EP1456421A1 - Verfahren und einrichtung zum kontrollierten richten und k h len von aus einem warmband-walzwerk auslaufendem breitem metallband, insbesondere von stahlband oder blech - Google Patents

Verfahren und einrichtung zum kontrollierten richten und k h len von aus einem warmband-walzwerk auslaufendem breitem metallband, insbesondere von stahlband oder blech

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EP1456421A1 EP02785402A EP02785402A EP1456421A1 EP 1456421 A1 EP1456421 A1 EP 1456421A1 EP 02785402 A EP02785402 A EP 02785402A EP 02785402 A EP02785402 A EP 02785402A EP 1456421 A1 EP1456421 A1 EP 1456421A1
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EP
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cooling
strip
rollers
straightening
sheet metal
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    • C21D11/00Process control or regulation for heat treatments
    • C21D11/005Process control or regulation for heat treatments for cooling

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for controlled straightening and cooling of wide metal strip, in particular steel strip or sheet metal, emerging from a hot strip rolling mill, using squeezing rollers arranged in the direction of strip travel behind vertical double rollers, which produce a tensile stress acting in the longitudinal direction.
  • the method described above and the device are essentially known from DE 33 13 024 A1.
  • This is a method and an apparatus for quenching continuous steel sheets, in particular heavy and medium-sized sheets, with simultaneous controlled straightening, in which the sheets are quenched in the warm state by at least two vertical double rollers arranged in a row in one plane be aligned. The sheet is then pulled by a quenching device under controlled tension from at least one double roller.
  • the aim of this process is to scour continuous steel sheets exactly to the predetermined mechanical properties without them warping or warping, while at the same time reducing unevenness that is already present.
  • the invention has for its object to expand the field of application of conventional sheet metal cooling systems to higher flatness of the sheet with increased cooling effect.
  • the object is achieved according to the invention in that the metal strip or the sheet is displaced between a pre-straightening machine and a spray cooling under defined tensile stresses by regulating the tensile stress and that cooling is carried out between successive pinch roller pairs within the spray cooling and additionally controls the tensile stress becomes.
  • This causes a plastic deformation immediately before the metal strip or sheet enters the cooling system.
  • the plastic deformation reduces the incoming unevenness of the metal strip or sheet.
  • Another advantage is the direct arrangement of the straightening process before cooling, which prevents the re-build-up of residual stresses and deformations due to the uneven cooling on the surface of the metal strip or sheet.
  • the cooling effect is practically limited by the induction of stresses and related deformations in the sheet, due to the non-uniform cooling effect of the cooling medium (water) on the sheet surface.
  • This (disadvantageous) effect is particularly evident when using higher cooling performance on thin and wide sheets.
  • the critical product of a system is given by a sheet with the smallest thickness at maximum width and at the same time high cooling intensity.
  • the intensity of the cooling is defined by a high temperature difference between the start and cooling stop temperature with a short cooling time.
  • pinch rollers are supposed to hinder this effect of the deformation.
  • the influence of this form of compensation is limited.
  • the arrangement according to the invention of the Straightening machine before cooling causes plastic deformation and reduces incoming deformations and stresses immediately before cooling.
  • the deformations when entering the cooling can be combated particularly effectively by regulating the tensile stress by switching the speed to the next, last, load-bearing pinch roller as the metal strip or sheet progresses.
  • One embodiment consists in that the squeeze rolls are fixed with a division, a cooling unit being formed between two squeeze rolls depending on the division.
  • this division is set to half a length of the resulting natural shape for a strip or sheet with the smallest thickness, maximum width and high cooling intensity.
  • the device for controlled straightening and cooling of a wide metal strip running out of a hot strip rolling mill in particular of a steel strip or of a sheet metal, is equipped with vertical double roller pairs and pinch roller pairs following in the direction of strip travel, between each of which a cooling device is arranged.
  • the cooling units are each designed for a high and a medium cooling intensity.
  • the influence of the cooling can be further increased by providing the cooling unit with finely adjustable cooling elements in the outlet of the metal strip.
  • the cooling can also be developed in such a way that the cooling unit is designed for a high and / or medium cooling capacity in the sense of a given product range.
  • Another improvement of the invention consists in the fact that tensile stresses can also be generated between the last, supporting pinch rollers or the straightening rollers at the end of the metal strip or sheet and the pinch rollers or straightening rollers at the beginning of the metal strip or sheet.
  • FFiigg .. 22AA is a perspective view of the steel strip or sheet with
  • Fig. 2B is a side view of two spaced apart
  • Fig. 4 is a view of an overall system for straightening and cooling.
  • the metal in particular the steel strip 1 or the sheet metal is guided for controlled cooling and straightening using pinch rollers 5 arranged behind vertical double rollers 3 and 4 in the strip running direction 2 via a tensile stress 6 acting in the longitudinal direction (strip running direction 2).
  • a tensile stress 6 acting in the longitudinal direction (strip running direction 2).
  • the metal strip 1 is placed between a pre-straightening machine 7 and a spray cooling 8 under defined tensile stresses 6 by regulating the tension (via the rotary drive motors for straightening rollers) and within the spray cooling 8 the metal strip 1 is cooled between successive pinch roller pairs 5a and additionally the Tension 6 checked.
  • the spray cooling 8 consists of cooling units 9 each arranged between two pairs of squeezing rollers 5a (FIG. 1).
  • the tension 6 is controlled via a corresponding torque 11 by a feedback control 12 with (A) engagement of the pinch rollers 5 (i) to (i + nc). As soon as the belt end 1a passes through (B) engagement of the pinch rollers 5 (i + 1) to (i + nc + 1), the corresponding tension 6 is transmitted to the belt end 1a and only the comparison speed is measured outside the belt end 1a without using the feedback control 12. Both for the end of the strip 1a and for the beginning of the strip 1b, the tension 6 is regulated by switching the speed to the next, last, carrying pinch roller 5 with the passage of the metal strip 1 (see FIG. 1).
  • the squeeze rollers 5 are arranged with a certain division 13, the cooling unit 9 being formed between two squeeze rollers 5 depending on the division 13.
  • the division 13 can be based on a half length 14 of the resulting wavelength 15 for a metal strip 1 with the smallest thickness, maximum width and high cooling intensity.
  • the typical wavelength 15 is set in the steel strip 11 (FIG. 2A).
  • the cooling units 9 are each designed for a high or a medium cooling intensity (FIG. 2B), the division 13 corresponding to half the wavelength 15 (cf. FIG. 2B).
  • the waveform 16 is made clear in FIGS. 2A and 2B by dotted lines 17. 3 shows the cooling effect of the different types of cooling units 9.
  • the solid line represents the temperature profile in the strip or sheet center 20 and the dashed line represents the surface temperature 21.
  • Spray sections 8a are used in sections (1).
  • Cooling units 9 consisting of U-tube units 22 are provided in the outlet 18 of the steel strip 1.
  • the temperature ⁇ T surface is still reached in the zone of the spray cooling units 8a.
  • the required cooling-stop temperature is achieved in small steps by the U-tube units 22. A formation of martensite through surface supercooling is prevented above the temperature T-martensite.
  • FIG. 4 an overall system is shown, in which the spray cooling 8 with the pinch roller pairs 5a and the cooling units 9 and behind them a laminar cooling device 25 follow in the belt running direction 2 following the pre-straightening machine 7.

Description

Verfahren und Einrichtung zum kontrollierten Richten und Kühlen von aus einem Warmband-Walzwerk auslaufendem breiten Metallband, insbesondere von Stahlband oder Blech
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum kontrollierten Richten und Kühlen von aus einem Warmband-Walzwerk auslaufendem breiten Metallband, insbesondere von Stahlband oder Blech, unter Anwendung von in Bandlaufrichtung hinter vertikalen Doppelrollen angeordneten Quetschrollen, die eine in Längsrichtung wirkende Zugspannung erzeugen.
Das eingangs bezeichnete Verfahren und die Einrichtung sind im wesentlichen aus der DE 33 13 024 A1 bekannt. Dabei handelt es sich um ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abschrecken von durchlaufenden Stahlblechen, insbesondere von Grob- und Mittelblechen, unter gleichzeitigem kontrolliertem Richten, bei dem die Bleche vor dem Abschrecken im warmen Zustand durch min- destens zwei hintereinander angeordnete vertikale Doppelrollen in einer Ebene ausgerichtet werden. Anschließend wird das Blech unter einer kontrollierten Zugspannung von mindestens einer Doppelrolle durch eine Abschreckeinrichtung gezogen. Dieses Verfahren soll durchlaufende Stahlbleche exakt auf die vorherbestimmten mechanischen Eigenschaften abschrecken, ohne dass sie sich verziehen oder dass Verwerfungen auftreten, wobei gleichzeitig schon vorher vorhandene Unebenheiten verringert werden sollen. Trotz dieser Maßnahmen treten immer wieder Unebenheiten des Bleches auf, die auf ein unzulängliches Aufbringen der Zugspannungen, auf eine nachteilige Kühlung und auf andere ungünstige Regelmaßnahmen zurückzuführen sind. Die in der Praxis an- gewendeten Kühlvorrichtungen, die im wesentlichen aus Düsen-Elementen oder für die Nachkühlung aus laminaren Wasservorhängen bestehen, können kaum noch verbessert werden. Für laminare Kühleinheiten wird im Prinzip ein U-Röhrchen verwendet. Mit Düsen lassen sich allerdings bei Auswahl entspre- chender Parameter die höchsten erreichbaren Abkühlleistungen erzielen. Nachteilig wirkt sich noch das schlechte Steuerungs- und Regelverhalten im allgemeinen und bei niedrigen Durchflussmengen im besonderen aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einsatzbereich konventioneller Blechkühlanlagen bis hin zu höherer Ebenheit des Bleches bei verstärkter Kühlwirkung zu erweitern.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Metallband oder das Blech zwischen einer Vor-Richtmaschine und einer Spritzküh- lung unter definierten Zugspannungen durch Regeln der Zugspannung versetzt wird und dass innerhalb der Spritzkühlung zwischen aufeinander folgenden Quetschrollen-Paaren gekühlt und zusätzlich die Zugspannung kontrolliert wird. Dadurch wird eine plastische Deformation vor dem Einlaufen des Metallbandes oder des Blechs in die Kühlung unmittelbar bewirkt. Die plastische Deformation reduziert die einlaufenden Unebenheiten des Metallbandes oder des Blechs. Der Vorteil besteht weiterhin durch die unmittelbare Anordnung des Richtprozesses vor der Kühlung, wodurch der erneute Aufbau von Eigenspannungen und Deformationen, bedingt durch die ungleich-mäßige Abkühlung auf der Oberfläche des Metallbandes oder des Blechs, vermieden wird.
Die Kühlwirkung ist praktisch durch die Induktion von Spannungen und damit verbundenen Deformationen in dem Blech begrenzt, bedingt durch die ungleichförmige Kühlwirkung des Kühlmediums (Wasser) auf der Blechoberfläche. Dieser (nachteilige) Effekt tritt bei Anwendung höherer Kühlleistung auf dünne und gleichzeitig breite Bleche besonders in Erscheinung. Das kritische Produkt einer Anlage ist durch ein Blech mit der geringsten Dicke bei maximaler Breite und gleichzeitig hoher Intensität der Kühlung gegeben. Die Intensität der Kühlung ist durch eine hohe Temperaturdifferenz zwischen Start- und Kühlstopp- Temperatur bei kurzer Kühlzeit definiert. In der Praxis sollen Quetschrollen die- sen Effekt der Deformation behindern. Der Einfluss dieser Form der Kompensation ist jedoch begrenzt. Die erfindungsgemäße Anordnung der Vor- Richtmaschine vor der Kühlung bewirkt die plastische Deformation und reduziert einlaufende Deformationen und Spannungen unmittelbar vor der Kühlung.
Besonders wirkungsvoll können die Deformationen bei Einlauf in die Kühlung bekämpft werden, indem die Zugspannung durch Umschalten der Geschwin- digkeit zur jeweils nächsten, letzten, tragenden Quetschrolle mit fortschreitendem Durchlauf des Metallbandes oder des Blechs geregelt wird.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass die Quetschrollen mit einer Teilung festgelegt werden, wobei zwischen zwei Quetschrollen abhängig von der Teilung eine Kühleinheit gebildet wird.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass diese Teilung auf eine halbe Länge der resultierenden Eigenform für ein Band oder ein Blech mit geringster Dicke, bei maximaler Breite und hoher Kühlintensität abgestellt wird.
Die Einrichtung zum kontrollierten Richten und Kühlen von einem aus einem Warmband-Walzwerk auslaufenden breiten Metallband, insbesondere von einem Stahlband oder von einem Blech, ist mit vertikalen Doppelrollen-Paaren und in Bandlaufrichtung folgenden Quetsch rollen-Paaren ausgestattet, zwi- sehen denen jeweils eine Kühlvorrichtung angeordnet ist.
Die gestellte Aufgabe wird bei einer solchen Einrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass vor den Quetschrollen-Paaren mit den Kühleinheiten, zwischen denen eine kontrollierte Zugspannung erzeugbar ist, eine Vor- Richtma- schine angeordnet ist. Dadurch kann eine Zugspannung schon vor der Kühlung übertragen werden, wodurch die Größe der vorhandenen Deformationen schon hier reduziert wird. Sodann findet eine noch genauere Bestimmung der Zugspannungen innerhalb der Kühleinheiten statt.
Nach anderen Merkmalen ist vorgesehen, dass die Kühleinheiten jeweils für eine hohe und eine mittlere Kühlintensität ausgelegt sind. Der Einfluss der Kühlung kann noch dadurch gesteigert werden, indem im Auslauf des Metallbandes die Kühleinheit mit fein einstellbaren Kühlelementen versehen ist.
Die Kühlung kann ferner dahingehend entwickelt werden, dass die Kühleinheit für eine hohe und / oder eine mittlere Kühlleistung im Sinn eines vorgegeben Produktspektrums ausgelegt ist.
Eine Verbesserung der Erfindung besteht noch darin, dass zwischen den letz- ten, tragenden Quetschrollen oder den Richtrollen am Ende des Metallbandes oder des Blechs und den Quetschrollen oder den Richtrollen am Anfang des Metallbandes oder des Blechs ebenfalls Zugspannungen erzeugbar sind.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachstehend näher erläutert werden.
Es : zeigen Fig. 1 eine System-Darstellung der Kühlung mit Quetschrollen und der
Antriebssteuerung mit den erzeugten Zugspannungen,
FFiigg.. 22AA eine perspektivische Ansicht des Stahlbandes oder des Blechs mit
Verwerfungen in Form von Mittenwellen,
Fig. 2B eine Seitenansicht von zwei im Teilungsabstand angeordneten
Quetschrollen-Paaren
Fig. 3 die Anordnung der Kühlvorrichtungen für die jeweilige Kühlinten- sität und
Fig. 4 eine Ansicht einer Gesamtanlage zum Richten und Kühlen.
Das Metall-, insbesondere das Stahlband 1 oder das Blech wird zum kontrollierten Kühlen und Richten unter Anwendung von in Bandlaufrichtung 2 hinter vertikalen Doppelrollen 3 und 4 angeordneten Quetschrollen 5 über eine in Längsrichtung (Bandlaufrichtung 2) wirkende Zugspannung 6 geführt. Dabei wird das Metallband 1 zwischen einer Vor-Richtmaschine 7 und einer Spritzkühlung 8 unter definierten Zugspannungen 6 durch Regeln der Zugspannung (über die Drehantriebsmotoren für Richtrollen ) versetzt und innerhalb der Spritzkühlung 8 wird das Metallband 1 zwischen aufeinander folgenden Quetschrollen-Paaren 5a gekühlt und zusätzlich die Zugspannung 6 kontrolliert. Die Spritzkühlung 8 besteht aus jeweils zwischen zwei Quetschrollen-Paaren 5a angeordneten Kühleinheiten 9 (Fig. 1). Während des mit Rollgangs- Geschwindigkeit 10 ankommenden Metallbandes 1 wird die Zugspannung 6 über ein entsprechendes Drehmoment 11 durch eine Rückmeldungssteuerung 12 kontrolliert mit ( A) Eingriff der Quetsch-Rollen 5 (i) bis (i+nc) bezeichnet. Sobald das Bandende 1a durchläuft mit (B) Eingriff der Quetsch-Rollen 5 (i+1) bis (i+nc+1) bezeichnet, wird auf das Bandende 1a die entsprechende Zugspannung 6 übertragen und außerhalb des Bandendes 1a nur noch die Vergleichsgeschwindigkeit gemessen, ohne die Rückmeldungsregelung 12 einzusetzen. Sowohl für das Bandende 1a als auch für den Bandanfang 1 b wird die Zugspannung 6 durch Umschalten der Geschwindigkeit zur jeweils nächsten, letzten, tragenden Quetsch rolle 5 mit fortschreitendem Durchlauf des Metallbandes 1 geregelt (vgl. Fig. 1).
Die Quetschrollen 5 sind mit einer bestimmten Teilung 13 angeordnet, wobei zwischen zwei Quetschrollen 5 abhängig von der Teilung 13 die Kühleinheit 9 ausgebildet wird. So kann z.B. die Teilung 13 auf eine halbe Länge 14 der resultierenden Wellenlänge 15 für ein Metallband 1 mit geringster Dicke, bei maximaler Breite und hoher Kühlintensität bezogen sein. In dem Stahlband 11 stellt sich die typische Wellenlänge 15 ein ( Fig. 2A).
Die Kühleinheiten 9 sind jeweils für eine hohe oder eine mittlere Kühlintensität ausgelegt (Fig. 2B), wobei die Teilung 13 der halben Wellenlänge 15 entspricht ( vgl. Fig. 2B). Der Wellenverlauf 16 ist in den Fig. 2A und 2B durch gepunktete Linien 17 deutlich gemacht. In Fig. 3 ist die Kühlwirkung der einzelnen unterschiedlichen Arten der Kühleinheiten 9 dargestellt. Im Temperatur-Zeit-Diagramm stellt die ausgezogene Linie den Temperaturverlauf in der Band- oder Blechmitte 20 und die gestrichelte Linie die Oberflächen-Temperatur 21 dar. In den Abschnitten (1) werden Spritzkühleinheiten 8a eingesetzt. Im Auslauf 18 des Stahlbandes 1 sind Kühleinhei- ten 9, bestehend aus U-Röhrchen - Einheiten 22 vorgesehen.
Aufgrund der Temperatur ΔT-Mitte (1) erreicht man die Temperatur in der Mitte des Stahlbandes 1 oder die Temperatur ΔT-Mitte (2).
Die Temperatur ΔT-Oberfläche wird noch in der Zone der Spritzkühleinheiten 8a erreicht. Beim Einsatz der U-Röhrchen-Einheiten 22 wird die erforderliche Kühl-Stopp-Temperatur in kleinen Schritten durch die U-Röhrchen-Einheiten 22 erzielt. Eine Martensit-Bildung durch Oberflächen-Unterkühlung wird oberhalb der Temperatur T-Martensit verhindert.
Zwischen den letzten, tragenden Quetschrollen 5 oder Richtrollen 23 am Ende 1a des Metallbandes 1 oder des Blechs und den Quetschtrollen 5 oder den Richtrollen 24 am Anfang 1 b des Metallbandes 1 können in gleicher Verfahrensweise Zugspannungen 6 erzeugt werden.
Gemäß Fig. 4 ist eine Gesamtanlage dargestellt, in der in Bandlaufrichtung 2 auf die Vor-Richtmaschine 7 folgend die Spritzkühlung 8 mit den Quetschrollen- Paaren 5a und den Kühleinheiten 9 und dahinter eine Laminar-Kühlvorrichtung 25 folgen. Bezugszeichenliste
1 Metallband, Stahlband oder Blech
1a Bandende
1b Bandanfang
2 Bandlaufrichtung
3 Doppelrolle
4 Doppelrolle
5 Quetschrolle
5a Quetschrollen-Paar
6 Zugspannung
7 Vor-Richtmaschine
8 Spritzkühlung
8a Spritzkühleinheiten
9 Kühleinheit
10 Rollgangsgeschwindigkeit
11 Drehmoment
12 Rückmeldungsregelung
13 Teilung
14 halbe Länge
15 resultierende Wellenlänge
16 Wellenverlauf
17 gepunktete Linie
18 Auslauf
19 Kühlelement
20 Band- oder Blechmitte
21 Oberflächentemperatur
22 U-Röhrchen-Einheiten
23 Richtrolle
24 Richtrolle
25 Laminar-Kühlvorrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum kontrollierten Richten und Kühlen von aus einem Warmband-Walzwerk auslaufendem breiten Metallband, insbesondere von
Stahlband oder Blech, unter Anwendung von in Bandlaufrichtung hinter vertikalen Doppelrollen angeordneten Quetschrollen, die eine in Längsrichtung wirkende Zugspannung erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband oder das Blech zwischen einer Vor-Richtmaschine und einer Spritzkühlung unter definierten Zugspannungen durch Regeln der Zugspannung versetzt wird und dass innerhalb der Spritzkühlung zwischen aufeinander folgenden Quetschrollen-Paaren gekühlt und zusätzlich die Zugspannung kontrolliert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zugspannung durch Umschalten der Geschwindigkeit zur jeweils nächsten, letzten, tragenden Quetschrolle mit fortschreitendem Durchlauf des Metallbandes oder des Blechs geregelt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Quetschrollen mit einer Teilung festgelegt werden, wobei zwi- sehen zwei Quetschrollen abhängig von der Teilung eine Kühleinheit gebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese Teilung auf eine halbe Länge der resultierenden Eigenform für ein Band oder ein Blech mit geringster Dicke, bei maximaler Breite und hoher Kühlintensität abgestellt wird.
5. Einrichtung zum kontrollierten Richten und Kühlen von einem aus einem Warmband-Walzwerk auslaufenden breiten Metallband, insbesondere von einem Stahlband oder von einem Blech, mit vertikalen Doppelrollen- Paaren und in Bandlaufrichtung folgenden Quetschrollen-Paaren, zwi- sehen denen jeweils eine Kühlvorrichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass vor den Quetsch rollen-Paaren (5a) mit den Kühleinheiten (9), zwischen denen eine kontrollierbare Zugspannung erzeugbar ist, eine Vor- Richtmaschi-ne (7) angeordnet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheiten (9) jeweils für eine hohe und eine mittlere Kühlintensität ausgelegt sind.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Auslauf (18) des Metallbandes (1) die Kühleinheit (9) mit fein einstellbaren Kühlelementen (19) versehen ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit (9) für eine hohe und / oder eine mittlere Kühlleistung im Sinn eines vorgegebenen Produktspektrums ausgelegt ist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den letzten, tragenden Quetschrollen (5) oder den Richtrollen (23) am Ende (1 a) des Metallbandes (1) oder des Blechs und den Quetsch rollen (5) oder den Richtrollen (24) am Anfang des Metallbandes (1 ) ebenfalls Zugspannungen (6) erzeugbar sind.
EP02785402A 2001-12-20 2002-11-21 Verfahren und einrichtung zum kontrollierten richten und kühlen von aus einem warmband-walzwerk auslaufendem, breitem metallband, insbesondere von stahlband oder blech Expired - Lifetime EP1456421B1 (de)

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