DE2825035A1 - Giesskokille mit einer elektromagnetischen einrichtung zum stranggiessen von brammen - Google Patents
Giesskokille mit einer elektromagnetischen einrichtung zum stranggiessen von brammenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gießkokille mit einer
elektromagnetischen Einrichtung zum Stranggießen von Brammen, mit zwei großen und zwei kleinen vertikalen rechtwinkeligen
Wänden, die so angeordnet sind, daß sie zwischen sich einen Durchgang bilden, der einen rechtwinkeligen langgestreckten Teil
für das Gießen einer Bramme aufweist, wobei ein Kühlwasserbehälter
jeder der beiden großen Wände zugeordnet ist, die zu den zugeordneten Behältern gehören, wobei jeder Kühlwasserbehälter
eine vertikale rechtwinkelige Wand enthält, die parallel zu der großen zugeordneten" Wand ist und die von der letzteren durch
Querstreben in der Form von kleinen Stäben auf Abstand gehalten wird, wobei diese Stäbe gemäß einer Matrixanordnung in Reihen
und Spalten angeordnet sind, und bei der eine elektromagnetische Einrichtung in jedem Kühlwasserbehälter angeordnet ist und einen
magnetischen Kreis mit Induktionsspulen bildet, die zur Erzeugung eines magnetischen Flußfeldes verbunden sind.
Die zunehmende Entwicklung des Stranggießens und der Erfolg des elektromagnetischen ümrührens führte zu einer engen Kopplung
dieser beiden Prozesse von der Einführung des flüssigen Metalls in der Gußform der Gießkokille an.
Die Inbewegungssetzung des Metalls seit seiner Einführung in die Gießkokille ermöglicht dank einer vernünftig gewählten
Konvektion, von der beginnenden Verfestigungszone an, die Verunreinigungen, die in dem flüssigen Metall in Suspension
sind, zu entfernen und sie in der Form von Schlacke an der Oberfläche des Bades zurückzugewinnen.
Das elektromagnetische Umrühren in der Gießkokille wurde schon mit Erfolg bei Gießkokillen für das Stranggießen von Knüppeln,
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durch die Eingliederung eines gewundenen um das Gießrohr herum
angeordneten Drehfeldindüktors in dem Kühlwasserbehälter gelöst.
Bei Gießkokillen zum Stranggießen von Brammen ist das Problem deshalb sehr viel schwieriger, weil der Gießschacht aus einem
Zusammenbau von vier rechteckigen vertikalen Wänden besteht, die den Kühlbehältern angehören, die getrennt, geschlossen
und ohne Verbindung untereinander sind, nämlich aus zwei großen Behältern, die in Kontakt mit den großen Flächen der
Bramme stehen und zwei kleinen Behältern, die senkrecht zu den ersteren in Kontakt mit den kleinen Flächen der Bramme angeordnet
sind.
In der Praxis bieten allein die beiden großen Behälter ein nützliches
Volumen, das ausreicht um darin eine elektromagnetische Einrichtung, nämlich einen Induktor an jeder großen Fläche der
Gießkokille, anzuordnen.,
Tatsächlich ist die technische Konzeption einer Gießkokille, die mit einer elektromagnetischen Einrichtung zum Stranggießen von
Brammen ausgerüstet ist, noch nicht endgültig, weil infolge der Anwesenheit von Querstreben oder anderen Wandversteifungen
oder wegen der Aufrechterhaltung der großen vertikalen Innen- und Außenwände der großen Kühlbehälter der zum Anbringen der
Einrichtung verfügbare Platz vermindert ist.
In der am 17. September 1975 hinterlegten und unter der Nummer
2,324,395 veröffentlichten französischen Patentanmeldung 75.28439 wurde eine Gießkokille vom oben angeführten Typ vorgeschlagen,
in der die Querstreben in der Form von kleinen Stäben (Figuren 5 und 6 dieser früheren Patentanmeldung) sowohl
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—β—
als Kandversteifungsstücke der Struktur als auch als Polstücke für den magnetischen Induktionskreis dienen.
Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß massive Pole erforderlich sind, die notwendigerweise den Wert der Induktion und ·
folglich die Wirksamkeit des Umrührens begrenzen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, diesem Nachteil abzuhelfen, indem sie eine elektromagnetische Einrichtung
einer neuartigen Konzeption schafft, die geeignet ist, in bestehenden Gießkokillen angeordnet zu werden, die von dem
Typ sind, bei den die großen Innen- und Außenwände der Kühlbehälter
durch Querstreben in der Form von kleinen gemäß einer Matrixanordnung angeordneten Stäben auf Abstand gehalten
werden und die geeignet ist ein sehr wirkungsvolles Umrühren zu bewirken.
Diese Aufgabe wird durch eine wie eingangs bereits erwähnte Gießkokille gelöst, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet
ist, daß der magnetische Kreis in an sich bekannter Weise die Form eines Kamms mit Nuten aufweist, die zu einer der beiden
Hauptrichtungen der großen Wände parallel sind, daß der magnetische Kreis senkrecht zu den fluten in magnetische Teilkreise
unterteilt ist, die auch die Form eines Kamms aufweisen, daß jede Induktionsspule in an sich bekannter Weise zwei
parallele Bündel von aktiven geradlinigen Leitern aufweist, die in den Nuten des magnetischen Kreises angeordnet sind, und
daß die magnetischen Teilkreise und die aktiven, geradlinigen Leiterbündel der Induktionsspulen ein quadratisches regelmäßiges
Muster bilden, das von den Reihen und den Spalten der Matrixanordnung der Querstreben durchsetzt ist.
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Dank einer solchen Anordnung/ gemäß der die magnetischen Teilkreise
vertikal oder horizontal angeordnet sind und gemäß der die aktiven geradlinigen Leiterbündel der Induktionsspulen in
entsprechender Weise horizontal oder vertikal angeordnet sind, ist es möglich, ein magnetisches Flußfeld zu erhalten, das
vertikal oder horizontal ist.
Es sind bereits Gießkokillen zum Stranggießen von Brammen bekannt,·
die pro Kühlbehälter ein oder mehrere elektromagnetische Einrichtungen enthalten, wobei jede Einrichtung einen magnetischen
Kreis in Kammform mit Nuten, die zu einer der beiden Hauptrichtungen der großen Wände des Kühlbehälters parallel
sind, aufweist und wobei jede Spule zwei aktive geradlinige Leiterbündel aufweist, die in den Nuten der magnetischen Kreise
angeordnet sind (siehe z.B. die oben angeführte französische Patentanmeldung 23 24 395, Figuren 2 und 3 oder die französische
Patentanmeldung, die unter der Nummer 23 24 397 {Figur 2) veröffentlicht
ist). Die Pole oder Polstücke der in diesen beiden früheren französischen Patentanmeldungen beschriebenen
magnetischen Kreise, dienen auch als Wandversteifungsstücke zwischen den großen vertikalen Wänden der Kühlbehälter. Solche
magnetischen Kreise können nicht in den Kühlbehältern der bestehenden Gießkokillen vom Typ, bei dem die besagten Wandversteifungsstücke
durch eine Matrixanordnung von Querstreben in der Form von kleinen Stäben gebildet sind, angeordnet werden.
Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung
beschrieben.
Die Figur 1 zeigt in einer schematischen Weise eine Gießkokille in perspektivischer Darstellung.
Die Figur 2 zeigt einen vertikalen Schnitt einer der großen
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Kühlbehälter der Gießkokille nach der Figur 1. Dabei verläuft
der Schnitt entlang der Linien II-II der Figur 3, die eine
erste mögliche Anordnung der Einrichtung in dem Kühlbehälter zur Erzeugung eines vertikalen Flußfeldes zeigt.
Die Figur 3 zeigt einen vertikalen Schnitt entlang der Linien III-III der Figur 2.
Die Figur 4 zeigt eine perspektivische Darstellung einer der magnetischen Teilkreise, die den in den Figuren 2 und 3 dargestellten
magnetischen Kreis der Einrichtung bilden.
Die Figur 5 ist eine Teilansicht im Schnitt mit vergrößertem Maßstab und zeigt ein Bündel von Leitern einer Spule in einer
Nut des magnetischen Kreises.
Die Figur 6 ist eine Teilansicht im Schnitt mit einem vergrößerten
Maßstab und zeigt eine Einzelheit der Figur 3.
Die Figur 7 ist eine der Figur 2 ähnliche Darstellung und * " "·.
zeigt eine zweite mögliche Ausführungsform der elektromagnetischen
Einrichtung zur Erzeugung eines horizontalen Flußfeldes.
Die in der Figur 1 dargestellte Gießkokille enthält zwei große VJasserkühlbehälter 1 und zwei kleine Wasserkühlbehälter 2, die
durch nicht dargestellte, bekannte Mittel miteinander verbunden sind. Der Gießraum der Bramme ist in dem Hohlraum 3 gelagert,
der durch die beiden großen Innenwände 4 der großen Behälter 1 und durch die beiden Innenwände 5 der kleinen Behälter
3 begrenzt wird. Diese Innenwände 4 und 5 bestehen aus einem unmagnetischen und gut die Wärme leitenden Metall, vor-
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zugsweise aus einer Kupferlegierung, während die anderen Wände der Behälter 1 und 2 aus Stahl bestehen können.
Die großen Behälter 1, die den großen Flächen der Bramne entsprechen,
sind sehr viel dicker als die kleinen Behälter 2, so daß in jedem der großen Behälter 1 eine Einrichtung untergebracht
werden kann. Im einfachsten Fall können die kleinen Behälter 2 aus einfachen dicken Platten bestehen, in denen Innenkanäle
zur Kühlwasserzirkulation vorgesehen sind.
Aufgrund der großen Oberfläche der großen Innenwände und des großen Kühlwasserdrucks (etwa 10 bar) ist es erforderlich
Wandversteifungsötücke so vorzusehen, daß ein im wesentlichen konstanter Abstand zwischen den Innenwänden 4 und den dazu
parallelen Außenwänden 6 der großen Behälter 1 aufrechterhalten wird. Dabei können die Wände in bekannter Weise verstärkt
sein um gegenüber Druckauswirkungen resistent zu sein.
In der Mehrzahl der bestehenden Gießkokillen sind diese Wandversteifungsstücke
aus Querstreben 7, die die Form von hohlen kleinen Stäben aufweisen^und aus Zugstangen 8 gebildet, die in
den Bohrungen der Querstreben 7 verlaufen und die in mit Innengewinden versehenen Löchern 9 der großen Innenwand 4 verschraubt
sind, wie dies in der Figur 6 dargestellt ist. Der Kopf 10 der Zugstangen 8 stützt sich gegen die externe Seite
der Wand 6 und ist von außen in der Weise zugänglich um die Festspannung an der gewollten Seite zu ermöglichen.
Wie in der Figur 2 dargestellt, sind die Querstreben 7 und die zugeordneten Zugstangen 8 in Reihen und in Spalten gemäß einer
Matrixanordnung angeordnet.
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Aus der Figur 3 ersieht man die große Innenwand 4 und die
große Außenwand 6 des Behälters 1, sowie die Zugstanqen 8, die.die Nuten der Querstreben 7 durchlaufen. Die Querstreben
können aus unabhängigen Stäben gebildet sein oder aus einer"
einzigen Stück mit der Wand 6 geformt sein. Die Wand 4 zeigt auf ihrer nach dem Inneren des Behälters 1 gerichteten Seite
vertikale Rippen 11, die sich praktisch über die ganze Höhe
der Wand 4 erstrecken. Unter der Wirkung der Zugstangen 8 stützt sich die Platte 4 über die Spitzen ihrer Rippen 11 gegen
die Enden der Querstreben 7« Die Rippen 11 bilden unter sich, mit der Wand 4 und der Gegenplatte 12, Zirkulationskanäle 13
für die durch die Wand 4 erzwungene Kühlung. Die Gegenplatte besteht aus einem unmagnetischen Material, beispielsweise aus
Kupfer oder einer Kupferverbindung. Wie in der Figur 3 dargestellt,
erstreckt sich die Gegenplatte 12 senkrecht von der unteren Reihe bis zur oberen Reihe der Querstreben 7. Sie kann
sich aber über die gesamte Höhe des Behälters 1 erstrecken, unter der Bedingung, daß in den unteren und oberen Teilen der
Gegenplatte Eintrittsöffnungen und Austrittsöffnungen für das in den Kanälen 13 zirkulierende Wasser vorgesehen sind.
In den Kühlgehäusen, die wie oben beschrieben aufgebaut sind, ist es aufgrund der Anwesenheit der Querstreben 7 schwierig
zwischen der Außenwand 6 und der Gegenplatte 12 eine elektromagnetische Einrichtung anzuordnen, die ein magnetisches Feld
erzeugen kann, das intensiv genug ist um eine wirkungsvolle Mischung des flüssigen Metalls zu gewährleisten, das in die
Eingießkokille eingegossen ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses Problem durch die Verwendung eines magnetischen Kreises 14 gelöst, der in an sich
bekannter Weise die Form eines Kamms aufweist und der in
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magnetische Teilkreise 14a bis 14k unterteilt ist, die ebenfalls
die Form eines Kamms aufweisen. Wie dies die Figur 4 zeigt'/ kann jeder magnetische Teilkreis 14a bis 14k vorteilhafterweise
aus einem Paket aus zusammengefügten und verleimten magnetischen Blechen bestehen, die Nuten 15 und Pole 16
aufweisen. Die Bleckpakte haben eineDicke d, die dem Zwischenraum d
zwischen zwei benachbarten Spalten (Figur 2) oder zwei benachbarten Reihen (Figur 7) von Querstreben 7 entspricht.
In den Figuren 2 und 3 ist jeder magnetische Teilkreis 14a bis 14k vertikal zwischen zwei benachbarten Spalten angeordnet
urd ihre Nuten sind, nachdem die verschiedenen magnetischen Teilkreise
einmal eingebaut sind, in den Räumen zwischen den Zeilen der Querstreben 7 ausgerichtet. Die aktiven geradlinigen Leiterbündel
17a, 17b und 18a, 18b von zwei Induktionsspulen 17 und
18, die in bekannter Weise eine im wesentlichen rechtwinkelige Form aufweisen, sind horizontal in den zwischen den Zeilen der
Querstreben ausgerichteten Nuten angeordnet. Die Köpfe 17c und 18c der Spulen 17 und 18 Überragen die äußeren magnetischen
Teilkreise 14a und 14k und sind in geeigneter Weise gewölbt um sich überlappen zu können. Die Spulen 17 und 18 sind mit
einer zweiphasigen Wechselstromquelle (nicht dargestellt) verbunden um mit der in der Figur 2 dargestellten Vorrichtung ein
vertikales Flußfeld zu erzeugen.
Wie dies genauer aus der Figur 2 ersichtlich ist, sind die unteren und oberen Reihen der Querstreben 7 aus einem einzigen
Stück mit unteren und oberen Trennwänden 19 und 20 gebildet, die sich über die ganze Länge des Behälters 1 erstrecken um
zwei untere und obere Wasserbehälter 21 und 22 bzw. für den Einlaß und Auslaß des Kühlwassers abzugrenzen. Die öffnungen
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23 und 24, die die Trennwände 22 und 23 durchsetzen, ermöglichen es, daß Kühlwasser von dem Behälter 21 in den für die
elektromagnetische Einrichtung vorgesehenen Raum 25 gelangt und daß das Wasser aus dem Raum 25 in den Behälter 22 strömt.
Es ist erforderlich, daß eine Wasserdurchflußmenge, die 50 bis 100 mal größer ist als die den Raum 25 durchsetzende Durchflußmenge,
die Kanäle 13 entlang der Innenwand 4 durchsetzt, die mit dem erstarrenden Metall in Kontakt ist. Der Wasserbehälter
21 wird mit Wasser über eine Leitung 26 versorgt, während das Kühlwasser nach dem Durchlauf durch den Raum 25
und die Kanäle 13 dem Wasserbehälter 22 über eine Leitung 27 entnommen wird.
Wie dies in der Figur 5 dargestellt ist, können die Nuten 15 des magnetischen Kreises vorteilhafterweise in ihren seitlichen
Flächen Aussparungen 28 aufweisen um die Oberfläche der isolierten Bündel der Leiter, die mit Wasser des Kühlwassers in
Kontakt steht, zu vergrößern, wie dies z.B. für das Bündel der Leiter 17a gezeigt ist.
Aus der Figur 5 ersieht man weiterhin, daß jedes Leiterbündel, z.B. das Bündel 17a, in den Nuten 15 der magnetischen Teilkreise
mit Keilen 29 schwalbenschwanzförmig von dem Rand der Nut her und an dem Boden der Nuten 15 durch Keile 30, die eine
Aussparung 31 aufweisen, die den Bündeln 17a gegenüberliegt und den Kühlwasserdurchfluß ermöglicht, verkeilt ist. Wie in
der Figur 6 dargestellt, sind außerdem Aussparungen 32 in den Querstreben 7 in der Nähe der Bündel der Leiter der Spulen vorgesehen
um den Durchfluß des Kühlwassers zwischen den Leiterbündeln und den Querstreben 7 zu verbessern.
In der Figur 7 ist eine andere Vorrichtung eines magnetischen
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Kreises 14 und von Spulen 17 und 18 dargestellt, die die Erzeugung
ehes horizontalen magnetischen Flußfeldes ermöglicht.
In diesem Fall ist der magnetische Kreis 14 in zwei Teilkreise 14a und 14b unterteilt, die auch eine Kammform aufweisen aber
langer sind und eine größere Anzahl von Polen aufi/aisen als
die der Figur 2. Jeder Teilkreis 14a, 14b ist horizontal zwischen zwei benachbarten Reihen von Querstreben 7 angeordnet
und ihre Nuten sind, nachdem die beiden Teilkreise einmal eingebaut sind, in den zwischen den Spalten der Querstreben enthaltenen
Räumen ausgerichtet. Die beiden Spulen 17 und 18 sind jede in drei Teilspulen unterteilt, deren aktive geradlinige
Leiter senkrecht in den ausgerichteten Nuten zwischen den Spalten der Querstreben 7 angeordnet sind. Die Köpfe der Spulen
17 und 18, die derart gewölbt sind, daß sie überlappen können,
sind in den zwischen den äußeren Paaren von oberen und unteren, benachbarten Reihen von Querstreben 7 enthaltenen Räumen angeordnet.
Die Spulen 17 und 18 sind mit einer zweiphasigen Wechsel stromquelle (nicht dargestellt) verbunden.
Mit einer größeren Anzahl von Reihen oder von Spalten von Querstreben
kann eine größere Anzahl von Spulen vorgesehen sein und diese letzteren können mit einer mehrphasigen, z.B.
mit einer dreiphasigen Stromquelle, verbunden sein.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt. Vielmehr kann sie auf zahlreiche Varianten angewendet werden, ohne daß dabei der Rahmen der
Erfindung verlassen wird.
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Claims (1)
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12, rue Portalis, PARIS, FrankreichGießkokille mit einer elektromagnetischen Einrichtung 2um Stranggießen von BrammenPatentansprüche. Gießkokille mit einer elektromagnetischen Einrichtung zum Stranggießen von Brammen, mit zwei großen und zwei kleinen vertikalen rechtwinkeligen Wänden, die so angeordnet sind, daß sie zwischen sich einen Durchgang bilden, der einen rechtwinkeligen langgestreckten Teil für das Gießen einer Bramme aufweist, wobei ein Kühlwasserbehälter jeder der beiden großen Wände zugeordnet ist, die zu den zugeordneten Behältern gehören, wobei jeder Kühlwasserbehälter eine vertikale rechtwinkelige Wand enthält, die parallel zu der großen zuge-'. - . ORIGINAL INSPECTED80985 0/1035POSTSCHECK MÜNCHEN' NR. «814» 800 < BANKKONTO HYFOBANK MCncHBN (BLZ 70030040) KTO. «0802378 78282bO35ordneten Wand ist und die von der letzteren durch Querstreben in der Form von kleinen Stäben auf Abstand gehalten wird, wobei diese Stäbe gemäß einer Matrixanordnung in Reihen und Spalten angeordnet sind, und bei der eire elektromagnetische Einrichtung · in jeden Kühlwasserbehälter angeordnet ist und einen magnetischen Kreis mit Induktionsspulen bildet, die zur Erzeugung eines magnetischen Flußfeldes verbunden sind, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der magnetische Kreis in an sich bekannter Weise die Form eines Kamms mit Nuten (15) aufweist, die zu einer der beiden Hauptrichtungen der großen Wände (4) parallel sind, daß der magnetische Kreis senkrecht zu den Nuten (15) in magnetische Teilkreise (14a bis 14k) unterteilt ist, die auch die Form eines Kamms aufweisen, daß jede Induktionsspule (17, 18) in an sich bekannter Weise zwei parallele Bündel (17a, 17b, 18a, 18b) von aktiven geradlinigen Leitern aufweist, die in den Nuten (15) des magnetischen Kreises angeordnet sind, und daß die magnetischen Teilkreise (14a.bis 14k) und die aktiven geradlinigen Leiterbündel (17a, 17b; 18a, 18b) der Induktionsspulen (17, 1S) ein quadratisches regelmäßiges Muster bilden, das von den Reihen undden Spalten der Matrixanordnung der Querstreben (7) durchsetzt ist.Gießkok'il'le " nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder magnetische Teilkreis (14a bis 14k) vertikal zwischen zwei benachbarten Spalten der Matrixanordnung der Quersfcreben (7) angeordnet ist, daß die Nuten (15) der magnetischen Teilkreise in den Räumen zwischen den Reihen der Matrixanordnung der Querstreben (7) ausgerichtet sind, und daß die Bündel (17a, 17b; 18a, 18b) der aktiven geradlinigen Leiter der Induktionsspulen (17, 18) horizontal in den ausgerichteten Nuten (15) zwischen den Reihen der Matrixanordnung der Querstreben (7) angeordnet sind, um in an sich bekannter Weise ein vertikales Flüßfeld zu erzeugen.809850/1035_3- 2825Q3S3. Gießkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder magnetische Teilkreis (14a bis 14k) horizontal zwischen zwei benachbarten Reihen der Matrixanordnung der Querstreben (7) angeordnet ist, daß die Nuten (15) der magnetischen Teilkreise in den Räumen zwischen den Spalten der Matrixanordnung der Querstreben (7) ausgerichtet sind und daß die Bündel (17a, 17b; 18a, 18b) der aktiven geradlinigen Leiter der Induktionsspulen (17, 18) vertikal in den ausgerichteten Nuten (15) zwischen den Spalten der Matrixanordnung der Querstreben (7) angeordnet sind, um ein horizontales Flußfeld zu erzeugen.4. Gießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Teilkreise (14a bis 14k) in an sich bekannter Weise aus dünnen magnetischen zusammengefügten und verleimten Blechen bestehen.5. Gießkokille"' nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (15) Aussparungen (28) in ihren seitlichen Flächen enthalten um eine Zirkulation des Kühlwassers entlang der aktiven geradlinigen Leiter zu ermöglichen.6. Gießkokille' nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstreben (7) in der Nähe der Leiterbündel Aussparungen (32) aufweisen um den Durchfluß des Kühlwassers zwischen diesen und den Querstreben zu ermöglichen.7. Gießkokille ' nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Leiterbündel (17a, 17b; 18a, 18b) in bezug auf den Boden der Nut (15), in der es angeordnet ist, durch Keile (30) mit einer den Leiterbündeln gegenüberliegenden Aussparung (31) für den Kühlwasserdurchfluß isoliert ist.809850/1035
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