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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein System zur Ausbildung eines übereinstimmenden
Schmiermittel- und/oder
Gasflusses durch mehrere durchlässige umlaufende
Wandungen in einem Metallgießformtisch.
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Hintergrund
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Metallbarren
und -knüppel
werden typischerweise in einem Gießvorgang hergestellt, der von
einer vertikal ausgerichteten Form Gebrauch macht, die oberhalb
einer großen
Gießgrube
unterhalb des Bodenniveaus der Metallgießerei angeordnet ist. Die untere
Komponente der vertikalen Gießform
ist ein Ausgangsblock, der an Ausgangsblocksockeln angebracht ist.
Wenn der Gießvorgang
beginnt, befinden sich die Ausgangsblöcke in ihrer obersten Position und
in den Formen. Wenn geschmolzenes Nicht-Eisen-Metall in die Form
gegossen und gekühlt
wird, wird der Ausgangsblock mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit
mittels eines Hydraulikzylinders oder einer anderen Vorrichtung
langsam nach unten bewegt. Wenn der Ausgangsblock nach unten bewegt wird,
tritt verfestigtes Nicht-Eisen-Metall oder Aluminium aus dem Boden
der Form aus, und Barren oder Knüppel
werden gebildet.
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Obwohl
die Erfindung Anwendung beim Gießen von Metallen im Allgemeinen,
die ohne Einschränkung
Aluminium, Messing, Blei, Zink, Magnesium, Kupfer, Stahl etc. umfassen,
findet, sind die angegebenen Beispiele und die offenbarte bevorzugte Ausführungsform
solche für
Aluminium, und wird daher der Ausdruck Aluminium aus Gründen der
Einheitlichkeit durchgehend verwendet, obwohl die Erfindung allgemeiner
Anwendung bei Metallen findet.
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Es
gibt zahlreiche Form- und Gießtechniken, die
zu diesen Gießtischen
passen. Einige werden im Allgemeinen als "Gießkopf"-Technik bezeichnet, während andere
herkömmlichere
Techniken sind, bei denen Schwimmer und Auslaufschurren verwendet werden,
die beide der Fachwelt bekannt sind. Die Gießkopf-Technik weist im Allgemeinen
ein feuerfestes System und ein Trogsystem für geschmolzenes Metall an der
Oberseite des Gießtischs
auf, während die
herkömmliche
Gießtechnologie
mit dem Aufhängen
oder Abstützen
der Quelle für
das geschmolzene Metall oberhalb des Gießtischs und der Verwendung von
Auslaufschurren oder -rohren und Schwimmern verbunden ist, um den
Spiegel des geschmolzenen Metalls in den Formen aufrechtzuerhalten,
wobei sie den Formen auch gleichzeitig geschmolzenes Metall zuführen.
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Diese
unterschiedlichen Gießtechnologien weisen
verschiedene Vorteile und Nachteile auf und erzeugen verschiedene
Knüppelqualitäten, ohne
jedoch dass eine von ihnen zur Ausführung dieser Erfindung benötigt wird.
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Das
Metallverteilungssystem ist ebenfalls ein wichtiger Teil des Gießsystems.
Bei den beiden angegebenen Technologiebeispielen sitzt der Gießkopfverteilungstrog
auf dem Formtisch, während
der herkömmliche
Gießtrog
oberhalb des Formtischs aufgehängt
ist, um das geschmolzene Metall an die Formen zu verteilen.
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Gießtische
gibt es in allen Größen und
Konfigurationen, weil es zahlreiche und unterschiedlich bemessene
und konfigurierte Gießgruben
gibt, über denen
der Gießtisch
angeordnet wird. Die Notwendigkeiten und Erfordernisse, dass sich
ein Gießtisch für eine besondere
Anwendung eignet, hängen
daher von zahlreichen Faktoren ab, von denen einige die Abmessungen
der Gießgrube,
der/die Standorte) der Quellen von Wasser und die Praktiken der
gesamten Herstellung der Grube umfassen.
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Die
obere Seite des typischen Gießtischs steht
arbeitstechnisch mit dem Metallverteilungssystem in Verbindung oder
wirkt mit diesem zusammen. Der typische Gießtisch steht auch mit den Formen, die
in ihm aufgenommen sind, arbeitstechnisch in Verbindung.
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Die
Verwendung einer durchlässigen
oder porösen
umlaufenden Wandung hat sich als effektiver und wirksamer Weg zur
Verteilung von Schmiermittel und Gas an die Innenfläche eine
Stranggussform erwiesen, wie beispielsweise in dem US Patent Nr.
4 598 763 von Wagstaff beschrieben ist.
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Bei
der typischen Verwendung einer durchlässigen umlaufenden Wandung
werden Schmier mittel und Gas der umlaufenden Wandung unter Druck durch
Nuten oder Beschickungskanäle
um die umlaufende Wand herum zugeführt, typischerweise unter Verwendung
von einem Beschickungskanal (wenn Nuten für die Beschickung mit Schmiermittel verwendet
werden) und von einem oder zwei Beschickungskanälen (Nuten) für die Beschickung
mit Gas. Die bevorzugten Schmiermittel sind synthetische Öle, während das
gegenwärtig
bevorzugte Gas Luft ist. Das Schmiermittel und das Gas durchdringen dann
die umlaufende Wandung und werden dem Inneren der Form als Teil
des Gießvorgangs
zugeführt.
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Die
umlaufenden Wandungen bei existenten Gießtischen weisen je Beschickungskanäle zur Zuführung von
Schmiermittel und/oder Gas auf, und die Beschickungskanäle können umfangsseitige,
nutförmige
Beschickungskanäle
mit gleicher Tiefe und Breite sein, oder sie können teilweise durch die umlaufenden
Wandungen hindurch gebohrte Löcher oder
irgendwelche anderen Beschickungsmittel hierfür sein. Die typische umlaufende
Wandung weist einen separaten Schmiermittel-Beschickungskanal und
einen Gaskanal auf.
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Graphit
hat sich als das bevorzugte durchlässige Material zur Verwendung
als Material oder Medium für
die umlaufende Wandung erwiesen. Graphit tat sich jedoch als teuer
bei der übereinstimmenden Herstellung
von einzelnen Produkten hoher Qualität erwiesen, die eine sehr ähnliche
Durchlässigkeit
im Vergleich mit anderen umlaufenden Wandungen aus Graphit aufweisen.
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Einer
der bedeutenden Faktoren, die die hohen Kosten verursachen, die
bei der Zurverfügungstellung
einer gleichmäßigen Durchlässigkeit
oder gleichmäßigen Schmiermittel/Gas-Durchflussraten durch
die umlaufenden Wandungen entstehen, ist die Variabilität der relevanten
Eigenschaften des Materials der umlaufenden Wandung. Die die Schmiermittel-
und die Gas-Durchflussraten
betreffenden Eigenschaften können
sich beispielsweise von Partie zu Partie des Graphits beträchtlich ändern, und
sogar innerhalb derselben Partie und innerhalb einer gegebenen umlaufenden
Wandung. Änderungen
der Eigenschaften, beispielsweise der Porosität, der Durchlässigkeit
und der Dichte, beeinflussen die Durchflussraten des Schmiermittels
und/oder Gases durch die umlaufende Wandung. Des Weiteren sind die
Viskosität
eines besonderen Schmiermittels oder Gases sowie der Druck, mit
dem das Schmiermittel oder Gas der umlaufenden Wand zugeführt wird, Faktoren,
die die jeweiligen Durchflussraten durch die durchlässigen umlaufenden
Wandungen beeinflussen.
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Die
Erfahrung hat gelehrt, dass die Möglichkeit besteht, dass Graphit
von einem besonderen Lieferanten oder einer besonderen Quelle in
höherem Maße gleiche
Eigenschaften aufweist als Grafit von zwei unterschiedlichen Quellen
oder Lieferanten; es kann auch nicht-akzeptable Änderungen der Eigenschaften
des Graphits einer einzigen Quelle und sogar einer einzigen Partie
geben. Dies ist sogar der Fall, obwohl bei der Bestellung typischerweise
eine besondere Dichte angegeben wird.
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Bei
einer typischen Anwendung wird eine umlaufende Wandung für jede Form
verwendet, und befinden sich typischerweise zahlreiche Formen an einem
einzigen Gießtisch,
wobei jede Form eine umlaufende Wandung aufweist. Es wird bevorzugt,
allen umlaufenden Wandungen in den Formen eines bestimmten Gießtischs
Gas aus einer Versorgungsleitung unter einem Druck und Schmiermittel
aus einer Versorgungsleitung zuzuführen.
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Die
für die
Durchflussraten des Schmiermittels und/oder Gases durch den Graphit
wichtigsten Änderungen
beruhen daher auf der Veränderlichkeit der
Eigenschaften des Graphits im Bezug auf die jeweiligen Durchflussraten,
die zu dem kritischen Faktor bei der Erreichung des Ziels gleicher
oder vorhersagbarer Durchflussraten des Schmiermittels und Gases
durch die umlaufenden Wandungen in jeder der Formen auf demselben
Gießtisch
oder sogar in derselben Herstellungsstätte wird.
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Vor
dieser Erfindung war die Erreichung derselben Durchflussrate oder
Beschickungsrate des Schmiermittel- und/oder Gasflusses durch die
mehreren umlaufenden Wandungen auf demselben Gießtisch zeitraubend und teuer
und führte
zu beträchtlichem
Ausschuss. Jede einzelne umlaufende Wandung wurde extensiv zur Bestimmung
ihrer Eigenschaften betreffend die Durchflussrate getestet, und
ein unnötig
großer
Prozentsatz wurde infolge Änderungen
der Durchflussrate verworfen.
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Beim
Gießen
von Metall in zahlreiche gleichzeitig auf demselben Gießtisch befindliche
Formen wird es für
das Erreichen, eines zuverlässigen
Verfahrens für
die Herstellung von Gussprodukten hoher Qualität (Knüppel, Barren oder besondere
Gestalten) kritisch, dass das den umlaufenden Wandungen während des
Gießens
zugeführte
Schmiermittel und/oder Gas von umlaufender Wandung zu umlaufender
Wandung auf demselben Gießtisch
fast das gleiche ist.
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Um übereinstimmende
Durchflussraten des Schmiermittels und/oder Gases durch die umlaufenden
Wandungen jeder Form auf einem gegebenen Gießtisch zu erreichen, hat die
Erfahrung eine sehr hohe Ausschussrate der Graphitringe gezeigt.
Typischerweise können
umlaufende Wandungen aus Graphit mit ähnlichen Eigenschaften zu Gruppen
zusammengefasst werden, um sehr ähnliche
Durchflussraten des Schmiermittels und/oder Gases zu erreichen.
Obwohl das gruppenweise Zusammenfassen der umlaufenden Wandungen
für eine
neue Gestaltung spricht, kann jedoch die Handhabung des selektiven
Austauschs von umlaufenden Wandungen an Ort und Stelle in einer
Fabrik sehr schwierig sein.
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Unter
dem Aspekt der Ausführung
und der Kosten werden das Schmiermittel und/oder Gas unter einem
konstanten Druck zugeführt,
und werden die umlaufenden Wandungen mit einer konstanten oder festgelegten
Dicke und einer allgemeinen Größe derart
hergestellt, dass sie in das Innere der Formen passen. Der innere
und der äußere Durchmesser
der umlaufenden Wandungen sowie ihre Gesamthöhe sind ebenfalls im Allgemeinen
festgelegt.
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Es
ist eine Aufgabe dieser Erfindung, eine ausreichend übereinstimmende
Durchflussrate des Schmiermittels und/oder Gases durch die mehreren umlaufenden
Wandungen an einem Gießtisch
oder in einer Gießerei
zu erreichen, sogar obwohl die umlaufenden Wandungen im Allgemeinen Änderungen
ihrer Eigenschaften betreffend die Durchflussrate des Schmiermittels
und/oder Gases durch den umlaufenden Wandungskörper aufweisen.
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Es
ist auch eine Aufgabe dieser Erfindung, die erheblichen Kosten einer
hohen Ausschussrate der umlaufenden Wandungen herabzusetzen, um
die ausreichend übereinstimmende
Durchflussrate des Schmiermittels und/oder Gases zu erreichen.
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Diese
Erfindung löst
diese Aufgaben dadurch, dass ein System für die Ausbildung einer übereinstimmenden
Strömung
von Schmiermittel und/oder Gas durch mehrere durchlässige umlaufende
Wandungen geschaffen wird. Das System befasst sich mit der Sicherstellung
einer oder mehrerer Eigenschaften, oder der tatsächlichen Durchflussrate, der
umlaufenden Wandungen und bestimmt oder schafft dann den geeigneten
Flächenbereich
der Beschickungsleitung, die das Schmiermittel und/oder Gas zum Äußeren der
umlaufenden Wandung liefert, und/oder die geeignete Beschickungsstrecke.
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Die
Erfindung stellt einen Gießtisch
gemäß Definition
in Anspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von
durchlässigen
umlaufenden Wandungen rund um Hohlräume eines Gießtischs
herum gemäß Definition
in Anspruch 5 zur Verfügung.
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Das
durch diese Erfindung geschaffene System hat den bedeutenden Vorteil,
dass es die Verwendung von mehreren umlaufenden Wandungen mit unterschiedlichen
Durchflussraten für
Schmiermittel und/oder Gas, die bei demselben Gießtisch zu verwenden
sind, gestattet, während übereinstimmende
Durchflussraten durch jede umlaufende Wandung erreicht sind.
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Das
durch diese Erfindung geschaffene System hat den bedeutenden Vorteil,
dass es eine erheblich ähnliche
Durchflussrate für
Schmiermittel und/oder Gas in einer Mehrzahl von umlaufenden Wandungen
in Formen auf demselben Gießtisch schafft.
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Bei
der Lösung
dieser Aufgaben schafft die Erfindung ein System, das einfacher
und preiswerter als alle vorbekannten Systeme ist.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, die jetzt kurz beschrieben werden.
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1 ist
eine Ansicht einer typischen Aluminiumgießvorrichtung mit Gießgrube und
Senkkasten;
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2 ist
im Schnitt eine Ansicht einer typischen Formgießvorrichtung, die die umlaufende Wandung
in ihrer ordnungsgemäßen Lage
zeigt;
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3 ist
ein Schnitt durch eine umlaufende Wandung, die sich in einem Formgehäuse befindet, mit
der Darstellung der Strömung
von Schmiermittel oder Gas durch dessen Körper
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4 ist
ein Schnitt durch eine umlaufende Wandung, die sich in einem Formgehäuse befindet, mit
der Darstellung der Strömung
von Schmiermittel oder Gas durch dessen Körper, wobei sich nur die Beschickungskanäle in dem
Formgehäuse
befinden;
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5 ist
eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer umlaufenden
Wandung, die zur Verwendung durch die Erfindung ins Auge gefasst
wird;
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6 ist
eine Draufsicht auf die in 5 dargestellte
umlaufende Wandung;
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7 ist
eine Seitenansicht der in 5 dargestellten
umlaufenden Wandung;
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8 ist
ein in 6 angegebener Schnitt durch die umlaufende Wandung;
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9 ist
eine Draufsicht auf eine durch die Erfindung ins Auge gefasste alternative
Ausführungsform
einer umlaufenden Wandung, bei der Schmiermittel und/oder Gas der
umlaufenden Wandung durch von der oberen Seite der umlaufenden Wandung
aus gebohrte Löcher
zugeführt
wird;
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10 ist
eine Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform, bei der Schmiermittel
und/oder Gas der umlaufenden Wandung durch von der oberen Seite
der umlaufenden Wandung aus gebohrte Löcher zugeführt wird und bei der die Löcher, durch die
Schmiermittel und/oder Gas zugeführt
wird, nicht gleich beabstandet sind;
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11 ist
eine Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform, bei der Schmiermittel
und/oder Gas der umlaufenden Wandung durch von der oberen Seite
der umlaufenden Wandung aus gebohrte Löcher zugeführt wird und bei der die Gestalt
der umlaufenden Wandung nicht kreisförmig ist; und
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12 ist
eine Teil-Draufsicht auf die umlaufende Wandung, die die Bewegung
der örtlichen
Anordnung der Löcher
zur Beeinflussung der Durchflussraten zeigt.
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Beste Arten
der Ausführung
der Erfindung und Offenbarung der Erfindung
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Während es
zahlreiche Arten gibt, eine vertikale Gießanordnung zu erreichen und
zu konfigurieren, zeigt 1 ein Beispiel. In 1 findet
das Gießen
von Aluminium im Allgemeinen unterhalb des Niveaus des Fabrikbodens
in einer Gießgrube
statt. Direkt unterhalb des Gießgrubenbodens 1a befindet sich
ein Senkkasten 3, in dem ein Hydraulikzylinderkopf 2 für den Hydraulikzylinder
angeordnet ist.
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Wie
in 1 dargestellt ist, sind die Komponenten des unteren
Teils einer typischen vertikalen Aluminiumgießvorrichtung, die innerhalb
einer Gießgrube 1 und
eines Senkkastens 2 dargestellt ist, ein hydraulischer
Zylinderkopf 2, ein Plunger 6, ein Anbringungsbasisgehäuse 5,
eine Aufspannplatte 7 und eine Ausgangsblockbasis 8,
die alle in einer Höhe
unterhalb des Gießereibodens 4 dargestellt
sind.
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Das
Anbringungsbasisgehäuse 5 ist
am Boden 2a der Gießgrube 1 angebracht,
unterhalb dessen sich der Senkkasten 3 befindet. Der Senkkasten 3 ist
durch seine Seitenwände 3b und
seinen Boden 3a gebildet.
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In 1 ist
ebenfalls eine typische Gießtischbaugruppe 10 dargestellt,
die wie dargestellt durch einen hydraulischen Zylinder 11 verschwenkt werden
kann, der einen Gießtischschwenkarm 10a derart
drückt,
dass er sich um einen Punkt 12 schwenkt und dadurch die
Hauptgießrahmenbaugruppe
anhebt und dreht, wie in 1 dargestellt ist. Vorgesehen
sind auch Gießtischschlitten,
die es gestatten, dass die Gießtischbaugruppen
zu der Gießposition
oberhalb der Gießgrube
hin und von dieser weg bewegt werden.
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1 zeigt
des Weiteren die Aufspannplatte 7 und die Ausgangsblockbasis 8,
die teilweise in die Gießgrube 1 abgesenkt
sind, wobei der Knüppel 13 teilweise
gebildet ist. Der Knüppel 13 befindet
sich an einem Ausgangsblock 14, der an einem Sockel 15 angebracht
ist. Während
der Ausdruck Ausgangsblock für
den Gegenstand 14 verwendet wird, ist zu beachten, dass
auch die Ausdrücke
Bodenblock und Ausgangskopf in der Industrie zur Bezeichnung des Gegenstands 14 verwendet
werden, wobei der Ausdruck Bodenblock typischerweise verwendet wird, wenn
ein Barren gegossen wird, und der Ausdruck Ausgangskopf verwendet
wird, wenn ein Knüppel
gegossen wird.
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Obwohl
die Ausgangsblockbasis 8 in 1 nur einen
Ausgangsblock 14 und einen Sockel 15 zeigt, sind
typischerweise mehrere von beiden an jeder Ausgangsblockbasis angebracht,
die gleichzeitig Knüppel
oder Barren gießen,
wenn der Ausgangsblock während
des Gießvorgangs
nach unten bewegt wird.
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Wenn
hydraulisches Fluid in den Hydraulikzylinder mit einem ausreichenden
Druck eingeführt wird,
werden der Plunger 6 und folglich die Ausgangsblockbasis 8 zu
der gewünschten
Ausgangshöhe
für den
Gießvorgang
angehoben, die erreicht ist, wenn sich die Ausgangsblöcke innerhalb
der Gießtischbaugruppe 10 befinden.
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Die
nach unten gerichtete Bewegung der Ausgangsblockbasis 8 wird
im Wege der dosierten Zuführung
des hydraulischen Fluids von dem Zylinder mit einer vorbestimmten
Rate durchgeführt,
wodurch der Plunger 8 und folglich die Ausgangsblöcke mit
einer vorbestimmten und gesteuerten Rate nach unten bewegt werden.
Die Form wird während
des Vorgangs steuerbar gekühlt,
um die Verfestigung der austretenden Barren und Knüppel zu
unterstützen, typischerweise
unter Verwendung von Wasserkühlmitteln.