgasrohre 16 zur Schweißstelle geführt
(die elektrischen Anschlüsse sind nicht gezeigt).
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Die Druckaufbringung kann beispielsweise bei einer Druckstempelanordnung
in drei Reihen von jeweils 13 Druckstempeln in der in Fig. 5a gezeigten Weise erfolgen,
wobei zunächst der mittlere Druckstempel »1« beaufschlagt und daraufhin aufeinanderfolgend
die jeweils benachbarten Druckstempel der mittleren Reihe gemäß den Pfeilrichtungen
beaufschlagt werden. Danach werden der mittlere Druckstempel »8« der oberen Reihe
und dann nacheinander die jeweils benachbarten Druckstempel dieser Reihe beaufschlagt.
Das gleiche wird dann für die untere Reihe wiederholt. Wie in F i g. 5 c dargestellt,
kann die Beaufschlagung der oberen und unteren Reihe von Druckstempeln aber auch
gleichzeitig erfolgen. Gemäß Fig. 5b kann die Druckaufbringung jedoch auch fortschreitend
nach allen Richtungen von der Mitte aus nach außen erfolgen.
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Hierdurch wird der Druck auf die Plattierbleche so gesteuert, daß
die während des Walzvorganges zu verschweißenden Flächen dicht aufeinanderliegen.
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Die örtlichen Drücke können dabei 50 t und mehr erreichen.
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Die Druckstempel 11 können entsprechend der Abmessung der Plattierkombination
1, 2 in Längen-und Breitenrichtung in den Gehäusen 10 oder mit den Gehäusen 10 verschiebbar
sein, wobei die einzelnen Gehäuse auch mit Abstand zueinander angeordnet sein können.
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Der spezifische Flächendruck beträgt für austenitisch plattierte
Werkstoffe vorzugsweise bis zu etwa 18 bis 20 kp/cm2 (176 bis 196 N/cm2) und für
ferritisch plattierte Werkstoffe bis zu etwa 12 bis 15 kp/cm2 (117 bis 148 N/cm2).
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Die entsprechend den nachfolgenden Beispielen hergestellten und verarbeiteten
Plattierkombinationen führten zu einem guten Verbund der Plattierkombi-
nation mit
der Bramme; Risse in den Schweißnähten traten trotz der unterschiedlichen Werkstoffe
nicht auf.
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Walzschweißplattierung (Beispiele) Plattierkombination mit Plattierkombination
mit austenitischem Auflage- ferritischem Auflagewerkstoff werkstoff Werkstoff-Nr.
1.4301 Werkstoff-Nr. 1.4016 X5 CrNi 18/9 X8 Cr 17 Abmessungen Grundwerkstoff (RRSt
14) Werkstoff-Nr. 1.0338 130. 1300 - 7000 mm 130. 1300. 7000 mm Abmessungen Auflagewerkstoff
20. 1260 ~ 6920 mm 20 ~ 1260 ~ 6920 mm Erforderlicher Druck für das Zusammenpressen
der Plattierkombination etwa 30 t etwa 20 t (spez. Flächendruck (spez. Flächendruck
18,8 kp/cm2, 184,5 N/cm2) 12,5 kp/cm2, 122,8 N/cm2) Verwandter Schweißzusatzwerkstoff
für das Verschweißen von Grundmaterial mit den Auflagewerkstoffen Werkstoff-Nr.
1.4316 Werkstoff-Nr. 1.4316 X2CrNi 19/9 X2 CrNi 19/9 Schweißbedingungen Schutzgasschweißverfahren
Schutzgasschweiß-(MIG) verfahren (MIG) Warmwalzbedingungen Glühbedingungen für ferritisch
und austenitisch plattiertes Material Hubbalkenofen Hubbalkenofen Temp.: 13700C
Temp.: 13700C Glühzeit (Haltezeit): 120 min Glühzeit (Haltezeit): 120 min Stichplan
für ferritisch und austenitisch plattiertes Material Ausschalten des Vertikalzunderbrechers
(ohne Preßwasser)
| Vorgerüst 1: H0mm Hlmm AHmm |
| (ohne Preßwasser) 170 140 30 17,65 |
| Vorgerüst3: Hl mm H2mm #Hmm O/o |
| (ohne Stauchen) 140 100 40 29 |
| Vorgerüst 4: H2 mm H3 mm #H mm O/o ohne |
| (ohne Stauchen) 100 65 35 35 Preßwasser |
| Vorgerüst 6: H4mm H5mm #Hmm O/o |
| (ohne Stauchen) 65 40 25 38 |
Fertigstraße Gerüst Walzgeschwindigkeit Anstellung der Walzgerüste
(als) (mm) 1 1,17 28,25 2 1,88 17,55 3 2,91 10,95 4 3,96 8,75 5 5,32 6,63 6 6,56
5,88 7 7,44 5,85 Vorgegebene Enddicke des Warmbandes ist 5 mm.
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Fertigstraße: Walzendtemperatur = 860 bis 8800 C, Haspeltemperatur
= 610 bis 6300 C.