DE3412486A1 - Anwendung des umformens mittels kalibrierdorn bei profilierten querschnittsformen von stranggiesskokillen - Google Patents

Anwendung des umformens mittels kalibrierdorn bei profilierten querschnittsformen von stranggiesskokillen

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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/057—Manufacturing or calibrating the moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/02—Making uncoated products
    • B21C23/04—Making uncoated products by direct extrusion
    • B21C23/08—Making wire, bars, tubes

Description

(ζ 3412436
Kabel- 'und Metallwerke
Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft · '
" . M 2-284 . 02.04.1984
Anwendung des Umformens mittels Kalibrierdorn bei profilierten Querschnittsformen von Stranggießkokillen - '"
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Anwendung eines Verfahrens zur Herstellung oder'Güteverbesserung von Durchlaufkokillen für Stranggußmaschinen, bei dem'ein Rohrstück oder eine Kokille aus Kupfer oder einer Kupferlegierung' ■ auf einen die Innen- und Endmaße und/oder -form der herzustellenden oder zu vergütenden Kokille aufweisenden Dorn aufgaformt und durch Krafteinwirkung von außen auf den Dorn aufgepreßt und dieser anschließend wieder aus dem Rohrstück oder der Kokille entfernt wird. · ■...'■'.-■
Für die Herstellung von gebogenen Durchlaufkokillen für Kreisbqgenstrangguß-■ maschinen hat man bereits (DE-PS 1 809 633) in ein gerades Rohrstück einen den Innenmaßen und der Form der herzustellenden Kokille angepaßten Dorn eingedrückt und auf diese Weise das Rohrstück den Dornabmessungen entsprechend vorgeformt. Bei diesem bekannten Verfahren werden anschließend Rohrstück und Dorn gemeinsam durch eine Matrize hindurchgedrückt, um die Innenflächen des Rohrstücks dicht auf den Dorn aufzupressen. Anschließend werden Dorn und Rohr-
- stück durch Herausdrücken des Domes wieder voneinander getrennt. ..·
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Ebenfalls einen Kalibrierdorn verwendet ein anderes bekanntes Verfahren (DE-AS 25 33 528), bei dem die formgebende Kraft von außen auf mindestens eine Kokillenwand durch Detonation von Sprengstoff aufgebracht wird. Aber nicht nur bei der Herstellung sogenannter Rohrkokillen, sondern auch bei der Güteverbesserung von gebrauchten Stranggießkokillen hat man bereits das Explosivverformen angewendet (DE-PS 24 25 573). Hierbei werden, wie bei der Herstellung auch, die Kokillenwände auf einen innerhalb der Stranggießkokille befindlichen, die Innenkontur der Kokille bestimmenden Form- oder Kalibrier-
. dorn aufgeformt. Unabhängig davon, auf welche Weise die für das Aufformen auf den Form- oder Kalibrierdorn benötigte Kraft auf die Außenwände des Rohrstücks oder der Kokille aufgebracht wird, gewährleistet der'Form- oder••Kalibrierdorn hohe Maßgenauigkeiten des formgebenden Ko.killeninnenraumes sowie eine hohe Oberflächengüte der begrenzenden Wandflächen.
Die mit den bekannten Rohrkokillen hergestellten Gußstränge aus Stahl weisen rechteckige, quadratische oder runde Querschnittsformen auf. Von diesen Grundquerschnitten haben die Weiterverarbeiter auszugehen, wenn beispielsweise spezielle Querschnittsprofile, etwa in T- oder Doppel-T-Form, gewalzt werden sollen. Eine Vielzahl· von Walzschritten ist notwendig, um, ausgehend von den bekannten Gußquerschnitten, zum Endprodukt zu gelangen. -
Es sind zwar auch schon Stranggießkokillen bekannt, deren Formhohlraum eine von der Rechteck- bzw. Kreisform abweichende Querschnittsform aufweist (DE-AS 12 82 861), hierbei handelt es sich jedoch um eine sogenannte geteilte ■ Kokille mit unterschiedlichen Wandstärken und damit unterschiedlichen Abkühlverhältnissen beim Gieß Vorgang. .." " . - - ; . ■
Rohrförmige Stranggießkokillen mit einer profilierten Querschnittsform, d. h. einer Querschnittsform, die von der bekannten rechteckförmigen oder kreisrunden Form abweicht, und gleichförmiger Dicke der den Formhohlraum begrenzenden Kokillenwände, sind ebenfalls bereits bekannt (Zak-Fab "Welded Molds, Moid Bulletin No. 410, 21. Nov. 1968). "Im Bereich der Rohrkokillen haben sich diese geschweißten Ausführungen bisher nicht durchsetzen können, abgesehen davon, daß die Qualität nicht immer die gestellten Anforderungen erfüllt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, rohrförmige Kokillen mit beliebiger Querschnittsform des Formhohlra.umes auch in der z. B. für Rechteck-Rohrkokillen bekannten Qualität herzustellen. " ■ ' ■
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3-
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das im Anspruch 1 angegebene Aufformen der herzustellenden oder zu vergütenden Kokille auf einen Dorn durch äußere Krafteinwirkung auf von rechteckförmigen oder runden Querschnitten abweichenden profilierte Querschnittsformen angewendet wird.
Die dadurch erzielbare hohe Maßgenauigkeit und Qualität des Gußstranges, ermöglicht es dem Weiterverarbeiten bereits von Querschnittsprofilen auszugehen, die die für ihn günstigste Walzausgangsform aufweisen und für die gestellten Qualitätsanforderungen lediglich nur noch die geringstmögliche Materia!umformung benötigen. So wird man zweckmäßig· ζ. ß. für ei η sogenanntes 'Eisenb.ahnprofil bereits von einem in einer Rohrkokille mit Doppal-t-förmigern Querschnitt des Formhohlraumes gegossenen Stahlstrang ausgehen,, um ihn anschließend in die Endform und -quälitat zu walzen. Eine Vielzahl von Walzstichen bei der Umformung bis zum Endprofil kann so eingespart werden. Aber nicht nur hier bringt die Erfindung wesentliche Vorteile. Bei Durchführung der Erfindung ist es nämlich möglich, ausgehend von dem gewünschten Endprofil, mit bestimmten Abmessungen und Qualitäten das für dieses Endprofil günstigste Walzprofil zu
• wählen. '
Die Erfindung bezieht sich auf "profilierte" Querschnittsformen, das sind solche, die von der Rechteckform, von der quadratischen Form oder auch von der kreisrunden Form abweichen. Als für die Erfindung besonders vorteilhafte. Ausführungsformen "profilierter" Querschnitte sind z. ß. T-, Doppel-T-, U- oder L-förmige Querschnittsprofile.
Auch für die Erfindung ist der in das Rohrstück bzw. in die gebrauchte Kokille einschieb- oder drückbare· Dorn wesentlich. Dieser Dorn kann in Durchführung •25 der Erfindung auch konisch geformt sein, ein- oder zweifach, um die ggf. ge- · •forderte Konizität des Kokillen-Formhohlraumes sicherzustellen. Der Dorn kann -auch gebogen sein, um den Einsatz nach der Erfindung hergestellter Rohrkokillen auch für Kreisbogenstranggußmaschinen zu gewährleisten. . .
Die unterschiedliche Profilgebung des Formhohlraumes kann zu Hinterschneidungen in der Formgebung.des Kalibrierdornes führen. Mach dem Aufformen der Rohr- oder Kokillenwände auf die Dornoberfläche im Zuge der Kalibrierung des Forminnenraumes und dem anschließenden Herausdrücken des Dornes aus dem Kokilleninnenraum hat es sich deshalb in Weiterführung der Erfindung als zweckmäßig erwiesen, das Rohr oder die Kokille abschließend noch einmal von außen zu kalibrieren. Die beim Herausdrücken des Kalibrierdornes nach außen gedrückte Profilierung kann
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so wieder in die nach dem Aufformen auf den Dorn angenommene Lage zurückgeführt werden.
Eine andere vorteilhafte Möglichkeit, das Problem des für die.Formgebung des Kokilleninnenraumes unschädlichen Herausdrückens des Kalibrierdornes im Falle von Hinterschneidungen zu lösen, ist die, den Dorn zwei- oder mehrfach zu . teilen. Dabei kann dJLe Teilung des Dornes längs- und/oder quer zur Achsrichtung der Kokille verlaufen.
Maßgeblich für die Erfindung ist die Anwendung eines Kaiibrierdornes auf den das Rohr oder die Kokille durch äußere Krafteinwirkung aufgeformt wird. Die formende Kraft kann auf unterschiedlichen Wegen erzeugt werden. Wie bei im Querschnitt rechteckigen Rohrkokillen bereits bekannt, können zu diesem Zweck der Dorn und das Rohrstück bzw. die Kokille gemeinsam durch eine formende Matrize hindurchgeführt werden. Aber auch die andere bekannte Möglichkeit, bei der die formgebende Kraft durch Detonation von Sprengstoff aufgebracht wird, kann für die Zwecke der Erfindung eine vorteilhafte Anwendung finden.
Neben diesen für andere Zwecke bereits-bekannten Verfahren ist-es auch mitunter vorteilhaft, die formgebende Kraft zum Kalibrieren des Rohres oder der Kokille durch einen Schmiedevorgang,durch Aufwalzen oder auch mittels hydrostatischen Druckes herbeizuführen.
Eine für die Kokillenherstellung und/oder Güteverbesserjng bisher völlig unbekannte Art der Erzeugung formender Kräfte ist die sogenannte elektrohydraulische Umformung. Hierbei wird die Energie'mittels einer elektrischen Funkenstrecke in das Wirkmedium (z. ß. Wasser) eingebracht.und auf das umzuformende Werkstück übertragen. Die benötigte elektrische Energie wird mit einer Sto3-
Stromanlage zur Verfügung gestellt." ■ -'
Ein Verfahren zum Umformen von Werkstücken mittels Wirkeneraie ist das sögenannte elektromagnetische Umformen. Bei diesem Verfahren wird die in Kondensatoren gespeicherte elektrische Energie über eine Spule entladen, die z. B. um die umzuformende Kokille hsrum angeordnet ist. Dieser Strom ruft ein Magnetfeld hervor, welches in der Kokillenwandung wiederum einen Gegenstrorn induziert._,Das'Magnetfeld übt dabei auf die Rohrwandung eine Kraft aus, die ein Anlegen an der Dornoberfläche bewirkt.' Mit Hilfe sogenannter Feldformer .lassen sich gewünschte Druckverteilungen auf die Rohrwandung-einstellen.
"E PO-C O.P Y.
Auch die beiden letztgenannten Verfahren sind in Weiterführung der Erfindung
geeignet, im Zusammenspiel mit einem Kalibrierdorn Kokillen beliebiger Quer- .. schnittsfonnen, rechteckige oder runde, aber auch die erwähnten profilierten, hoher Qualität und Maßgenauigkeit herzustellen.
Bei Durchführung der Erfindung kann man von beliebigen Ausgangsquerschnitts- . formen ausgehen, die nach Einbringen des Kalibrierdornes und durch Krafteinwirkung von außen entsprechend den Dornabmessungen ge- und verformt werden. Für die Herstellung profilierter Querschnittsformen hat es sich jedoch als.· . zweckmäßig erwiesen, als Rohrstücks solche mit annähernd T-, Doppel-T, U- oder L-förmigem Ausgangsquerschnitt zu verwenden, wenn entsprechende Profile des formgebenden Kokilieninnenraumes verlangt werden. So können z. B. solche Aus-· gangsquerschnitte durch Strangpressen hergestellt werden-, wobei die anschlie-· ßende Querschnittsformung über den eingeschobenen Dorn dann nur noch 15 bis 25 % der Querschnittsumformung, bezogen auf den Ausgangsquerschnitt ausmacht. Diese ■ verhältnismäßig geringe Umformung dient dann im wesentlichen der Qualitätsverbesserung, beispielsweise der Erhöhung der Brinell-Härte. .
Eine Vorform mit bereits "profiliertem"-Querschnitt kann abweichend hiervon ! auch durch Strangpressen eines Rund- oder Oval-Rohres mit anschließendem Ziehen oder Walzen hergestellt werden. ' \< ■;
Wie bereits im Stand der Technik erwähnt, sind aus geschweißten Blechen be- ' ' stehende Rohrkokillen bekannt. Hier bietet sich eine weitere vorteilhafte Anwendung dar Erfindung an. Für die Herstellung einer T-, Doppel-T-, Ü- oder; L-förmigen Kokille beispielsweise können entsprechend ausgebildete Vorformen verwendet werden, die dann durch äußere Krafteinwirkung auf einen Kalibrierdorn aufgeformt werden. Mit dem Verfahren nach der Erfindung können aber auch die bekannten geschweißten Rohrkokillen nach ihrer Herstellung kalibriert und damit eine wesentliche Güteverbesserung und Qualitätssteigerung erreicht " werden. · ■
Die Erfindung sei an Hand der in den Fig. 1 bis 5 als Ausführungsbeispiel dargestelltea Herstellung "von Doppel-T-Profilen näher erläutert. ■
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I
Die Fig. 1 zeigt ein ζ. B. aus einem stranggepreßten Rundrohr'durch Rohrziehen hergestelltes blank gezogenes gerades Kupferrohr 1 mit einer Brinellhärte von beispielsweise HB 50 - 60. Dieses Rohr 1 ist unter Berücksichtigung einer Bearbeitungszugabe auf die gewünschte Kokillenlänge zugeschnitten.
In einem ,weiteren Arbeitsschritt wird dieses Ausgangs-Kokillenrohr z. B. durch Ziehen mittels einer profilierten Matrize und einem entsprechenden Dorn oder durch Walzen mit entsprechend profilierten Walzen in die in der Fig. 2 dargestellte Form gebracht. Diese Vorform 2 mit an den gewünschten- Formquerschnitt der Kokille angepaßtem Querschnitt muß nun auf die gewünschten Abmessungen gabracht und eine Qualitätssteigerung gesichert werden. Hierzu dient der in der Fig. 3 dargestellte, hart verchromte Dorn 3 mit Doppel-T-förmigem Querschnitt.. Dieser Dorn 3 v/ird, wie aus der Fig. 4 ersichtlich-, in die Vorform 2 eingedrückt und anschließend durch äußere Krafteinwirkung die Vorform 2 auf den Dorn 3 aufgeformt. Dieses Aufformen kann durch gemeinsames Hindurchführen von Vorform 2 und Dorn 3 durch einen Druckring erfolgen, wobei die Forform 2 dicht auf die Oberfläche des Dornes 3 aufgebracht wird. Eine solche Kaltverformung der Kupfer-Vorform 2 liefert eine unbedingte Maßhaltigkeit der so hergestellten Kokille 4, wie sie im vergrößerten Maßstab in der Fig. 5 dargestellt ist. Die Brinellhärte wird hierbei von der ursprünglichen auf etw.a HB 80 bis 100 erhöht.
Das Aufformen der Vorform 2 auf den Dorn 3 kann abweichend hiervon aber auch auf anderem Wege erfolgen. Beispielsweise mit Hilfe des eingangs beschriebenen . Verfahrens der Detonation von Sprengstoff oder durch einen Schmiede- oder Walzvorgang, bei dem Dorn und Vorform gemeinsam /oder mehrere Bearbeitungsstufen
einQ hintereinander durchlaufen. ."-..-
Andere Möglichkeiten, die Vorform· 2 dicht auf den Dorn 3 aufzubringen, sind' die Kalibrierung mittels elektrischer Entladung oder durch Einwirkung· eines magnetischen Feldes sowie mit Hilfe von hydrostatischem Druck.
Die in der Fig. .5 dargestellte Kokille 4 kann auch z. B. eine durch Schweißen von Blechteilen hergestellte Kokille sein, die anschließend oder nach längerau Einsatz zur Güteverbesserung einem Kalibriervorgang mittels eingeführten Dornes unterworfen wird» - · ' .
Der Dorn 3 nach der Fig. 3 kann auch bereits zur Anpassung der zu fertigenden oder zu vergütenden Kokille an die Kreisbogenform der Stranggußanlage gebogen sein, gegebenenfalls auch konisch oder teilkonisch geformt sein. Beim Eindrücken
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eines solchen Domes in die gerade Vorform 2 erfolgt dann bereits eine ent-' sprechende Formung des Kokillenrohres. Selbstverständlich kann durch einen zusätzlichen Arbeitsschritt die Vorform 2 bereits in die gebogene Form gebracht sein, bevor ebenfalls ein gebogener Dorn eingeführt wird.
Die Ausführungsbeispiele zeigen die Herstellung von Kokillen oder deren Güteverbesserung, bezogen auf profilierte Querschnitte im Sinne eines Doppel-T-Profils. Beliebige andere Profile sind entsprechend herstellbar, wobei z. B. bei T-, U- oder L-Profilen und entsprechend geformtem Dorn die Vorform anzupassen ist, Min den Umformgrad in bsstimmten Grenzen zu halten,
Unabhängig von der Profilform gibt die Erfindung Gewähr für qualitativ hochwertige Rohrkokillen mit gleichbleibender Wandung und damit gegenüber bekannten Ausführungen gleichmäßigen Kühlverhältnissen. Dabei, ist entscheidend, daß die Dorne entsprechend den gewünschten Kokillen-Gießquerschnitten geformt sind, also selbst nach der Erfindung z. B. einen T-, Doppel-T-, U- oder L-förmigen Querschnitt aufweisen. Auf einen solchen Dorn wird die Vorform entsprechend den genannten Möglichkeiten aufgeformt, die Krafteinwirkung muß demnach allseitig, d. h. auch im Kantenberaich erfolgen. Beim Aufformen mittels Druckringes, Matrize, Walzenanordnung und dergleichen sind die verwendeten Werkzeuge daher entsprechend auszubilden..
Die Darstellungen nach den Fig. 1 bis 5 zeigen Vorform, Dorn und fertige Kokille in gerader Ausführung. Diese gerade Ausführung wurde der vereinfachten Darstellung wegen gewählt, ohne daß die"Erfindung hierauf beschränkt sein soll. Abweichend hiervon wird man nämlich in der Regel einen gebogenen Kalibrierdorn verwenden, da die Mehrzahl der heute in Betrieb befindlichen Stahl-Stranggreßanlagen Kreisbogenanlagen mit entsprechend, kreisbogenförmig geformten Kokillen sind. Der gebogene und im Querschnitt z. B. T-, Doppel-T-s U- oder L-förmige Dorn kann dann entweder in eine vorgebogene Vorform eingedrückt oder aber in eine gerade Vorform, etwa entsprechend Fig. 2, eingepreßt werden.
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Claims (20)

Kabel- und Metall werke Gutehoffnungshütte Aktiengesell schaft M 2-284 02.04.1984 Patentansprüche,
1. Anwendung eines Verfahrens zur Herstellung oder Güteverbesserung von Durchlaufkokillen für Stranggußmaschinen, bei dem ein Rohrstück oder, eine Kokille aus Kupfer oder einer Kupferlegierung auf einen.die Innenendmaße und/oder -form der herzustellenden oder zu "vergütenden Kokille aufweisenden Dorn aufgeformt und durch Krafteinwirkung von außen auf den Dorn aufgepreßt und dieser anschließend -wieder aus dem Rohrstück oder der Kokille entfernt wird, auf von rechteckförmigen oder runden Querschnitten abweichende profilierte Querschnittsformen.
2. Verfahren nach Anspruch 1* dadurch gekennzeichnet, daß die profilierten Querschnittsformen T-, Doppel-T-, U- oder L-förmige Profile sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet," daß. die Krafteinwirkung von außen.durch das gemeinsame Hindurchführen von Dorn und Rohrstück oder Kokille durch eine Matrize erzeugt wird. " " ■
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kräfteinwirkung von außen durch Detonation von Sprengstoff aufgebracht wird. '
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5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet» daß die Krafteinwirkung von außen durch elektrische Entladung erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet» daß die Krafteinwirkung von außen unter dem Einfluß eines magnetischen Feldes erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch.1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinwirkung von außen durch einen Schmiedevorgang erfolgt*
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinwirkung von außen durch einen. Walzvorgang erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinwirkung von außen mittels hydrostatischen Druckes erfolyt.
10. Verfahren zur Herstellung von im Querschnitt T- oder Doppel-T-, U- oder L-förmigen Kokillen nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch ge- * kennzeichnet, daß als Rohrstück solche mit annähernd T- oder Doppel-T-, ' U- oder L-förmigem Ausgangsquerschnitt verwendet werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die annähernd T-.· -oder Doppel-T-, U- oder L-förmige Querschnittsform durch Strangpressen mit bei der anschließenden Kalibrierung mittels Dorn erfolgender Querschnittsumformung von 15 % bis 25 %, bezogen auf den Ausgangsquerschnitt, '
erfolgt. , ''-■ . ■ . · " - ■ .
.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die annähernd T- oder Doppel-T, U- oder L-fönnige Querschnittsform durch Strangpressen eines Rund- oder Oval-Rohres mit anschließendem Ziehen oder. Walzen in die Vorform erreicht wird.
13. Verfahren nach Anspruch 10 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet» daß das Rohr in der Vorform gebogen wird. ; · .
14. Verfahren zur Herstellung oder Güteverbesserung von im Querschnitt T- oder Doppel-T-, U- oder L-förmigen Kokillen nach Anspruch 1 oder einen derfolgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Rührstück oder Kokille eine aus Blechmaterial geschweißte Form verwendet wird. .
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15. Verfahren zur Herstellung oder Güteverbesserung von Durchlaufkokillen nach Anspruch 1 oder einem der folgenden unter Verwendung eines ungeteilten Kalibrierdornes, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Dorn aufgeformte Kokille nach dem Entfernen des Dornes aus dem formgebenden Innenraum anschließend von außen kalibriert wird.
16. Dorn zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch eine T-, Doppel-T-, U- oder L-förmige Querschnittsform.
17i Dorn nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn konisch oder teilkonisch vorgeformt ist.
18* Dorn nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn gebogen ist.
19. Dorn nach Anspruch 16 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn zwei- oder mehrfach geteilt ist. . .
20. Dorn nach Anspruch 19» 'dadujrcl^gekerimzeidTnet, daß die Teilung des Dornes längs und/oder quer zur Achsrichtung verläuft.
EPO - COPY H*jl ·»
DE3412486A 1984-04-03 1984-04-03 Verfahren zur Herstellung von Durchlaufkokillen für Stranggußmaschinen Expired - Lifetime DE3412486C2 (de)

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