DE2702062C3 - Electromagnetic continuous casting mold for continuous and semi-continuous casting - Google Patents
Electromagnetic continuous casting mold for continuous and semi-continuous castingInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Stranggießkokille zum kontinuierlichen und halbkontinuierlichen Stranggießen von Rohren, enthaltend einen Induktor, durch dessen jlektromagnetisches Feld die Außenfläche eines Stranges geformt wird und der in einem Gehäuse befestigt ist, das mit Kühlmittel gefüllt ist und Öffnungen für die Zuführung des Kühlmittels auf die Außenfläche des Stranges aufweist sowie einen Schirm, welcher zwischen der Außenfläche des Stranges und der Innenfläche des Induktors angeordnet ist und zur Verteilung des elektromagnetischen Feldes des Induktors in Axialrichtung dient.The invention relates to an electromagnetic continuous casting mold for continuous and semicontinuous continuous casting of tubes containing an inductor whose electromagnetic field forms the outer surface of a strand and which is fixed in a housing which is filled with coolant and openings for the supply of the Has coolant on the outer surface of the strand and a screen, which between the outer surface of the strand and the inner surface of the inductor is arranged and for the distribution of the electromagnetic Field of the inductor is used in the axial direction.
Aus dem SU-Urheberschein 2 33 186 ist eine elektromagnetische Stranggießkokille dieser Art zum kontinuierlichen und halbkontinuierlichen Stranggießen von Strängen mit Vollquerschnitt bekannt.From the SU-Urheberschein 2 33 186 is an electromagnetic one Continuous casting mold of this type for the continuous and semi-continuous casting of Known strands with full cross-section.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Stranggießkokille zum kontinuierlichen und halbkontinuierlichen Stranggießen von Roftren anzugeben, die sowohl auf der Außenfläche des Stranges als auch auf der Innenfläche des Stranges eine glatte gute Oberflächenqualität zu erzielen gestattet.The invention is based on the object of an electromagnetic continuous casting mold for continuous and semi-continuous continuous casting of Roftren, both on the outer surface of the Strand as well as on the inner surface of the strand to achieve a smooth good surface quality.
Dies wird bei einer elektromagnetischen Stranggießkokille der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß erreicht durch einen Dorn-Induktor, der koaxial im llauptinduktor angeordnet ist, wobei der Hauptinduktor und der zusätzliche Induktor als cinwindige liulnkioren mit einem Verhältnis der Höhe des llmiptinduklors zur Höhe des Dorninduktors im licmch /wischen I und ! ausgeführt und in Reihe geschähet sind und wobei der Dorninduktor in einem mit Kühlmittel gefüllten Gehäuse angeordnet ist, das auf die Innenfläche des Rohrstranges gerichtete Kühlmittel-Öffnungen und einen konischen Abschnitt als Schirm aufweist, der zur Verteilung des äußeren elektromagnetischen Feldes des Dorninduktors in Axialrichtung dient.This is according to the invention in an electromagnetic continuous casting mold of the type mentioned at the beginning achieved by a mandrel inductor which is arranged coaxially in the main inductor, with the main inductor and the additional inductor as a cinwindige liulnkioren with a ratio of the height of the llmiptinduklors at the height of the mandrel inductor in licmch / wischen I and! executed and in series are geschähet and the mandrel inductor in one with coolant-filled housing is arranged, the directed onto the inner surface of the pipe string coolant openings and has a conical portion as a screen, which is used for the distribution of the external electromagnetic Field of the mandrel inductor is used in the axial direction.
Die einwindige Ausführung der beiden Induktoren und deren Reihenschaltung sowie die dadurch mögliche Feldanpassung entsprechend der gewünschten Dicke des Hohlstranges durch geeignete Wahl der Höhe des Dorninduktors gewährleisten die Ausbildung einer Strangkruste sowohl an der Außenfläche wie an der Innenfläche des Rohrstranges in der vom Stranggießen mit elektromagnetischen Stranggießkokillen bekannten Güte. Durch die einwindige Ausbildung der Induktoren fehlt nämlich eine Ablenkung des Stromflussea an den Verbindungsstellen der Windungen, welche eine unregelmäßige Verteilung der elektromagnetischen Felder hervorruft, die ihrerseits eine unregelmäßige Form der Rohrstränge verursacht. Die im angegebenen Maße kleinere Höhe des Dorninduktors gewährleistet bei der Reihenschaltung entsprechend der Dicke des zu gießenden Pohrstranges eine genaue Abstimmung der von den beiden Induktoren auf das flüssige Metall ausgeübten Kräfte, so daß bezüglich des metaliostatischen Druckes Gleichgewicht herrscht, wie im folgenden noch im einzelnen ausgeführt wird.The single-wind design of the two inductors and their series connection as well as the one made possible by this Field adjustment according to the desired thickness of the hollow strand by suitable choice of the height of the Mandrel inductors ensure the formation of a strand crust both on the outer surface as on the Inner surface of the pipe string in the one known from continuous casting with electromagnetic continuous casting molds Quality. Because of the single-turn design of the inductors, there is no deflection of the current flowa to the Junction points of the windings, which cause an irregular distribution of the electromagnetic fields which in turn causes an irregular shape of the pipe strings. The in the specified dimensions Smaller height of the mandrel inductor is guaranteed when connected in series according to the thickness of the to Pour strand casting a precise coordination of the two inductors on the liquid metal exerted forces, so that there is equilibrium with regard to the metaliostatic pressure, as follows will be explained in detail.
Die Außenfläche des Rohrstranges wird durch das innere elektromagnetische Feld des Hauptinduktors und die Innenfläche des Rohrstranges durch das äußere elektromagnetische Feld des Dorninduktors geformt. Bekanntlich ist bei demselben Strom das äußere elektromagnetische Feld eines Induktors immer schwächer als das innere Feld. So zeigen, z. B, Berechnungen und experimentelle Untersuchungen, daß bei der gleichen Anzahl der Windungen im Haupt- und im Dorninduktor sowie bei gleichem Strom die Spannung des inneren elektromagnetischen Feldes des Hauptindulktors etwa 2 mal größer als die des äußeren elektromagnetischen Feldes des Dorninduktors ist. Das bedeutet, daß der elektromagnetische Druck, dessen Größe dem Quadrat der Spannung des elektromagnetischen Feldes proportional ist und welcher auf die Außenfläche des zu gießenden Rohrstranges einwirkt, 4mal größer als der elektromagnetische Druck ist, welcher auf dessen Innenfläche eic-virkt. Die genannte Erscheinung ist unzulässig, da der hydrostatische Druck der Flüssigmetallsäule sowohl auf deren Außen- als auch auf deren Innenfläche gleich ist, und der elektromagnetische Druckunterschied würde dazu führen, daß das Flüssigmetall auf der Innenfläche des Rohrstranges durch das elektromagnetische Feld nicht gehalten wird. Somit würde der Hohlraum des Rohrstranges nicht geformt. Zur Erhöhung der Spannung des äußeren elektromagnetischen Feldes des Dorninduktors und folglich zur Sicherstellung gleicher Bedingungen zur Formung der Außen- und Innenfläche des Rohrstrangs ist der zusätzliche Induktor mit einer Höhe, die um 1,2 bis 3 mal kleiner als die Höhe des Hauptinduktors ist, ausgeführt.The outer surface of the tubing string is created by the internal electromagnetic field of the main inductor and the inner surface of the tubing string formed by the external electromagnetic field of the mandrel inductor. It is well known that the external electromagnetic field of an inductor is always weaker for the same current than the inner field. So show z. B, calculations and experimental investigations that with the same number of turns in the main and in the Mandrel inductor and, with the same current, the voltage of the internal electromagnetic field of the main inductor is about 2 times greater than that of the external electromagnetic field of the mandrel inductor. That means that the electromagnetic pressure, the size of which is the square of the voltage of the electromagnetic Field is proportional and which acts on the outer surface of the pipe string to be cast, 4 times greater than the electromagnetic pressure which eic-virkt on its inner surface. The said This phenomenon is impermissible because the hydrostatic pressure of the liquid metal column affects both its external and on their inner surface is the same, and the electromagnetic pressure difference would cause that Liquid metal on the inner surface of the pipe string is not held by the electromagnetic field. Thus, the cavity of the tubing string would not be formed. To increase the tension of the external electromagnetic field of the mandrel inductor and consequently to ensure the same conditions for Forming the outer and inner surfaces of the tubing string is the additional inductor with a height that is 1.2 up to 3 times smaller than the height of the main inductor.
Gleichzeitig ist es möglich, durch Änderung der Höhe des Dorninduktors die Spannung von dessen äußerem elektromagnetischem Feld entsprechend dem inneren elektromagnetischen Feld des Hauptinduktors stufenlos und im weiten Bereich zu variieren und dadurch Rohrstränge erforderlicher Abmessungen leicht herzustellen. Das genannte Verhältnis der Induktorhöhen ermöglicht das Gießen von Rohrsträngen mit einem Verhältnis des Außen- und des Innendurchmessers, das im Bereich von 1,1 bis IO liegt. Außerdem wird durch die Reihenschaltung des Haupt- und des Dorninduktors die Konstruktion der elektromagnetischen Stranggießkokille vereinfacht.At the same time, by changing the height of the mandrel inductor, it is possible to reduce the voltage from its exterior electromagnetic field according to the internal electromagnetic field of the main inductor continuously and to vary in a wide range and thereby easily produce pipe strings of the required dimensions. The mentioned ratio of the inductor heights enables the casting of pipe strings with one Ratio of the outside and inside diameter, which is in the range from 1.1 to IO. In addition, the Series connection of the main and mandrel inductors is the construction of the electromagnetic continuous casting mold simplified.
Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfin-Further goals and advantages of the present invention
dung werden aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung ersichtlich; es zeigt application can be seen from the description of an exemplary embodiment with reference to the drawing; it shows
Fig. I eine erfindungsgemäße elektromagnetische Stranggießkokille zum kontinuierlichen und halbkontinuierlichen Stranggießen im Längsschnitt,Fig. I an electromagnetic continuous casting mold according to the invention for continuous and semi-continuous Continuous casting in longitudinal section,
F i g, 2 dieselbe in DraufsichtF i g, 2 the same in plan view
Die elektromagnetische Stranggießkokille zum kontinuierlichen und halbkontinuierlichen Stranggießen enthält ein zylindrisches Gehäuse 1 (F i g. 1), welches aus Kunststoff gefertigt und mittels Stützen 2 auf einer Grundplatte 3 montiert ist In einer Ringaussparung in der Innenwandung des Gehäuses 1 ist ein einwindiger Haupiinduktor 4 angeordnet, welcher aus einer hohlen Kupferschiene von rechteckigem Querschnitt in Form eines nicht geschlossenen Ringes gestaltet ist Der Hauptinduktor 4 ist zum Formen der Außenfläche 5 des Rohrstanges 6 durch sein inneres elektromagnetisches Feld vorgesehen, welche mit der Form des Hauptinduktors 4 übereinstimmtThe electromagnetic continuous casting mold for continuous and semi-continuous casting contains a cylindrical housing 1 (Fig. 1), which is made of plastic and by means of supports 2 on a Base plate 3 is mounted In an annular recess in the inner wall of the housing 1 is a single-wind Main inductor 4 arranged, which consists of a hollow The copper bar is designed with a rectangular cross-section in the form of a non-closed ring Main inductor 4 is for shaping the outer surface 5 of the tubular rod 6 by its internal electromagnetic Field provided, which corresponds to the shape of the main inductor 4
In der Wandung des Gehäuses 1 sind Ringnuten 7, 8 eingearbeitet, welche durch Drosselkanäle 9 miteinander verbunden sind. Ringnuten 7, 3 sind mit einem Deckel 10 von unten verschlossen und bilden zusammen mit diesem geschlossene Ringkanäle für den Kühlmittelumlauf. Zum Einleiten des Kühlmittels ins Gehäuse 1 ist ein Stutzen Il vorgesehen, welcher mit der Ringnut 7 verbunden istIn the wall of the housing 1, annular grooves 7, 8 are incorporated, which are connected by throttle channels 9 are connected. Annular grooves 7, 3 are closed with a cover 10 from below and form together with this closed ring channels for the coolant circulation. For introducing the coolant into the housing 1 is a connecting piece II is provided which is connected to the annular groove 7
In der Innenwandung des Gehäuses 1 sind auf deren Umfang Öffnungen 12 für die Zuführung von Kühlmittel, z. B. Wasser, auf die Außenfläche 5 des Rohrstanges 6 ausgebildetIn the inner wall of the housing 1 are openings 12 for the supply of coolant, z. B. water, formed on the outer surface 5 of the pipe rod 6
Im zentralen Teil des Gehäuses 1 ist koaxial dazu ein Gehäuse 13 zylindrischer Form senkrecht angeordnet, in dessen Mittelteil ein konischer Abschnitt 14 ausgebildet ist. Das Oberteil 15 des Gehäuses 13 ist aus einem Dielektrikum, z. B. aus Kunststoff, und dessen Unterteil 16 aus einem unmagnetischen Metall, z. B. aus rostfreiem Stahl, hergestellt.In the central part of the housing 1 is a coaxial therewith Housing 13 of cylindrical shape arranged vertically, in its central part a conical section 14 is trained. The upper part 15 of the housing 13 is made of a dielectric, e.g. B. made of plastic, and its Lower part 16 made of a non-magnetic metal, e.g. B. made of stainless steel.
Im Hohlraum des Unterteils 16 des Gehäuses 13 ist koaxial mit dem Hauptinduktor 4 ein einwindiger Dorninduktor 17 angeordnet, welcher aus einer Massivkupferschiene von rechteckigem Querschnitt in Form eines nicht geschlossenen Ringes gestaltet ist. Der Dorninduktor 17 ist zum Formen der Innenfläche 18 des Stranges 6 durch sein äußeres elektromagnetisches Feld vorgesehen, welche mit der Form des Dorninduktors 17 übereinstimmt. Die Höhe des Doi-ninduktors 17 ist 1,7 mal geringer als die des Hauptinduktors 4. Die Induktoren 4 und 17 sind durch eine Brücke 19 in Reihe geschaltet. Der Teil 20 der Brücke 19, welcher an den Induktor 4 angeschloisen ist und außerhalb des Gehäuses 13 liegt, ist zum Umlauf des Kühlmittels, z. B. von Wasser, als Hohltcil mit rechteckigem Profil ausgeführt Der andere Teil 21 der Brücke 19, welcher an den Dorninduktor 17 angeschlossen ist und innerhalb des Gehäuses 13 liegt, ist als Massivkupferschiene mit rechteckigem Profil ausgeführt.In the cavity of the lower part 16 of the housing 13, a single-winded inductor is coaxial with the main inductor 4 Mandrel inductor 17 is arranged, which consists of a solid copper bar of rectangular cross-section in Is designed in the form of a non-closed ring. The mandrel inductor 17 is used to shape the inner surface 18 of the Strand 6 is provided by its external electromagnetic field, which corresponds to the shape of the mandrel inductor 17 matches. The height of the Doi-ninduktors 17 is 1.7 times less than that of the main inductor 4. The inductors 4 and 17 are connected in series by a bridge 19 switched. The part 20 of the bridge 19, which is connected to the inductor 4 and outside of the Housing 13 is, is to circulate the coolant, for. B. of water, as a hollow piece with a rectangular profile The other part 21 of the bridge 19, which is connected to the mandrel inductor 17 and within of the housing 13 is designed as a solid copper bar with a rectangular profile.
An den Dorninduktor 17 ist eine Stromleiterschiene 22 angeschlossen. Deren einer Teil 23 (F i g. 2), welcher im Gehäuse 13 liegt, ist als Massivkupferschiene mit rechteckigem Profil ausgeführt. Der andere Teil 24 der Schiene 22, welcher außerhalb des Gehäuses 13 liegt, ist zum Umlauf des Kühlmittels, z. B. Wasser, als hohle Kupferschiene mit rechteckigem Profil ausgeführtA conductor rail 22 is connected to the mandrel inductor 17. One part 23 (Fig. 2), which is in the housing 13, is designed as a solid copper bar with a rectangular profile. The other part 24 of the Rail 22, which lies outside the housing 13, is used to circulate the coolant, e.g. B. water, as hollow Copper bar with a rectangular profile
An den Hauptinduktor 4 ist eine Stromleiterschiene 25 angeschlossen, welche ebenfalls als hohle Kupferschiene mit rechteckigem Profil gefertigt ist.A conductor bar 25 is connected to the main inductor 4, which is also a hollow copper bar is made with a rectangular profile.
In der obere') StirsjvanH des Gehäuses 13 sind Öffnungen (Fig. 1) ausgebildet, welche mit einem Stutzen 27 in Verbindung stehen und zum Einleiten des Kühlmittels, z. B. Wasser, in den Hohlraum ties Gehäuses 13 dienen. In den Seitenwandungen des ϊ Unterteils des Gehäuses 13 sind Kühlmittel Öffnungen 28 zum Einleiten und Verteilen von Wasser über die Innenfläche 18des Rohrstranges 6 ausgebildet.In the upper ') StirsjvanH of the housing 13 are Openings (Fig. 1) formed which are connected to a nozzle 27 and to initiate the Coolant, e.g. B. water, in the cavity ties housing 13 are used. In the side walls of the ϊ Lower part of the housing 13 are openings 28 for introducing and distributing water over the coolant Inner surface 18 of the tubing string 6 is formed.
Zur Verteilung des inneren elektromagnetischen Feldes des Hauptinduktors 4 in Axialrichtung istTo distribute the internal electromagnetic field of the main inductor 4 in the axial direction
ίο zwischen der Außenfläche 5 des Rohrstranges 6 und der Innenfläche des Hauptinduktors 4 ein Schirm 29 angeordnet. Der Schirm 29 ist aus einem unmagnetischen Metall, z. B. aus rostfreiem Stahl, hergestellt. Er weist einen Längsschnitt auf, -velcher eine Spannungs-ίο between the outer surface 5 of the pipe string 6 and the A screen 29 is arranged on the inner surface of the main inductor 4. The screen 29 is made of a non-magnetic Metal, e.g. B. made of stainless steel. It has a longitudinal section, -velcher a tension
ir) abnähme des inneren elektromagnetischen Feldes des Hauptinduktors 4 im oberen Teil des Schirmes 29 sichert Im Schirm 29 ;st ein Hohlraum 30 zum Wasserdurchlauf vorgesehen. Der Schirm 29 ist am Gehäuse 1 mittels einstellbarer Stützen 31 befestigt.i r ) decrease the internal electromagnetic field of the main inductor 4 in the upper part of the screen 29 secures in the screen 29 ; A cavity 30 is provided for the water to flow through. The screen 29 is attached to the housing 1 by means of adjustable supports 31.
jo welche dessen vertikale Verstellung entlang des Rohrstranges 6 ermöglichen.jo which its vertical adjustment along the Enable pipe string 6.
Als Schirm zur Verteilung des äußren elektromagnetischen Feldes des Dorninduktors 17 in Axialrichtung dient der konische Abschnitt 14 des Gehäuses 13.As a screen for the distribution of the external electromagnetic The conical section 14 of the housing 13 is used for the field of the mandrel inductor 17 in the axial direction.
2) Zur Durchführung des Gießvorganges wird i.uf dem Tisch einer Gießanlage (in Fig. nicht gezeigt) ein Untersatz 32 aufgestellt, welcher der Form des Rohrstranges 6 entspricht2) To carry out the casting process, i.uf the Table of a casting plant (not shown in Fig.) A base 32 set up, which the shape of the Pipe string 6 corresponds
Die elektromagnetische Stranggießkokille zum konti-The electromagnetic continuous casting mold for continuous
m nuierlichen und halbkontinuierlichen Stranggießen funktioniert folgendermaßen. m continuous and semi-continuous casting works as follows.
Vor Beginn des Gießvorganges wird in den Hohlraum, welcher durcli die Induktoren 4 und 17 gebildet wird, der Untersatz 32 eingeführt Durch die inBefore the start of the casting process, the cavity through which the inductors 4 and 17 is formed, the pedestal 32 is inserted through the in
r> Reihe geschalteten Induktoren 4 und 17 wird elektrischer Strom durchgeleitet. Dann wird auf die äußere und die innere Oberfläche des Untersatzes 32 aus den Gehäusen 1 und 13 durch die Öffnungen 12 und 28 Wasser zugeführt und auf die obere Stirnfläche des unbeweglichen Untersatzes 32 Flüssigmetall aufgegeben. When inductors 4 and 17 are connected in series, electrical current is passed through. Then on the outer and the inner surface of pedestal 32 from housings 1 and 13 through openings 12 and 28 Water supplied and placed on the upper face of the immovable base 32 liquid metal.
Das innere elektromagnetische Feld des Hauptinduktors 4 und das äußere elektromagnetische Feld des Hauplinduktors 17 erzeugen im Flüssigmetall Foucault-Wirbelströme. Durch das Zusammenwirken der Wirbelströme mit den entsprechenden elektromagnetischen Feldern der Induktoren 4 und 17 entstehen im Flüssigmetall elektromagnetische Kräfte, durch welche die Außenfläche 5 und die innenfläche 18 desThe internal electromagnetic field of the main inductor 4 and the external electromagnetic field of the The main inductor 17 generates Foucault eddy currents in the liquid metal. Through the interaction of the eddy currents with the corresponding electromagnetic fields of the inductors 4 and 17 arise in Liquid metal electromagnetic forces through which the outer surface 5 and the inner surface 18 of the
V) Rohrstranges 6 geformt werden. V) pipe string 6 are formed.
Die 1,7 mal kleinere Höhe des Dorninduktors 17 als die des Hauptinctaktors 4 gewährleistet dabei den Ausgleich der Spannungen von deren elektromagnetischen Feldern, durch welche die Außenfläche 5 und die innenfläche 18 des Stranges 6 geformt werden. Zur gleichen Zeit wird durch den Einsatz der einwindigen Induktoren 4 und 17 in der erfindungsgemäUen Kokille die Ablenkung des Stromflusses beseitigt, welche zu ungleichmäßiger Verteilung des äußeren elektromagnc-The 1.7 times smaller height of the mandrel inductor 17 than that of the Hauptinctaktors 4 ensures the Compensation of the voltages of their electromagnetic fields through which the outer surface 5 and the inner surface 18 of the strand 6 are formed. At the same time, through the use of the single wind Inductors 4 and 17 in the mold according to the invention the deflection of the current flow is eliminated, which leads to uneven distribution of the external electromagnetic
« tischen Feldes des Dorninduktors 17 auf dessen Außenumfang sowie des inneren elektromagnefischen Feldes des Hauptinduktors 4 auf dessen Innenumfang führt. Dies gestattet es, die Oberfläch'inqualität des Rohrstranges 6 zu verbessern.«Table field of the mandrel inductor 17 on its outer circumference and the inner electromagnetic fish Field of the main inductor 4 leads to its inner circumference. This allows the surface quality of the Pipe string 6 to improve.
Nach Erreichen der vorgegebenen Höhe durch die Flüssigmetallsäule, welche durch die elektromagnetischen Felder der Induktoren 4 und 17 zum Rohrstrang 6 geformt ist, beginnt der Untersatz 32, nach unten zuAfter reaching the specified height through the liquid metal column, which is triggered by the electromagnetic Fields of the inductors 4 and 17 is formed into the pipe string 6, the base 32 begins to downward
gehen. Das Kühlmittel, beispielsweise Wasser, welches aus den Gehäusen I, 13 durch die Öffnungen 12, 28 auf die Außenfläche 5 und die Innenfläche 18 des Rohrstranges 6 zugeführt wird, gewährleistet dessen Krslarren.walk. The coolant, for example water, which comes from the housings I, 13 through the openings 12, 28 the outer surface 5 and the inner surface 18 of the Pipe string 6 is fed, ensures its Krslarren.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE19772702062 DE2702062C3 (en) | 1977-01-19 | 1977-01-19 | Electromagnetic continuous casting mold for continuous and semi-continuous casting |
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Families Citing this family (1)
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| DE3427940C2 (en) * | 1984-07-28 | 1995-01-19 | Friedhelm Prof Dr Ing Kahn | Methods and devices for controlling the filling of spaces by metal melting with the aid of electromagnetic fields |
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1977
- 1977-01-19 DE DE19772702062 patent/DE2702062C3/en not_active Expired
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