DE3153042T1 - Vorrichtung zur Kühlung der Ofenwandung - Google Patents

Description

VORRICHTUNG ZUR KÜHLUNG DSR

(Gebiet der rechnik)

Die Erfindung bezieht■sieb auf einen Hüttenmännischen Ofen und betrifft insbesondere ©ine Vorricatung zur Zahlung der Wandung dieses Ofens una ist fur die

kühlung ^von Ofenv^andun^rii, insbesondere Schacntofenwaudun^pn vorgesehen.

füfcarui dor Tochniic)

Derzeit Gilt als eine dei* wicut i^ten Aufbauen der Metallurgie von neute aie Verlängerung der Lebensdauer voa hüttenmännischen Öfen durch eine Vb ung der Standfestigkeit der gekühlten wodurch die Häufigkeit von teueren Generalreparaturen herabtieaetzt und das Betreiben der öfen erleichtert wird.

Rs itjt bereits eine Vorrichtung üui* kLanluni^ der OfönwaaduutS ^raik Küüi ro Iu^e η beKunnt, die n;.;cu «lei.·. Höhe und am Umfang des Ofenschachtes.angeordnet, initeinaader- über die gesamte Lange mittela met aiii ücnor Platten schweißt und an rin^förarige Seamolleltunken zur Kühlmittelzufiitirung und ~ ableitung an^eocuiosoen sind, welche im Unter- und Oberteil deu Ofcad vorgeüehen sind (JA-AS 4-5-14642).

Unter dem Auuürucc "Kühlrohre" werden im folgenden Rohre verstanden, durch welche ein Kühlmittel fließt und welche dem Wärmeentzug von Einlagen der Ofenwanaung dienen.

Die Kühlung der Ofenwandung bei der bekannten-

Vorrichtung findet durch Zuführung des Kühlmittels

aus dem ringförmigen Zufuiirsamialer zu jedem KühLronr utatt, in welchem dao Kühlmittel den :'.wi.u;uon d-ioiion Rohren befindlicuen feucrlOüten iJinia^en die V.arme entzieht und ala warmes Waatser (bei der Durchflußicühlung) bzw. warmes Dasapf-Wasser-Gemiseh (bei der Verdampfungskühlung) in den ringförmigen Ableitungasammler gelangt«,

Diese bekannte Vorrichtung ist schwankenden Wiirmebolostungen auogcsotzt, die während dea Ofenbetriebes auftreten^eo daß sich jeweils Änderungen der geometrischen Maße der Vorrichtung selbst ergeben. Ea ist zu Deachten, daß die Vorrichtung am Panzer der Ofenwandung befestigt ist, dessen geometrische Maße im Betrieb praKtisch konstant bleiben. Die genannten Wärmebelastungen können ein Abreißen der Kühlrohre von den metallischen Platten sowie eine

_LDeytfirken

Störung der Gasdichtaeit der Vorrichtung im ganzen).

Die Beschädigung eines der Kühlrohre zieht eine Störung der Wirkungsweise der gesamten Vorrichtung nach sich, weil die Kühlrohre durch den gemeinsamen ringförmigen Zufuhr- und Ableitungssammler mi t ei na nder verbunden sind.

Hinzu kommt, daß infolge einer großen Länge der Kühlrohre eine bedeutende Wurmedehnung eintritt, die durch besondere Einrichtungen auazubleicnen ist.

Dadurcn, daß die metallischen Platten längs der Achse der Kühlrohre angeordnet sind, die parallel zum Panzer der Ofenwandung in Querrichtung verlaufen, werden die feuerfesten Einlagen lediglich mit der halben Oberfläche der genannten Kühlrohre abgekühlt, wodurch die Einlagen leicht brechen,

E3 iat des weiteren eine Vorrichtung zur Ίί'ύή-■lung der Schachtofenwandung bekannt, die hier zum Prototyp genommen ist und die über den Umfang der Ofenv.andung angeordnete und an deren Panzer befestigte Pakete aufweist, die aus Kühlrohren und dazwischen angeordneten feuerfesten Einlagen bestehen (SU-Erfinderschein

Bei der bekannten Vorrichtung verläuft jedes Kühlrohr über die ^anze Höhe uer Kühlzone des Ofenschachtes, wobei die Wirk- und Seitenfläche der Kühlrohre zwecks besseren Haltens aer feuerfesten Einlagen verzapft sind.

Das Küulmittelzufuhrrohr mündet bei der bekannten

Vorrichtung ins Kühlrohr ein.

Ein Kühlmittel gelangt über das ism®r@ Rohr in den unteren Teil des Kühlrohres, entzieht diesem aus deui Oi'an atamruend® Wärme- ©rwärnsfc eich und alch unter natürlichem Druck über ölaoa »wischen der v'/anduug dca Kühimittelzufuhrrohres und d@r .Kühlrohrwand bestehenden Spalt nach oben. Das Kühlmittel gelangt anschließend iß an der Außenseite d@r Ofenwandung verlegte Ableitungsrohr©«.

Sobald nun eines der über die gans® Höh© der Kühlzone des Ofenschachtes verlaufeaden Kühlrohre ausgefallen iat, bleibt ein großer Abschnitt d@s Panzers ohne Kühlung _t wodurch er überhitzt und eventuell bricht.

Diese Vorrichtung zur Kühlung der

üchuchtof©rwendung ist im Bau und in der Montage, insbesondere aber bei Generalreparaturen kompliziert, wodurch ©ine gute Qualität der Bau- und Montagβarbeiten erschwert und die Betriebsfähigkeit der Vorricütung im ganzen beeinträchtigfcjwird.

Hinzu kommt, daß bei dieser Vorrichtung zur kühlung der Ofenwandung die zwischen den Kühlrohren angeordneten feuerfesten Einlagen eine geringe Standfestigkeit aufweisen.

Dies hängt damit zusammen., daß infolge der Schleifund der chemischen· Wirkung d©s Möllers im mittleren Teil der gekühlten Wandung (der Höhe nach) der stärkste Bruch der feuerfesten Einlagen stattfindet, wobei wegen "üehleua einer Stütze der gesamte höher liegende

^o Abschnitt dieser Einlage» ebenfalls schnell zerstört wird.

Dia geringe Verschleißfestigkeit der feuerfesten Einlagen ergibt eine Berührung der nicht geschützten Abschnitte des Ofengepanzers mit heißen Einsatzstoffen und Of@ngasen unter nachfolgender Überhitzung und Deformation des Panzere.

Hinzu kommt, daß bei dor bekannten Vorrichtung dor Unterteil jodeβ Kühlrohrea den größten Querschnitt aufweist und daß folglich in diesem Rohrteil die Laufgeschwindigkeit dee Kühlmittels die geringste sein wird, was unvermeidlich ein Verschlammen dieser Abschnitte und deren Durchbrennen wegen gestörter Kühlung herbeiführt♦

(Offenbarung der Erfindung) Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Kühlung der Ofenwandung zu schaffen, bei der die Kühlrohrpakete derart ausgeführt sind, daß sich die Möglichkeit für eine Verlängerung der ununterbrochenen Betriebazeit der Vorrichtung unter gleichzeitiger Vorbesserung der Gasdichtheit und Senkung des Arbeitsaufwandes im Bau und in der Montage der Vorrichtung biatet.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer Vorrichtung zur kühlung der Ofenwandung mit raketen, die am Umfang der Ofenwandung angeordnet, an deren Panzer befestigt sind und aus Kühlrohren und dazwischen angeordneten feuerfesten Einlagen bestehen, gemäß der Erfindung jedes Paket^hach^der Höhe/in einzelne Sektionen geteilt ist, von welchen jede Kühlrohre einschließt, die an einem metallischen Blech angeschweißt sind, das innerhalb dieser Sektion in einzelne Teile eingeteilt ist.

Dadurch , daß das Paket Id einzelne Sektionen und das metallische Blech in einzelne Teile eingeteilt sind, bietet sich die Möglichkeit für den Ausgleich sämtlicher, beim Betreiben der Vorrichtung entstehender Spannungen unter voller Ausschließung beliebiger Deformationen der Kühlrohre. Dank dieser Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eiffe"^ ununterbrochene Betriebszelt unter gleicnzeitiger Verbesserung der Gasdichtheit und Senkung dee Arbeiteaufwandes beim Bau und Montage gewährleistet.

Es let vorteilhaft _t bei der Vorrichtung zur Fühlung der Ofenwanauag άί® vertikal benachbarten Sektionen relativ suoiuaader so anzuordnen, daß die Kühlrohr® und die feuerfesten Einla&en schachbrettartig veraetst sind.

Dies© konstruktive Ausfuhrung d@r Vorrichtung ®rmöglicht es₉ ά®α Veracüleiß d@r feuerfesten Eialagen weseatlich zu vermind@ra und somit ®ia© ®v@ntu@ll® Uberhitaung des Ofenpanzers wegen der Vrf®cüa®lv/irkuQg roit ^deo Einsatzstoffea und 0f©agas@n sowie eine Deformation des Panzers und dessen nachfolgenden· Bruob. zu vermeiden.

Ea empfiehlt sich, die benachbarten Sektionen d«i» Vorrichtung vertikal relativ zu@inaader zu versetzen, so daß die Ausschnitt® im Ofenpanzer für die Herausfüarung der Kühlrohre auseinander bezogen .«©!•den können und somit di© JfestiBköit des Ofens verbessex^t wird.

Ea ist vorteilhaft, wenn di® Kühlrohre Jeder Sektion parallel zum Ofenp&asor unter einem

Winkel zwischen 30 und 75° zu dessen Maatellinie veaflaufen, wodurch ein Wärmekontakt sämtlicher Kühlrohre eines Paketes mit dem Gasstrom innerhalb des Ofens auch bei ungleichmäßiger Verteilung über den Ofenquerschnitt 2«5 hergestellt wird.

Ein^Neitiungswlsikel von 75\ des 4.1© Kühlrohre relativ sur Kantellinie a©s Panaers bei der ?eraampfungs-Küfalung bilden, ist dadurch bedingt, daß bei einem 6^ro"beren Neigungswinkel bei natürlichem Kreislauf kein nützlicher Druck entsteht und praktisch kein Kreislauf stattfindet»

Hinzu kommt, daß die Dampfphase an der oberen MantelliQie d®r Kühlrofer^liegen^T¹¹' wodurch eich deren überhitzung und Durchbr@an©n erg©b®a. Der kleinstmögliche Neigungswinkel &®r Külalrohre ist dadurch bedingt, daß all® KühlroSar® Iq ^eder Sektion

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von einem, über den Umfang des Ofens ungleichmäßig verteilten Gasstrom gekreuzt worden sollten.

Bei allgemeiη verwendeten Sektionsmaßen kreuzt der Gaaaufstrom alle Kühlrohre der gegebenen Sektion bei einem kleinstmöglichen Neigungswinkel von nicht über 30°. Sollte der Neigungswinkel weniger als 30° betragen, werden nicht sämtliche Kühlrohre der Sektion vom Gasstrom gekreuzt, woraus eine hohe Überhitzung der einen und eine mangelhafte Erwärmung der anderen Kühlrohre bei eventuellem Temperaturgefälle resultieren kann.

Es ist günstig, in jedem Teil des metallischen Bleches je einen Einschnitt vorzusehen, durch welchen das Kühlrohr an diesem Teil des Bleches angeschweißt 1-5 wird.

Dank dieser konstruktiven Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden eine zuverlässige Kühlung des Bleches, eine hohe Gaadichtheit der Vorrichtfr& ein zuverlässiger Schutz des Ofenpanzers gegen Überhitzung und nachfolgende Deformation gesichert.

Die Teile des metallischen Bleches können in Querrichtung plSS^Hsrenn es sich um Ofen mit einem hohen Inhalt oder öfen mit flachen Wänden handelt,

μ ckann

und bei öfen mit einem kleinen Inhalt jeder Teil des

2CJ metallischen Bleches in Querrichtung bogenförmig ausgestaltet sein, wobei der Krümmungshalbmesser mit dem Halbmesser der Kreislinie des Ofenpanzers im ent* sprechenden Querschnitt übereinstimmt.

Diese Ausführung der Vorrichtung gestattet es, den Spalt zwischen dem Ofenpanzer und den metallischen Blechen der Vorrichtung besser auszufüllen und deren Montage zu vereinfachen.

An der Stelle, an welcher zwei benachbarte Sektionen vertikal aneinander anstoßen, ist e\n Teil des metallischen Bleches jeder unteren Seiet lon "*·) L-förmlg ausgestaltet, wodurch die Standfestigkeit

Jeder feuerfesten Einlege verbessert wird; sollten jedoch die Einlagen seratorfc werdea_e fungiert der In dieser Weise ausgebildet© Unterteil de® met&lll&chen Bleches als Stützelement fur ein im Ofen eststehen&en Ansatz,

An den horizontalen AbechjQitten des L-föxmigeE Teile» des metallischen Bleche® gind die Kühlrohre angeschweißt, so daß eine gute Abkühlung dieser Abschnitte und folglich deren hohe Standfestigkeit aicherge-r gtellt wird.

(Kuxae Beschreibung der Erfindung j Nachstehend wird ein Ausfuhrung©fo©i®pieX einer erfindungsgeuiäße¹ Vorrichtuag zur Kühlung der Ofenwandung mit Bezug auf die Zeichnungen "beschrieben, in diesen zeigt

Fig. 1 schematiech eine Gesamtansicht einer Sektion fdr ein Paket einer erflndungsgemäßen Vorrichtung zur Abkühlung der Ufenwandung ohne Paaaer mit einem Teilschnitt durch feuerfeste Einlagen j

Fig. .2 ei io^Vorri^^lil¥^i^u¥^niit einem Paoser der Ofenwandung in Seltenansicht,

Fig. 3 ein© Variante der Verbindung ©ine® Teile® eines metallischen Bleche» mit Kühlrohren durch Schweißen durch einen Einschnitt,

Fig« 4 eine weitere Variante der Verbindung eines Teiles eines metallischen Bleche® mit; Kühlrohren durch Schweißen,

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Fig, 5 eine ι Au® f ührußgasf or® d@r erf iaduagsgeaäßen Vorrichtung aur Kühlung der Ofenwauaduag unter schachbrettartiger Anordnung der Kühlrohre und der feuerfesten Einlagen ohne Panzer oiit einem. Teiiechnitt durch die feuerfesten MnIagent

Pig. 6 die^^ühruWgi.^0I!f «Κ¹ einem Panzer, in

Seitenansicht» .

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Fig. 7 eine! Ausführungeform der ©rfindungsgemäSen Vorrichtung zur Kühlung der Schachtofenwandung unter Versetzung der Sektionen vertikal

-40-

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ohne Panzer mit eisern Teilschnitt durch die feuerfesten Einlagen;

Fig. 8 eiw^Ausführungaform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abkühlung der Ofenwandung, bei welcher die Kühlrohre parallel sum Ofenpanzer in einem Winkel zu dessen Mantellinie angeordnet sind ι Flg. 9 die Ä^rUn*f\^n Seitenansicht, und

Fig. IO ein metallisches Blech, das in einzelne Teile eingeteilt ist und Einschnitte für das Anschweißen der Kühlrohre aufweist,

(Beste Ausführungsform der Erfindung) Di· Vorrichtung zur kühlung der Ofenwandung enthält Pakete, die nach der Höhe in Sektionen 1 (fig· 1) geteilt sind. Jede Sektion 1 (Fig. 1) enthalt je ein metallisches Blecci mit daran angeschweißten Kühlrohren 3, welche mit Kühlmittelzufuhr- 4 und -ableitungsrohren 5 (Fig. 2) versehen sind, und feuerfeste, zwischen den Kühlrohren 3 angeordnete Einlagen 6 (Fig. 1). Innerhalb jeder Sektion 1 wird das metallische Blech 2 in Teile 7 eingeteilt. Die Sektionen 1 sind entlang der gesamten Höhe der Kühlzone der Ofenwandung übereinander angeordnet.

Jede Sektion 1 der Pakete ist mittels Befestigungsteile 8 (Fig. 2) am Ofenpanzer 9 befestigt.

Fig. 3 und 4 zeigen Varianten der Verbindung des metallischen Bleches mit den Kühlrohren durch Schweißen.

Die vertikal benachbarten Sektionen 1 (Fife,. 5t 6) sind relativ zueinander derart angeordnet, jQ daß die Kühlrohre 3 und die feuerfesten Einlagen 6 schachbrettartig versetztVi&oilurch sich die Möglichkeit für eine Verminderung des Verschleisses der feuerfesten Einlagen 6 bietet und eine überhitzung des Ofengepanzers 9 verhindert wird. Der zwischen dem Ofenpanzer 9 (Fig. 6) und den

Sektionen 1 der Pakete bestehende Spalt ist mit einem

Dehnungsausgleichin&teri&l in üblieh@r Technologie ausgefüllt·

Die benachbarte» Sektionen 1 (Hg. 7) siact vertikal relativ sueinaote¹ versetzt_s so daß die Ausschnitte im Ofenpanzer 9 für di® Kühlmittels««» fuhr- 4 und -ableitungsrohre 5 auseinandergebogen weraea können und somit dessen Standfestigjceit erhöht wird.

Di» Kühlrohr© 3 (Pig. 8, 9) sind parallel sum Ofeapanaer 9 unter einem IV'iokel vos 30 bis 75° au dess©a Mantellinie angeordnet, wodurch die Ableitung eines Darapf-Was3er-Gemisch.es bei der Verdasapfuiagskühlung verbessert und folglich die Betriebsfähigkeit d®r Vorrichtung erhöht wird.

Die metallischen Bleche 2 können Je nach der Jtorm des Ofenpanzers 9 entweder plan oder bogenförmig mit einem Krümmungshalbmesser, welcher d®m Halbmesser der Kreiülini© des Panzer® der Ofenwendung entspricht, ausgebildet sein, wodurch eine besser© Auffüllung des Spaltes 10 zwischen dem Ofenpanzer 9 und der Sektionen der Vorrichtung zur Abkühlung der Ofenwandung erzielt wird.

An den Stellen, an welches zwei benaehbarte Sektionen 1 (Fig. 5, 6) vertikal aneinander anstoßen, ist jeder Teil 7 des metallisch®» Bleche« 2 L-formig, auBgebildot, so daß di® Standfestigkeit der feuerfesten Einlegen verbessert wird. Aö den horizontalen Abschnitten 11 des L-Teiles 7 des metallischen Bleches 2 sind di© Kühlrohre 3 angeschweißt, wodurch eine gute Kühlung und mithia hohe Standfestigkeit sichergestellt wird.

Die Kühlrohre 3 sind an den Teilen 7 des metalIisehea Bleches 2 durch Einschnitte 12 (flg. 10) angeschweißt.

Die erfindungsgemäß® Vorrichtung sur Kühlung der Ofenwandung hut folgende Funktioosweis««.

Ein Kühlmittel gelangt über di® Zufukrrohre 4 in

«li· Kühlrohre 3, erwärmt eich der la und wird über die Ableitungsrohre 5 außerhalb dee Ofens abgeführt.

Die geschnittenen metallischen Bleche 2 ermöglichea einen Ausgleich der Wärmedehnung der Kühlrohre 3 und der reuerfesten Einlagen 6.

Darüber hinaus ermöglicht das Anschweißen der Kühlrohre 3 &A den metallischen Blechen längs deren hinteren Mantellinie die vollständigste Ausnutzung der gesamten Wärmeaufnahmöflache der Kühlrohre 3 für eine gute Abkühlung der feuerfesten Einlagen 6. Hierbei sind die feuerfesten Einlagen 6 hinter der diametralen Ebene der Kühlrohre 3 angeordnet, so daß deren Verschleiß durch sich nach unten bewegende Einsatastoffe vermieden ist.

Dadurch, daß die Pakete in einzelne Sektionen 1 eingeteilt sind, wird bei einer Beschädigung eines der Kühlrohre 3 eine Erhitzung des Ofenpanzers 9 längs„ oberhalb und unterhalb der gestörten Sektion 1 ausgeschlossen»

Durch die schachbrettartige Anordnung der Kühlrohre 3 und der feuerfesten Einlagen 6 Innerhalb der vertikal benachbarten Sektionen 1 wird einem durchgehenden Abrieb der feuerfesten Einlagen der Sektion <(nach)aer Höhe der Ofenwandung/durch die Einsatzstoffe

VY-Srtiklen
Mit der"^ Versetzung der benachbarten Sektionen 1

relativ zueinander erreicht man

eine Verminderung der Örtlichen Spannungen im Ofenpanzer 9 und somit eine erhöhte Festigkeit.

Dank dem Einsatz des metallischen Bleches 2 wird «Ine überhitzung des Ofenpanzere 9 selbst bei einer Beschädigung eines der Kühlrohre 3 verhindert»

Die erfindungagemäße Vorrichtung zur Kühlung der ßchachtofenwandung gestattet es, die Standfestigkeit der Ofenwänae bedeutend zu verbessern, das ßeparaturintervall zu verlängern und das Betreiben des Ofens zu vereinfachen.

λ ψ m t ·

Dadurch, daß di® üektioraen außerhalb dee Ofens hergestellt werden könnea_f wird die Dauer von Generalraparaturee vericürat»

(Gewerblich© Aaw®ßdbark®itj

Di® vorlieg®Q(i© Erfinduog ist für di® der Wand® von öf@n, iasbesonder© von Schachtöfen anwendbar.

Claims (1)

1. PATENTANWALT D?pl.HF?hysi,

   PM 89 713-M-6I . 24. Juni 1983

   PATENTANSPRUCHS

   1. Vorrichtung zur Kühlung der Ofenwandung mit Paketen, die am Umfang der Ofenwandung angeordnet, an deren Panzer befestigt und durch Kuhlrohre und dazwischen angeordnete feuerfest« Einlagen gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Paket <nach)der Höhe/in einzelne Sektionen (1) geteilt ist, von welchen jeae Sektion (1) Kühlrohre (3) einschließt, die an einem metallischen Blech (2) angescii-XO weißt sind, das innerhalb dieser Sektion (1) in einzelne Teile (7) eingeteilt ist.

   2. Vorrichtung nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß die vertikal benachbarten Sektionen (1) relativ zueinander derart

   3,5 angeordnet sind, daß die Kühlrohre (3) und die feuerfesten Einlagen (6) schachbrettartig versot^.t sind..

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die benachbarten Sektionen (1) vertikal relativ zueinander versetzt sind.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrohre (3) jeder Sektion (1) parallel zum Ofenpanzer (9) unter einem Winkel zwischen 30 und 75° zu dessen Mantellinie verlaufen*

   5· Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h gekennzeichnet, daß jeder Teil (7) des metallischen Bleches (2) einen Einschnitt (12) aufweist, durch welchen das Kühlrohr (3) an diesem Teil (7) des Bleches (2) angeschweißt ist*

   6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge*e nnzeiehnet , daß joder Teil (7) des metallischen Bleches (2) in Querrichtung plan ausgestaltet ist»

   7. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennaaicianet ₉ daß jeder Teil (7) des

   P » · I

   metallischen Bleches (2) in Querrichtung, bogenförmig mit einem Krümmungshalbmesser» &©r dem Halbmesser d®r Kreislinie des Ofenpansers (9)-im ©Qtspr@ca®nd@a Querschnitt entspricht, ausgebildet ist, 8· Vorrichtung aach Ansprucb 5 oder 6, d a durch gekennzeichnet, daß an d®rs ütellea, aa welchen zwei benachbarte Sektionen (1) vertikal aneinander anstoßonj ©in Teil (?) des metallischen Bleches (<i) Jjeder unteren Sektion (1) L-förmig ausgestaltet let..

   9. Yorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g®k©nnz®i ebnet _s daß an den horizontalen Abschnitten (11) des L-förmigen Teiles Cy) des metalliach®n Blech®a (2) Äie Kühlrofer® (3) angeschweißt eind·