EP0192046B1 - Metallurgische Anlage mit einem portal-ähnlichen Gestell - Google Patents

Metallurgische Anlage mit einem portal-ähnlichen Gestell Download PDF

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EP0192046B1
EP0192046B1 EP86100523A EP86100523A EP0192046B1 EP 0192046 B1 EP0192046 B1 EP 0192046B1 EP 86100523 A EP86100523 A EP 86100523A EP 86100523 A EP86100523 A EP 86100523A EP 0192046 B1 EP0192046 B1 EP 0192046B1
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guide columns
installation according
metallurgical installation
guide
metallurgical
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EP86100523A
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Otto Dr. Stenzel
Alfred Henn
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Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
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Leybold AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B7/00—Heating by electric discharge
    • H05B7/02—Details
    • H05B7/10—Mountings, supports, terminals or arrangements for feeding or guiding electrodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/0075—Treating in a ladle furnace, e.g. up-/reheating of molten steel within the ladle

Definitions

  • the invention relates to a metallurgical plant with a portal-like frame with vertical supports and a plurality of vertical guide columns supported by the supports, each with a vertically movable electrode holder for receiving heating electrodes and with a melt container that can be moved into the portal.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a metallurgical plant of the type described at the outset which has a relatively light frame with slender guide columns which are not excessively stressed by bending forces.
  • the object is achieved in the metallurgical system described above according to the invention in that the frame has two platforms and that the upper ends of the guide columns are mounted in the upper platform and the lower ends of the guide columns in the lower platform.
  • each platform or reference level represents a self-contained force system that does not transmit any transverse forces to the supports. Due to the statically determined double-sided mounting of the guide columns, these can be designed with a considerably lower section modulus, ie “slimmer ” , which contributes to a considerable saving in material and thus weight.
  • the slim design of the guide columns and thus the frame ensures good accessibility for the whole Ensured environment of the electrodes and the melt container.
  • the invention is used in a particularly advantageous manner in so-called ladle furnaces in which metallurgical reactions are carried out by means of three permanent electrodes made of graphite.
  • Such furnaces usually have a furnace cover with holes for the entry of the electrodes, which despite their gradual consumption are referred to as permanent electrodes.
  • the design of the oven frame as a «portal enables the ladle oven to be moved into the frame in the usual way. H. under the lowest platform.
  • the attachment of the guide columns between two platforms above the melt container enables the guide columns to be moved closer together, since the distance between the guide columns is no longer determined by the freedom of movement of the melt container.
  • the resonance vibrations of the support arms are far away from the electromechanical forces occurring at the mains frequency.
  • the length of the high-current feed lines can also be limited by placing them between two support arms, so that low losses occur.
  • the two platforms consist of congruent framework structures. Details are explained in more detail with reference to FIG 2.
  • the upper ends of the guide columns can be adjusted in the radial direction to the axis of the melt container about pivot bearings which are arranged in the lower platform.
  • the electrodes can be inclined to one another in such a way that a smaller pitch circle diameter for the electrode axes is achieved at the level of the bath in the melt container and that a sufficiently large cross section of the lid material remains between the electrodes at the level of the lid.
  • a portal-like frame 1 is shown with vertical supports 2, which are connected to one another in two levels by two platforms 3 and 4.
  • the supports 2 are designed continuously from bottom to top and integrated into the platforms, as shown in particular in FIG.
  • the platforms consist of congruent frame structures which are constructed in the manner indicated, which is to be evaluated to scale.
  • An outer, rectangular frame consists of profiles 5 and 6, which are welded together at the corners.
  • Three further inner profiles 7, 8 and 9 run parallel to the profiles 6, and between the inner profiles 8 and 9 in turn - * parallel to the profiles 5 - two further inner profiles 10 and 11.
  • the profiles 7/8, 5/10 and 5/11 are in turn connected by crossbars 12, 13 and 14 arranged in pairs and parallel to one another, the center planes between the crossbars being aligned at an angle of 120 degrees to one another.
  • Each of the guide columns 15 to 17 carries a carriage 21 which can be moved on the guide column and has a radially inwardly directed electrode support arm 22 which carries at its inner end an electrode holder 23 into which the electrode 24 described above is inserted.
  • the melt container 20 which can also be referred to as a pan, is inserted by means of a belt 25 and two unspecified diametrical bearing journals into corresponding receptacles 26 of a chassis 27, which with the help of wheels 28 on rails 29 under the lowest platform 3 into the portal-like one Frame 1 is retractable and in the operating position assumes the position shown in Figures 1 and 2.
  • the melt container 20 has a cover 30 with corresponding openings for the passage of the electrodes 24. The cover 30 can be lifted off by means of a lifting device (not specified) and attached to the platform 3.
  • the electrode support arms are equipped with jaws, guide elements, spring assemblies and actuation devices such as pneumatic cylinders to open the jaws.
  • the two platforms have a larger cutout in the area above the melt container 20.
  • the electrodes as shown
  • the suction line As can be seen from FIG. 2, the two platforms have a larger cutout in the area above the melt container 20.
  • the electrodes as shown
  • the suction line As can be seen from FIG. 2, the two platforms have a larger cutout in the area above the melt container 20.
  • the electrodes as shown
  • the suction line As can be seen from FIG. 2, the two platforms have a larger cutout in the area above the melt container 20.
  • a measuring lance As can be seen from FIG. 2, the two platforms have a larger cutout in the area above the melt container 20.
  • the cutout in the upper platform serves for the exchange and attachment of further electrode sections, the attachment of new electrode sections taking place in a conventional manner by means of nipples which have the shape of threaded double cones (DE-A-31 44 926).
  • FIG. 1 also shows how the slides 21 are raised and lowered: inside the hollow guide column there is a pressure medium cylinder 31 with a piston rod 32 and a rope pulley 33. Another rope pulley 34 is fastened in the upper end of the respective guide column which has a boom 35 for the purpose of cantilevered mounting of the pulley 34. Through the dash-dotted guidance of a rope 36 and the attachment of this rope to the carriage 21, this carriage can be lowered or raised by twice the amount that the piston rod 32 is moved in the corresponding opposite direction. The positioning of the lifting drive for the electrodes in the guide columns results in a very clear structure in connection with a complete protection of the pressure medium drive.
  • the guide column 16 (which also represents the guide columns 15 and 17) consists of a tube 16a to which U-shaped box sections 16b are welded on diametrically opposite sides. As a result, cavities 16c and 16d are formed on both sides of the tube 16a, which can serve for the forward and return line of a coolant.
  • the pressure medium cylinder 31 is in this way completely protected inside the tube 16a.
  • Vertical guide rails 37 are fastened on the opposite outer sides of the box profiles 16b, on which guide rollers 40 roll in a V-shaped arrangement, which are connected via bearing bodies 38 to a frame 39 which forms the outer part of each guide slide 21. Due to the V-shaped arrangement of the guide rollers 40, only four guide systems are required per guide level. This means a considerably reduced effort compared to the usual guides with eight rollers per guide level for furnaces with similar furnace flows.
  • the position of the electrode support arm 22 is only indicated.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine metallurgische Anlage mit einem portalähnlichen Gestell mit senkrechten Stützen und mehreren, von den Stützen getragenen senkrechten Führungssäulen mit je einem senkrecht verfahrbaren Elektrodenhalter für die Aufnahme von Heizelektroden sowie mit einem in das Portal einfahrbaren Schmelzenbehälter.
  • Durch die DE-OS 20 24 788 ist eine derartige metallurgische Anlage für das Elektroschlacke-Umschmelzen von Abschmelzelektroden bekannt, bei dem die in zwei Koordinaten verfahrbaren Führungssäulen hängend an einem System von Laufwagen befestigt sind. Da die Elektroden mit den Elektrodenhaltern notwendigerweise einen erheblichen seitlichen Abstand von den Führungssäulen aufweisen, muß eine sehr aufwendige.und komplizierte Führung der in horizontaler Richtung kreuzweise verfahrbaren Laufwagen angewandt werden, um eine ungewollte Schiefstellung der Führungssäulen zu vermeiden. Hierbei ist es nicht möglich, die Hebelwirkung der Elektroden, die mit ihren Elektrödenhaltern an sogenannten Elektrodentragarmen befestigt sind, durch Gegengewichte zu kompensieren, weil sich das Gewicht der Abschmelzelektroden laufend ändert. Der zu treibende Aufwand für die stabile Aufhängung der Führungssäulen ist daher nicht für alle Anwendungsfälle tragbar.
  • Durch die DE-AS 21 11 047 ist eine metallurgische Anlage bekannt, bei der die Führungssäulen mit ihren galgenartig ausladenden Elektrodentragarmen teleskopartig in Führungskörpern geführt sind. Auch diese Ausführungsform macht eine sehr aufwendige Konstruktion der Führungssäulen erforderlich, da diese freitragend ausgeführt sind und je nach der jeweils ausgefahrenen Länge unterschiedlich stark auf Biegung beansprucht werden.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine metallurgische Anlage der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, die ein verhältnismäßig leichtes Gestell mit schlanken Führungssäulen aufweist, die nicht übermäßig von Biegekräften beansprucht werden.
  • Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei der eingangs beschriebenen metallurgischen Anlage erfindungsgemäß dadurch, daß das Gestell zwei Plattformen aufweist und daß die oberen Enden der Führungssäulen in der oberen Plattform und die unteren Enden der Führungssäulen in der unteren Plattform gelagert sind.
  • Durch die beiden Plattformen, deren vertikaler Abstand der Länge der Führungssäulen entspricht, werden zwei Bezugsebenen geschaffen, in denen die Führungssäulen festgelegt sind. Infolgedessen stellt jede Plattform bzw. Bezugsebene ein in sich geschlossenes Kräftesystem dar, das keine Querkräfte auf die Stützen überträgt. Durch die statisch bestimmte beidseitige Lagerung der Führungssäulen lassen sich diese mit einem erheblich geringeren Widerstandsmoment, d. h. « schlanker " ausführen, was zu einer erheblichen Material- und damit Gewichtsersparung beiträgt. Durch die schlanke Ausführung der Führungssäulen und damit des Gestells wird eine gute Zugänglichkeit der gesamten Umgebung der Elektroden und des Schmelzenbehälters gewährleistet.
  • Die Erfindung findet in ganz besonders vorteilhafter Weise Anwendung bei sogenannten Pfannenöfen, in denen metallurgische Reaktionen mittels dreier aus Graphit bestehender Permanentelektroden durchgeführt werden. Derartige Öfen besitzen üblicherweise einen Ofendeckel mit Löchern für den Eintritt der Elektroden, die trotz ihres allmählichen Verbrauchs als Permanentelektroden bezeichnet werden. Die Ausbildung des Ofengestells als « Portal ermöglicht in üblicher Weise ein Einfahren des Pfannenofens in das Gestell, d. h. unter die unterste Plattform.
  • Die Anbringung der Führungssäulen zwischen zwei Plattformen oberhalb des Schmelzenbehälters ermöglicht das engere Aneinanderrücken der Führungssäulen, da der Abstand der Führungssäulen nicht mehr durch den Bewegungsspielraum des Schmelzenbehälters bestimmt wird. Dies führt wiederum zu sehr kurzen Elektrodentragarmen, die im Grunde nur noch aus dem Elektrodenhalter mit seinen Klemmbacken und aus den Betätigungsmechanismen bestehen. Dadurch liegen die Resonanzschwingungen der Tragarme weit abseits von den mit Netzfrequenz auftretenden elektromechanischen Kräften. Auch die Länge der Hochstromzuführungen läßt sich durch Unterbringung zwischen zwei Tragarmen begrenzen, so daß niedrige Verluste auftreten.
  • Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn die beiden Plattformen aus kongruenten Rahmen-' tragwerken bestehen. Einzelheiten werden dabei anhand der Figur 2 noch näher erläutert.
  • Es ist schließlich besonders vorteilhaft, wenn die oberen Enden der Führungssäulen in radialer Richtung zur Achse des Schmelzenbehälters um Schwenklager verstellbar sind, die in der unteren Plattform angeordnet sind. Hierdurch lassen sich die Elektroden in der Weise zueinander neigen, daß in der Höhe des Badspiegels im Schmelzenbehälter ein kleinerer Teilkreisdurchmesser für die Elektrodenachsen erreicht wird und daß in Deckelhöhe ein ausreichend großer Querschnitt des Deckelmaterials zwischen den Elektroden verbleibt.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.
  • Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert.
  • Es zeigen :
    • Figur 1 eine Seitenansicht einer vollständigen metallurgischen Anlage,
    • Figur 2 eine Draufsicht auf den Gegenstand von Figur 1 und
    • Figur 3 einen Querschnitt entlang der Linie 111-111 in Figur 1 in vergrößertem Maßstab.
  • In Figur 1 ist ein portalähnliches Gestell 1 mit senkrechten Stützen 2 dargestellt, die in zwei Ebenen durch zwei Plattformen 3 und 4 miteinander verbunden sind. Dabei sind die Stützen 2 von unten nach oben durchgehend ausgebildet und in die Plattformen integriert, wie insbesondere Figur 2 zeigt.
  • Gemäß Figur 2 bestehen die Plattformen aus kongruenten Rahmentragwerken, die in der angegebenen, maßstäblich zu wertenden Weise aufgebaut sind. Ein äußerer, rechteckiger Rahmen besteht aus den Profilen 5 und 6, die an den Ecken miteinander verschweißt sind. Parallel zu den Profilen 6 verlaufen drei weitere Innenprofile 7, 8 und 9, und zwischen den Innenprofilen 8 und 9 erstrecken sich wiederum -* parallel zu den Profilen 5 - zwei weitere Innenprofile 10 und 11. Die Profile 7/8, 5/10 und 5/11 sind wiederum durch paarweise und parallel zueinander angeordnete Traversen 12, 13 und 14 verbunden, wobei die Mittenebenen zwischen den Traversen unter einem Winkel von 120 Grad zueinander ausgerichtet sind.
  • Zwischen den Traversen befinden sich Führungssäulen 15, 16 und 17. Dabei sind die oberen Enden dieser Führungssäulen mittels der genannten Traversen in der oberen Plattform 4 und die unteren Enden der Führungssäulen in der unteren Plattform 3 gelagert, wie sich dies aus Figur 1 ergibt. Die unteren Enden der Führungssäulen sind dabei in Schwenklagern 18 innerhalb der unteren Plattform 3 gelagert. Von diesen Schwenklagern ist in Figur nur eines dargestellt. Diese Schwenklager ermöglichen es, die oberen Enden der Führungssäulen in radialer Richtung innerhalb der oberen Plattform 4 zu,verschwenken, wie dies durch den Doppelpfeil 19 symbolisiert ist. Die « radiale Richtung » ist dabei jeweils auf die Achse des Schmelzenbehälters 20 bezogen, wie sich dies unschwer aus Figur 2 ergibt.
  • Jede der Führungssäulen 15 bis 17 trägt einen auf der Führungssäule verfahrbaren Schlitten 21 mit einem radial einwärts gerichteten Elektrodentragarm 22, der an seinem inneren Ende einen Elektrodenhalter 23 trägt, in den die weiter oben beschriebene Elektrode 24 eingesetzt ist.
  • Der Schmelzenbehälter 20, der auch als Pfanne bezeichnet werden kann, ist mittels eines Gurtes 25 und zwei nicht näher bezeichnete diametrale Lagerzapfen in entsprechende Aufnahmen 26 eines Fahrgestells 27 eingesetzt, das mit Hilfe von Rädern 28 auf Schienen 29 unter die unterste Plattform 3 in das portalähnliche Gestell 1 einfahrbar ist und in Betriebsstellung die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Position einnimmt. Der Schmelzenbehälter 20 besitzt einen Deckel 30 mit entsprechenden Öffnungen für den Durchtritt der Elektroden 24. Der Deckel 30 ist mittels einer nicht näher bezeichneten und an der Plattform 3 befestigten Hubeinrichtung abhebbar.
  • Einzelheiten der Elektrodenhalter 23 sind an sich bekannt. In aller Regel sind die Elektrodentragarme mit Klemmbacken, Führungselementen, Federpaketen und Betätigungseinrichtungen wie Pneumatikzylinder zum Öffnen der Klemmbacken ausgestattet.
  • Wie aus Figur 2 ersichtlich, besitzen die beiden Plattformen im Bereich oberhalb des Schmelzenbehälters 20 einen größeren Ausschnitt. Durch den Ausschnitt in der unteren Plattform 3 führen die Elektroden (wie gezeigt), die Absaugleitung, eine Meßlanze und eine Einrichtung zur Chargierung (jeweils nicht gezeigt) zum Deckel 30.
  • Der Ausschnitt in der oberen Plattform dient zum Auswechseln und Ansetzen weiterer Elektrodenabschnitte, wobei das Ansetzen neuer Elektrodenabschnitte in herkömmlicher Weise durch Nippel geschieht, die die Form von mit Gewinde versehenen Doppelkegeln aufweisen (DE-A-31 44 926).
  • Figur 1 zeigt noch, in weicher Weise das Anheben und Absenken der Schlitten 21 geschieht : Im Innern der hohl ausgebildeten Führungssäule befindet sich ein Druckmittelzylinder 31 mit einer Kolbenstange 32 und einer Seilrolle 33. Eine weitere Seilrolle 34, ist im oberen Ende der jeweiligen Führungssäule befestigt, die zum Zwecke einer ausladenden Lagerung der Seilrolle 34 einen Ausleger 35 besitzt. Durch die strichpunktiert angedeutete Führung eines Seils 36 und die Befestigung dieses Seils an dem Schlitten 21, läßt sich dieser Schlitten um das doppelte Maß absenken oder anheben, wie die Kolbenstange 32 in der entsprechenden Gegenrichtung bewegt wird. Durch die Unterbringung des Hubantriebes für die Elektroden in den Führungssäulen ergibt sich ein sehr übersichtlicher Aufbau in Verbindung mit einem vollständigen Schutz des Druckmittelantriebs.
  • In Figur 3 ist dargestellt, daß die Führungssäule 16 (die stellvertretend auch für die Führungssäulen 15 und 17 steht) aus einem Rohr 16a besteht, auf das an diametral gegenüberliegenden Seiten U-förmige Kastenprofile 16b angeschweißt sind. Hierdurch werden auf beiden Seiten des Rohres 16a Hohlräume 16c und 16d gebildet,, die für die Hin- und Rückleitung eines Kühlmittels dienen können. Der Druckmittelzylinder 31 ist auf diese Weise völlig geschützt im Innern des Rohres 16a untergebracht. Auf den gegenüberliegenden Au- ßenseiten der Kastenprofile 16b sind vertikale Führungsschienen 37 befestigt, auf denen sich Führungsrollen 40 in V-förmiger Anordnung abwälzen, die über Lagerkörper 38 mit einem Rahmen 39 verbunden sind, der den äußeren Teil eines jeden Führungsschlittens 21 bildet. Durch die V-förmige Anordnung der Führungsrollen 40 werden nur vier Führungssysteme je Führungsebene benötigt. Dies bedeutet einen erheblich reduzierten Aufwand gegenüber den üblichen Führungen mit acht Rollen je Führungsebene bei Öfen mit ähnlichen Ofenströmen. Die Lage des Elektrodentragarmes 22 ist nur angedeutet.
  • Aus Figur 1 ergibt sich wiederum, daß bei einer radialen Verschwenkung des oberen Endes der Führungssäule 16 nach außen, d. h. in Richtung auf den rechten Blattrand die zugehörige Elektrode 24 eine Schwenkbewegung um den gleichen Winkel ausführt. Dies führt dazu, daß sich die Elektrode 24 im Bereich ihres Durchgangs durch den Deckel 30 nur in geringem Maße radial nach außen bewegt, da das Schwenklager 18 nur in geringem Abstand oberhalb des Deckels 30 angeordnet ist. Das untere Ende der Elektrode 24 führt jedoch eine Schwenkbewegung mit zwar gleichem Drehsinn, aber in entgegengesetzter Richtung aus, nämlich radial nach innen. Da die radiale Verschwenkung in gleichem Maße für alle Führungssäulen durchgeführt werden, bewegen sich die Elektrodenachsen im Bereich des Schmelzenspiegels, den man sich etwa im Bereich des Gurtes 25 denken kann, in Richtung auf einen kleineren Teilkreis.

Claims (8)

1. Metallurgische Anlage mit einem portalähnlichen Gestell mit senkrechten Stützen und mehreren, von den Stützen getragenen senkrechten Führungssäulen mit je einem senkrecht verfahrbaren Elektrodenhalter für die Aufnahme von Heizelektroden sowie mit einem in das Portal einfahrbaren Schmelzenbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (1) zwei Plattformen (3, 4) aufweist, und daß die oberen Enden der Führungssäulen in der oberen Plattform (4) und die unteren Enden der Führungssäulen in der unteren Plattform (3) gelagert sind.
2. Metallurgische Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattformen (3, 4) aus kongruenten Rahmentragwerken bestehen.
3. Metallurgische Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechten Stützen (2) in die Plattformen (3, 4) integriert sind.
4. Metallurgische Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Enden der Führungssäulen (15, 16, 17) in radialer Richtung zur Achse des Schmelzenbehälters (20) um in der unteren Plattform (3) angeordnete Schwenklager (18) verstellbar sind.
5. Metallurgische Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungssäulen (15, 16, 17) als Hohlkörper ausgebildet sind und daß in ihnen je ein Druckmittelzylinder (31) für den Antrieb eines Seils (36) angeordnet ist, das zum Zwecke eines Hebens oder Senkens mit dem zugehörigen Schlitten (21) verbunden ist.
6. Metallurgische Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungssäulen (16) aus einem Rohr (16a) mit zwei seitlich angesetzten Kastenprofilen (16b) bestehen, in denen sich Hohlräume (16c, 16d) für die Hin- und Rückleitung eines Kühlmittels befinden.
7. Metallurgische Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Außenseiten der Kastenprofile (16b) Führungsschienen (37) für den Schlitten (21) befestigt sind.
8. Metallurgische Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Schlitten (21) auf die Führungsschienen (37) ausgerichtete Rollen (40) angeordnet sind, deren Achsen paarweise V-förmig zueinander ausgerichtet sind.
EP86100523A 1985-02-20 1986-01-16 Metallurgische Anlage mit einem portal-ähnlichen Gestell Expired EP0192046B1 (de)

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DE3505816 1985-02-20

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