EP0025852B1 - Hydraulische Steuerung für einen doppelt beaufschlagbaren Anstellzylinder einer Stranggiessanlage - Google Patents

Hydraulische Steuerung für einen doppelt beaufschlagbaren Anstellzylinder einer Stranggiessanlage Download PDF

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EP0025852B1
EP0025852B1 EP80104703A EP80104703A EP0025852B1 EP 0025852 B1 EP0025852 B1 EP 0025852B1 EP 80104703 A EP80104703 A EP 80104703A EP 80104703 A EP80104703 A EP 80104703A EP 0025852 B1 EP0025852 B1 EP 0025852B1
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valve
line
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pilot
pressure
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Erich Maas
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SMS Schloemann Siemag AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/20—Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic control for a double acting actuating cylinder for positioning and securing the position of a guide roller in the strand guide of a continuous casting installation, using directional valves within the two main control lines in the manner of electromagnetic valves with mechanical actuation by spring when the electromagnet is de-energized.
  • Such control is known in the relevant art.
  • Check valves in main control lines are also known per se.
  • Hydraulic roller adjustment systems are preferably used in continuous casting plants. Compared to mechanical or electro-mechanical adjustment systems, the main advantage of hydraulics is that the contact pressure of the segments or the casters can be adjusted continuously against the mechanical stop that determines the strand thickness, with the hydraulic constant pressure system limiting the force. In this way, a safety function against excessive mechanical stress is taken over, which, when a maximum roller force is exceeded, leads to the reeling of the employed rollers without any appreciable increase in force. Hydraulic adjustment cannot be dispensed with, in particular for the driven rollers of a strand guide, since functionally, retreating under constant force is absolutely necessary for these rollers, because the start-up or cold strand chain causes periodic lifting movements of the rollers when it is transported within the strand guide.
  • An essential criterion for the reliability of a continuous caster is the functionality of the hydraulically actuated positioning cylinders and thus the security against an undesired retraction of the positioning cylinders in the warm or cooling area of the strand guide.
  • the retraction of the strand guide in this area leads to strand bulges and breakthroughs, which usually results in the system being shut down for a long time.
  • the invention is therefore based on the object of improving the functional reliability of the hydraulically operated adjusting cylinders and ensuring the supply of the cylinders with hydraulic fluid even when the control voltage for the electromagnetically switched valves or the entire electrical system fails due to a current fault, so that the latter fails If an emergency supply can be maintained over a longer period of time, which in particular makes it possible to hold the cylinders both in the upper end position and to carry out a downward movement without interruption and to keep the pressure, ie maintain the functions of the hydraulics in every switching position of the main control valves.
  • the check valves which can be influenced by the 4/2-way pilot valve are then opened or closed in such a way that the supply or discharge of the pressure fluid required for holding when lifting or lowering is ensured via the 4/2-way pilot valve ,
  • the supply of oil takes place via the pressure accumulator (s) in the power unit of the hydraulic drive, into which pressure-controlled pumps usually feed. Since the directional valves for avoiding internal oil losses are designed as leakage-free seat valves and an operation with regulated pressure via a pressure control valve, which has large leakage losses and would empty the pressure accumulator in the shortest possible time, is not carried out in an emergency, low oil loss only occurs on the cylinder . However, these losses can be compensated for over several hours via the pressure accumulator.
  • a circuit diagram for the control with emergency supply in connection with an adjusting cylinder for a guide roller of a continuous casting system is shown as an exemplary embodiment of the invention.
  • the hydraulic control is used to actuate pitch cylinders 1 with pistons 2 and piston rods 3 for a driven guide roller 4 in a continuous caster.
  • the piston rods 3 of both adjusting cylinders 1 press on schematically illustrated bearings 5 of the guide roller 4.
  • Each adjusting cylinder 1 is assigned such a control for the reversible adjusting movements of the piston rods 3.
  • the circuit diagram is designed with regard to the shading of the valves in the event of a power failure.
  • the cylinder piston 2 is, for example, in the lower end position, i.e. the guide roller 4 is lowered.
  • the control system consists of a high-pressure source, not shown, with a regulating pump and pressure accumulator for supplying a constant hydraulic working pressure.
  • a high-pressure line 6 leads from the high-pressure source via a shut-off valve 7 to the 4/2-way valve 8, which can be actuated electrically against a spring force and to which the switching positions I and 11 are assigned.
  • Switch position I i.e. with the electromagnet energized, it will always have to be selected if the drive cylinder is to be driven via the pressure control valve 9 by means of regulated pressure.
  • the check valve 10 located in line 6 closes and the check valve 12 located in line 6a is self-actuated, i.e. open.
  • the high-pressure line 6 branches into the two main control lines 13 and 14, which open into the two pressure chambers 1 a and 1 b of the adjusting cylinder 1.
  • Each main control line 13, 14 is assigned an electromagnetically actuated 3/2-way valve 15, 16.
  • the directional control valve 15 can be brought into the switch positions from P to A and A to T, the directional control valve 16 into the switch positions from P to D and D to T.
  • the main control line 14 is under pressure, which opens into the pressure chamber 1 b of the cylinder in order to keep the guide roller 4 pressed against the strand 17 with an adjustable, constant force.
  • a 4/2-way pilot valve 18 with electromagnetic actuation a, b is arranged for both switching positions 111 and IV. Electromagnet a is actuated when pressing the roller or while maintaining pressure; while electromagnet b is excited when lifting the guide roller 4.
  • the directional control valve 18 has a catch 18a, so that a switching position which has been set once remains even in the event of a power failure.
  • the inputs P, T of the directional control valve 18 communicate with the high-pressure line 6 and with the return line 19.
  • Another check valve 22 connects a control line 23 leading to the check valve 20 and coming to the check valve 21 to the return line 19 or 11 of the system, the check valve 22 being unlocked.
  • the check valves 21, 22 are namely selectively controllable via the 4/2-way pilot valve 18 for unlocking, the control pressure being removed via line 32 from the outlet of the pilot valve.
  • the magnet a of the directional control valve 18 should be energized, which means that the switch position 111 and thus a passage from P to G or E to T is given.
  • the check valve 21 is opened by control pressure in the line 32 and at the same time opens the check valve 20 via line 23 by self-actuation, while the check valve 22 closes.
  • the circuit diagram also contains other valves, lines and devices, but these are not essential for the actual emergency supply.
  • an overpressure regulator 24 and a pilot valve 25 for the overpressure regulator 24 as well as for the pressure control valve 9 can be seen.
  • the pressure control valve 9, which has large leak oil losses, is still connected to a leak line 26.
  • a throttle valve 27, 28 is provided in the main control line 13 as well as in the main control line 14.
  • the connections 29, 30 indicate the electrical lines for actuating the valves to be switched electrically.
  • the supply in the normal case and in the event of a power failure for lifting the guide roller is described in more detail below.
  • the directional control valve 8, which is not electrically controlled - and thus assumes a position that is also present in the event of a power failure, which is also absolutely necessary due to the necessary bypassing of the pressure control valve 9 due to the high leakage oil losses - is in the switching position II shown and opens from P. to F.
  • the 3/2-way valve 15 is electrically controlled in the normal case (not shown) and opens from P to A, while the likewise electrically controlled 3/2-way valve 16 is opened from D to T.
  • the electromagnet b of the additional 4/2-way pilot valve 18 is actuated so that it assumes the switching position IV shown, which is maintained by the catch 18a in the event of a power failure.
  • the connection P to E or G to T is established.
  • the check valve 22 is opened or unlocked, as a result of which the check valve 20 can open by self-actuation.
  • Oil is supplied to the cylinder space 1 of the actuating cylinder 1 with the self-actuated check valve 10 in the high-pressure line 6 and closed check valve 12 in the line 6a.
  • the displaced oil of the cylinder space 1 b passes through the main control line 14 to the drinking line 11 and from there into the tank, not shown.
  • the piston rod 3 of the drive cylinder 1 extends and lifts the guide roller 4.

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  • Types And Forms Of Lifts (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuerung für einen doppelt beaufschlagbaren Anstellzylinder zum Positionieren und zur Lagesicherung einer Führungsrolle in der Strangführung einer Stranggiessanlage, unter Verwendung von Wegeventilen innerhalb der beiden Hauptsteuerieitungen in der Art von Elektromagnetventilen mit mechanischer Betätigung durch Feder bei entregtem Elektromagnet. Eine derartige Steuerung ist im einschlägigen Fachgebiet bekannt. Ferner sind Rückschlagventile in Hauptsteuerleitunge an sich bekannt.
  • In Stranggiessanlagen werden bevorzugt hydraulische Rollenanstellsysteme eingesetzt. Gegenüber mechanischen oder elektro-mechanischen Anstellsystemen besitzt die Hydraulik vor allen den Vorteil, dass die Anpresskraft der Segmente bzw. der angestellte Rollen gegen den die Strangdicke bestimmenden mechanischen Anschlag stufenlos eingestellt werden kann, wobei über das Konstantdrucksystem der Hydraulik eine Kraftbegrenzung erfolgt. Damit wird eine Sicherheitsfunktion gegen überhöhte mechanische Belastung übernommen, die beim Überschreiten einer maximalen Rollenkraft zum Zurückweichen der angestellten Rollen ohne nennenswerten Kraftanstieg führt. Insbesondere für die angetriebenen Rollen einer Strangführung kann auf eine hydraulische Anstellung nicht verzichtet werden, da für diese Rollen ein Zurückweichen unter konstanter Kraft funktionstechnisch unbedingt erforderlich ist, weil die Anfahr- oder Kaltstrangkette periodische Hubbewegungen der Rollen verursacht, wenn sie innerhalb der Strangführung transportiert wird.
  • Ein wesentliches Kriterium für die Zuverlässigkeit einer Stränggiessanlage ist die Funktionstüchtigkeit der hydraulisch beaufschlagbaren Anstellzylinder und damit die Sicherheit gegen ein unerwünschtes Zurückweichen der Anstellzylinder im Warm- bzw. Kühlbereich der Strangführung. Das Zurückweichen der Strangführung in diesem Bereich führt zu Strangausbeulungen und Strangdurchbrüchen, was meist einen langzeitigen Stillstand der Anlage zur Folge hat.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Funktionssicherheit der hydraulisch betriebenen Anstellzylinder zu verbessern und die Versorgung der Zylinder mit Hydraulikflüssigkeit auch dann zu gewährleisten, wenn bedingt durch einen Stromfehler die Steuerspannung für die elektromagnetisch geschalteten Ventile oder die gesamte Elektrik ausfällt, so dass in diesem Fall über längere Zeit eine Notversorgung aufrechterhalten werden kann, die es insbesondere ermöglicht, die Zylinder sowohl in der oberen Endstellung zu halten als auch eine Abwärtsbewegung ohne Unterbrechung durchzuführen und den Druck zu halten, d.h. die Funktionen der Hydraulik in jeder Schaltstellung der Haupt-Steuerventile aufrechtzuerhalten.
  • Die Lösung dieser Aufgabe besteht aus den im Patentanspruch angegebenen Merkmalen. Dadurch, dass zusätzlich zu dem in jeder Hauptsteuerleitung vorgesehenen Wegeventil als Hauptsteuerventil noch ein im Nebenstrom angeordnetes Vorsteuerventil als Wegeventil mit Raste über Rückschlagventile in den Hydraulikkreislauf für die Versorgung eines Anstellzylinders geschaltet wird, kann der Anstellzylinder unabhängig von der jeweiligen Schaltstellung der Haupt-Wegeventile die eingeleitete Funktion erfüllen-, selbst dann, wenn die zum Heben der Strangführungsrolle in den beiden Hauptsteuerleitungen elektrisch betätigten Haupt-Wegeventile, bedingt durch die Federkraft bei Spannungsausfall, in ihre Ausgangslage zurückgestellt werden. Es werden dann nämlich die von dem 4/2-Wege-Vorsteuerventil beeinflussbaren Rückschlagventile so aufgesteuert oder geschlossen, dass die zum Halten beim Heben bzw. zum Senken erforderliche Zu- bzw. Abfuhr der Druckflüssigkeit über das 4/2-Wege-Vorsteuerventil gesichert ist, wobei die Versorgung mit Öl über den/die in der Krafteinheit des hydraulischen Antriebs vorhandenen Druckspeicher, in welchen üblicherweise druckgeregelte Pumpen einspeisen, erfolgt. Da die Wegeventile zur Vermeidung von internen Ölverlusten als leckölfreie Sitzventile ausgeführt sind und eine Betriebsweise mit geregeltem Druck über ein Druckregelventil, welche grosse Leckageverluste aufweist und den Druckspeicher in kürzester Frist leeren würde, in einem Notfall nicht durchgeführt wird, treten geringe Ölverlusta lediglich am Zylinder auf. Diese Verluste können aber über mehrere Stunden über den Druckspeicher kompensiert werden.
  • In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Schaltplan für die Steuerung mit Notversorgung in Verbindung mit einem Anstellzylinder für eine Führungsrolle einer Stranggiessanlage dargestellt. Die hydraulische Steuerung dient zum Betätigen von Anstellzylindern 1 mit Kolben 2 und Kolbenstangen 3 für eine angetriebene Führungsrolle 4 in einer Stranggiessanlage. Die Kolbenstangen 3 beider Anstellzylinder 1 drücken auf schematisch dargestellte Lager 5 der Führungsrolle 4. Jedem Anstellzylinder 1 ist solch eine Steuerung für die reversierbaren Anstellbewegungen der Kolbenstangen 3 zugeordnet.
  • Der Schaltplan ist hinsichtlich der Schattstellungen der Ventile für den Fall des Stromausfalls entworfen. Der Zylinderkolben 2 befindet sich beispielsweise in der unteren Endstellung, d.h. die Führungsrolle 4 ist abgesenkt. Die Steuerung besteht aus einer nicht näher dargestellten Hochdruckquelle mit Regelpumpe und Druckspeicher zur Lieferung eines konstanten hydraulischen Arbeitsdrucks. Von der Hochdruckquelle führt eine Hochdruckleitung 6 über ein Absperrventil 7 zu dem gegen eine Federkraft elektrisch betätigbaren 4/2-Wege-Ventil 8, dem die Schaltstellungen I und 11 zugeordnet sind. Die Schaltstellung I, d.h. mit erregtem Elektromagneten, wird immer dann zu wählen sein, wenn der Antriebszylinder mittels geregeltem Druck über das Druckregelventil 9 gefahren werden soll. In diesem Fall schliesst das in der Leitung 6 angeordnete Rückschlagventil 10, und das in der Leitung 6a angeordnete Rückschlagventil 12 wird eigenaufgesteuert, d.h. geöffnet.
  • Die Hochdruckleitung 6 zweigt sich in die beiden Hauptsteuerleitungen 13 und 14, die in die beiden Druckräume 1 a und 1 b des Anstellzylinders 1 einmünden. Jeder Hauptsteuerleitung 13, 14 ist ein elektromagnetisch zu betätigendes 3/2-Wege-Ventil 15, 16 zugeordnet. Das Wegeventil 15 kann in die Schaltstellungen von P nach A und A nachT, das Wegeventil 16 in die Schaltstellungen von P nach D und D nach T gebracht werden. In der dargestellten Schaltung steht die Hauptsteuerleitung 14 unter Druck, die in den Druckraum 1 b des Zylinders einmündet, um die Führungsrolle 4 mit einer einstellbaren, konstanten Kraft gegen den Strang 17 gedrückt zu halten.
  • Im Nebenschluss zu den wechselweise umsteuerbaren 3/2-Wege-Ventilen 15, 16 ist ein 4/2-Wege-Vorsteuerventil 18 mit elektromagnetischer Betätigung a, b für beide Schaltstellungen 111 und IV angeordnet. Elektromagnet a wird dabei beim Andrücken der Rolle bzw. bei der Druckhaltung betätigt; während Elektromagnet b beim Heben der Führungsrolle 4 erregt ist. Das Wegeventil 18 weist eine Raste 18a auf, so dass eine einmal eingestellte Schaltstellung auch bei Stromausfall bestehen bleibt. Die Eingänge P, T des Wegeventils 18 kommunizieren mit der Hochdruckleitung 6 bzw. mitder Rücklaufleitung 19. Weiterhin ist in der zum Zylinderraum 1 a für das Heben der Führungsrolle 4 führenden Hauptsteuerleitung 13 ein Rückschlagventil 20 und in einem Abzweig der zweiten Hauptsteuerleitung 14 ein Rückschlagventil 21 vorgesehen. Ein weiteres Rückschlagventil 22 verbindet eine zum Rückschlagventil 20 führende und zum Rückschlagventil 21 kommende Steuerleitung 23 mit der Rücklaufleitung 19 bzw. 11 des Systems, wobei das Rückschlagventil 22 entsperrt ist. Die Rückschlagventile 21, 22 sind nämlich über das 4/2-Wege-Vorsteuerventil 18. wahlweise zum Entsperren ansteuerbar, wobei der Steuerdruck über die Leitung 32 von dem Ausgang des Vorsteuerventils abgenommen wird. Für die abgebildete Schaltung zum Andrücken oder Senken der Führungsrolle 4 mit Hochdruck gilt, dass der Magnet a des Wegeventils 18 erregt sein müsste, womit die Schaltstellung 111 und damitein Durchgang von P nach G bzw. E nach T gegeben ist. Das Rückschlagventil 21 wird dabei durch Steuerdruck in der Leitung 32 geöffnet und öffnet gleichzeitig über die Leitung 23 durch Eigenaufsteuerung das Rückschlagventil 20, während das Rückschlagventil 22 schliesst.
  • Der Schaltplan enthält noch andere Ventile, Leitungen und Einrichtungen, die aber für die eigentliche Notversorgung nicht wesentlich sind. So sind noch ein Überdruckregler 24 und ein Vorsteuerventil 25 für den Überdruckregler 24 wie auch für das Druckregelventil 9 zu erkennen. Das Druckregelventil 9, weiches grosse Lecköiverluste aufweist, ist noch mit einer Leckleitung 26 verbunden. In der Hauptsteuerteitung 13 ist ebenso wie in der Hauptsteuerleitung 14 ein Drosselvetil 27, 28 vorgesehen. Die Verbindungen 29, 30 geben die elektrischen Leitungen zur Betätigung der elektrisch zu schaltenden Ventile an.
  • Im folgenden wird die Versorgung im Normalfall und bei Spannungsausfall für das Heben der Führungsrolle näher beschrieben. Das Wegeventil 8, welches nichtelektrisch angesteuert ist - und damit eine Position einnimmt, die auch bei Spannungsausfall vorliegt, was wegen des durch die hohen Leckölverluste bedingten notwendigen Umgehens des Druckregelventils 9 auch unbedingt erforderlich ist - befindet sich in der abgebildeten Schaltstellung II und öffnet von P nach F. Das 3/2-Wege-Ventil 15 ist im nicht dargestellten Normalfall elektrisch angesteuert und öffnet von P nach A, während das ebenfalls elektrisch angesteuerte 3/2-Wege-Ventil 16 von D nach T geöffnet ist. Der Elektromagnet b des zusätzlichen 4/2-Wege-Vorsteuerventils 18 ist betätigt, so dass dieses die dargestellte Schaltstellung IV einnimmt, die durch die Raste 18a bei Stromausfall eingehalten wird. Die Verbindung P nach E bzw. G nach T ist hergestellt. Das Rückschlagventil 22 wird aufgesteuert bzw. entsperrt, wodurch das Rückschlagventil 20 durch Eigenaufsteuerung öffnen kann.. Dem Zylinderraum 1 des Anstellzylinders 1 wird bei eigenaufgesteuertem Rückschlagventil 10 in der Hochdruckleitung 6 und geschlossenem Rückschlagventil 12 in der Leitung 6a Öl zugeführt. Das verdrängte Öl des Zylinderraums 1 b gelangt überdie-Hauptsteuerleitung 14 zur Trankleitung 11 und von dort in den nicht dargestellten Tank. Die Kolbenstange 3 des Antriebszylinders 1 fährt aus und hebt die Führungsrolle 4. Durch das in der Schaltstellung IV eingerastete 4/2-Wege-Ventil 18 und der damit verbundenen Vorsteuerung der Rückschlagventile (Rückschlagventil 22 ist entsperrt, Rückschlagventil 20 sperrt Hauptsteuerleitung 13) ist gewährleistet, dass auch bei Ausfall der Elektrik - wobei dann die Wegeventile 15, 16 durch die Federkraft in die Ausgangslage mit den Durchgängen von A nach T bzw. P nach D gestellt sind - während der Aufwärtsbewegung des Zylinderkolbens 2 die Führungsrolle 4 danach in der erreichten bzw. in der oberen Endstellung gehalten wird.
  • Wenn dagegen zum Druckhalten die Hauptsteuerleitung 14 Hochdruck führtund das Vorsteuerventil 18 in Schaltstellung III fixiert ist, gelangt die Steuerleitung 32 unter Druck, wodurch das Rückschlagventil 21 entsperrt wird und der sich aus der Hauptsteuerleitung 14 in die Steuerleitung 23 fortpflanzende Druck das Rückschlagventil 20 entsperrt und Ventil 22 schliesst. Der Druck im Zylinderraum 1 b wird unter Entlastung der Hauptsteuerleitung 13 (Ventil 20 offengehalten) über lange Zeit gehalten.

Claims (1)

  1. Hydraulische Steuerung für einen doppelt beaufschlagbaren Anstellzylinder (1) zum Positionieren und zur Lagesicherung einen Führungsrolle (4) in der Strangführung einer Stranggiessanlage, unter Verwendung von Umsteuerventilen (15, 16) innerhalb der beiden Hauptsteuerleitungen (13, 14) in der Bauart von Elektromagnetventilen mit mechanischer Betätigung durch Feder bei entregtem Elektromagnet, gekennzeichnet durch ein zusätzliches 4/2-Wege-Vorsteuerventil (18) mit ausschliesslich elektromagnetischer Betätigung für beide Schaltstellungen (III/IV) und mit Raste zum Fixieren einer jeden Schaltstellung, das im Nebenfluss zu den wechselweise umsteuerbaren 3/2-Wege-Ventilen (15, 16) angeordnet ist, derart, dass die Eingänge (P, T) des Vorsteuerventils jeweils mit der Hochdruckleitung (6) und der Rücklaufleitung (19) vor den Umsteuerventilen kommunizieren, durch ein erstes entsperrbares Rückschlagventil (20) in der zum Zylinderdruckraum (1a) für das Heben der Führungsrolle (4) führenden ersten Hauptsteuerleitung (13), das bei Entlastung dieser Leitung schliesst und durch einen in der anderen, zweiten Hauptsteuerleitung (14) vorhandenen Druck entsperrbar ist, indem an die zweite Hauptsteuerleitung ein zweites entsperrbares Rückschlagventil (21) angeschlossen ist, das in entsperrter Stellung den Steuerdruck zum Entsperren des ersten Rückschlagventils (20) in der ersten Hauptsteuerleitung liefert, und durch ein drittes entsperrbares Rückschlagventil (22), das die den Steuerdruck führende Leitung (23) zwischen dem ersten Rückschlagventil (20) und dem zweiten Rückschlagventil (21) mit der Rücklaufleitung (19, 11) der Steuerung verbindet, wenn das dritte Rückschlagventil (22) entsperrt ist, wobei das zweite und das dritte entsperrte Rückschlagventil (21, 22) über das Vorsteuerventil (18) wechselweise zum Entsperren angesteuert sind und bei Stromausfall durch das eingerastete Vorsteuerventil (18) in der jeweiligen Schaltstellung verbleiben.
EP80104703A 1979-09-07 1980-08-09 Hydraulische Steuerung für einen doppelt beaufschlagbaren Anstellzylinder einer Stranggiessanlage Expired EP0025852B1 (de)

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