EP2406024A1 - Giessdüse für eine horizontale bandgiessanlage - Google Patents

Giessdüse für eine horizontale bandgiessanlage

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EP2406024A1
EP2406024A1 EP10711534A EP10711534A EP2406024A1 EP 2406024 A1 EP2406024 A1 EP 2406024A1 EP 10711534 A EP10711534 A EP 10711534A EP 10711534 A EP10711534 A EP 10711534A EP 2406024 A1 EP2406024 A1 EP 2406024A1
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EP
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nozzle according
casting nozzle
casting
endless belt
hollow block
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EP10711534A
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Hellfried Eichholz
Sven Klawiter
Rune SCHMIDT-JÜRGENSEN
Karl-Heinz Spitzer
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Salzgitter Flachstahl GmbH
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Salzgitter Flachstahl GmbH
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    • 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
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0631—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by a travelling straight surface, e.g. through-like moulds, a belt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
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    • B22D11/045—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds for horizontal casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0637—Accessories therefor
    • B22D11/064—Accessories therefor for supplying molten metal
    • B22D11/0642—Nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50—Pouring-nozzles

Definitions

  • the invention relates to a pouring nozzle for a horizontal strip casting plant, in particular for the casting of steel strip. In such casting plants must be applied from the nozzle, which forms a pouring channel, the liquid steel on a cooled endless belt.
  • Such a casting nozzle is known from “Direct Strip Casting” (DSC) - Option for the Production of New Steel Grades "- steel research 74 (2003) no. 11/12 p. 724-731.
  • a web of refractory material projecting transversely to the flow direction is arranged in the direction of flow, first at the top and then at the bottom of the pouring nozzle channel. Both webs form a weir in order to be able to retain in the sense of the effect of a siphon possible small slag residues and oxides in the melt.
  • the transfer of the liquid steel on the cooled endless belt is slidably along a slope in the outlet area.
  • the object of the invention is to improve the known casting nozzle to the effect that the melt distributed evenly when hitting the endless belt in the transverse direction.
  • the object is achieved on the basis of the preamble of the main claim with the features of the characterizing part.
  • the casting nozzle according to the invention is characterized in that seen in the flow direction of the hollow cross-section of the hollow block in the outlet area is uniformly reduced towards the outlet and the end face of the bottom is formed to the surface of the endless belt in such a way that the melt is perpendicular to the endless belt.
  • the front side of the floor can be formed vertically or provided with an undercut.
  • the cross-sectional reduction is preferably carried out by reducing the clear height distance.
  • An increase in the floor compared to the ceiling has proven to be a favorable option.
  • the distance reduction can be realized particularly simply if it takes place linearly.
  • the desired effect is achieved without problems if the surface of the floor rises linearly as far as the outlet edge, viewed in the flow direction.
  • the hollow block can be made in one piece or in several parts of separate elements.
  • a multi-part of the hollow block may consist of separate floor element with a one-piece consisting of ceiling and two side walls hood or a separate ceiling element, a separate floor element and two separate side elements.
  • the rectangular or undercut arrangement of the end face of the bottom element of the casting nozzle with respect to the surface of the endless belt causes a better distribution of melt on the endless belt.
  • the outflowing melt thus almost hits perpendicular to the endless belt and generates an additional transverse pulse.
  • the height from the outlet edge to the endless belt should preferably be 30 mm.
  • the slope of the run-up slope of the floor element is linear, similar to a ramp.
  • the extent of the increase in the flow direction should be at least 30 mm, preferably it is> 50 mm.
  • the outlet edge is provided with a chamfer. This chamfer simultaneously reduces the wear on the highly stressed outlet edge.
  • the pouring nozzle according to the invention is explained in detail.
  • FIG. 2 shows a cross section along the line B-B in FIG. 1,
  • Figure 1 shows in a longitudinal section and Figure 2 in a cross section schematically an embodiment of the pouring nozzle according to the invention 1. It is designed as a narrow rectangular hollow block and is composed in this embodiment of a ceiling element 2, a bottom element 3 and two side elements 4, 5 (FIG 2). All these parts 2 - 5 are made of refractory material, preferably ceramic and form a horizontally lying rectangular channel. 6 As known from the prior art, the bottom element 3 has a web extending into the channel 6 and extending transversely to the flow direction, which forms a so-called lower weir 7.
  • the pouring nozzle 1 is connected upstream of an inlet channel 8, which is connected to a distributor, not shown here.
  • weirs 7, 10 act together like a siphon and are supposed to retain any slag residues and oxides still present in the melt.
  • Both weirs 7, 10 can be arranged both in the pouring nozzle 1 and in the inlet channel 8 or as shown here, the upper weir 10 in the inlet channel 8 and the lower weir 7 in the pouring nozzle. 1
  • the inlet channel 8 is surrounded by a frame 22 made of metal, which is tongue-like at the end to clamp the adjacent casting nozzle 1 can.
  • the surface of the bottom element 3 has a run-on bevel 11, the rise of which takes place linearly and which extends up to the outlet edge 12.
  • the spout is not provided with a bevel, but rather the end face 21 of the bottom element 3 is at right angles with respect to the surface of the endless belt 14.
  • the run-on slope 11, viewed in the direction of flow, has an extension 18 of at least 30 mm, preferably> 50 mm.
  • the beginning of the run-on slope 11 is provided in the immediate vicinity of the lower weir 7.
  • this is this provided with a chamfer 23.
  • the height 19 from the lower edge of the chamfer 23 to the surface of the endless belt 14 is preferably 30 mm.
  • the end face 21 of the bottom element 3 opposite the end face 26 of the ceiling element 2 has a projection 20.
  • FIG. 3 shows, in a section C - C of FIG. 2, a further measure for distributing the outflowing melt 13 more uniformly on the endless belt 14 in the transverse direction.
  • the bottom element 3 in both edge regions of the projection (20) has a sloping in the flow direction inclined surface 24, 25.
  • the respective inclined surface 24, 25 forms a triangle whose one corner is formed by the beginning of the starting bevel 11, the second corner by the outlet edge 12 and the third corner by the end face of the respective side element 4, 5.
  • This supernatant 20 should be at least 10 mm in order to be able to act early on the outflowing melt.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gießdüse für eine horizontale Bandgießanlage, insbesondere für das Gießen von Stahlband, die als ein aus Feuerfestmaterial bestehender schmaler rechteckiger Hohlblock mit Boden, Decke und zwei Seitenwänden ausgebildet ist und dessen Auslaufbereich sich nur wenig oberhalb eines die auslaufende Schmelze aufnehmenden gekühlten Endlosbandes befindet. In Fließrichtung gesehen ist vorgesehen, dass der lichte Querschnitt des Hohlblocks im Auslaufbereich sich gleichförmig in Richtung auf den Auslauf verringert und die Stirnseite des Bodens des Hohlblocks zur Oberfläche des Endlosbandes in der Weise ausgebildet ist, dass die Schmelze senkrecht auf das Endlosband trifft.

Description

Gießdüse für eine horizontale Bandgießanlage
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Gießdüse für eine horizontale Bandgießanlage, insbesondere für das Gießen von Stahlband. Bei derartigen Gießanlagen muss aus der Düse, die einen Gießkanal bildet, der flüssige Stahl auf ein gekühltes Endlosband aufgebracht werden.
Eine solche Gießdüse ist bekannt aus „Direct Strip Casting" (DSC) - an Option for the Production of New Steel Grades" - steel research 74 (2003) No. 11/12 p. 724 - 731.
Bei dieser bekannten Anordnung fließt aus einem Verteiler der flüssige Stahl über eine horizontal liegende Zulaufrinne in die Gießdüse, die im Querschnitt einen von Feuerfestmaterial umschlossenen schmalen rechteckigen Kanal darstellt, der als Hohlblock mit Boden, Decke und zwei Seitenwänden ausgebildet ist.
Im Auslaufbereich ist in Fließrichtung gesehen zuerst an der Oberseite und nachfolgend an der Unterseite des Gießdüsenkanals ein quer zur Fließrichtung sich erstreckender in den Kanal hineinragender Steg aus Feuerfestmaterial angeordnet. Beide Stege bilden ein Wehr, um im Sinne der Wirkung eines Siphons mögliche kleine Schlackenreste und Oxide in der Schmelze zurück halten zu können. Die Übergabe des flüssigen Stahls auf das gekühlte Endlosband erfolgt gleitend entlang einer Schräge im Auslaufbereich.
Im Austrittbereich der Gießdüse tritt aufgrund der Oberflächenspannung und des Massenstroms eine Kontraktion des Stahl-Stromes auf. Dieser Effekt führt zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Schmelze in Querrichtung auf dem Endlosband und somit zu einer unzureichenden Kantenfüllung des gegossenen Stahlbandes.
Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannte Gießdüse dahingehend zu verbessern, dass die Schmelze sich beim Auftreffen auf dem Endlosband auch in Querrichtung gleichmäßiger verteilt. Die gestellte Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Hauptanspruchs mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Gießdüse ist dadurch gekennzeichnet, dass in Fließrichtung gesehen der lichte Querschnitt des Hohlblockes im Auslaufbereich sich gleichförmig in Richtung auf den Auslauf verringert und die Stirnseite des Bodens zur Oberfläche des Endlosbandes in der Weise ausgebildet ist, dass die Schmelze senkrecht auf das Endlosband trifft. Hierfür kann die Stirnseite des Bodens senkrecht ausgebildet oder mit einem Hinterschnitt versehen sein.
Die durch den schrägen Verlauf auftretende Verringerung des lichten Querschnitts des Hohlblocks bis zu einem den erforderlichen Durchsatz noch sichernden Minimalwert am Auslauf führt zu einem Aufstauen der Schmelze, die den Schmelzenstrom entgegen der Wirkung der Oberflächenspannung auch in die Randbereiche drückt.
Die Querschnittsverringerung erfolgt vorzugsweise durch eine Verringerung des lichten Höhenabstandes. Ein Anstieg des Bodens gegenüber der Decke hat sich als günstige Variante herausgestellt.
Besonders einfach lässt sich die Abstandsverringerung realisieren, wenn sie linear erfolgt. Problemlos wird der gewünschte Effekt dann erreicht, wenn die Oberfläche des Bodens in Fließrichtung gesehen linear bis zur Auslaufkante ansteigt.
Der Hohlblock kann aus einem Stück hergestellt sein oder mehrteilig aus separaten Elementen. Im Falle einer Mehrteiligkeit kann der Hohlblock bestehen aus separatem Bodenelement mit einer einteiligen aus Decke und zwei Seitenwänden bestehenden Haube oder aus einem separaten Deckenelement, einem separaten Bodenelement und zwei separaten Seitenelementen.
Der Einfachheit halber ist in beiden Fällen nur das Bodenelement mit der erfindungsgemäßen Anlaufschräge versehen. Dies hat den Vorteil eines einfachen Wechsels, falls das Bodenelement schneller verschleißen sollte als das Deckenelement oder die Seitenelemente.
Auch die rechtwinklige oder hinterschnittene Anordnung der Stirnseite des Bodenelementes der Gießdüse in Bezug auf die Oberfläche des Endlosbandes bewirkt eine bessere Schmelzenverteilung auf dem Endlosband. Die auslaufende Schmelze trifft dadurch nahezu senkrecht auf das Endlosband und erzeugt einen zusätzlichen Querimpuls. Dabei sollte die Höhe von der Auslaufkante bis zum Endlosband vorzugsweise 30 mm betragen.
Vorzugsweise ist der Anstieg der Anlaufschräge des Bodenelementes linear, ähnlich wie bei einer Rampe. Die Erstreckung des Anstiegs in Fließrichtung sollte mindestens 30 mm betragen, vorzugsweise liegt sie bei >50 mm.
Für eine frühzeitige Beeinflussung der auslaufenden Schmelze im Hinblick auf eine gleichmäßige Verteilung in Querrichtung, beispielsweise durch Gasstrahlen oder Induktoren, ist es hilfreich, das Bodenelement in Fließrichtung gesehen gegenüber dem Deckenelement vorstehen zu lassen. Dieser Überstand sollte mindestens 10 mm betragen. Durch einen solchen Überstand ist es möglich, die auslaufende Schmelze schon im Gießdüsenbereich statt erst auf dem Endlosband zu beeinflussen.
Für diesen Fall wird vorgeschlagen, die Randbereiche des Überstandes des Bodenelementes mit je einer in Fließrichtung gesehen abfallenden Schrägfläche zu versehen. Dies führt dazu, dass in Querrichtung gesehen der Schmelzenstrom zu den Randbereichen hin umgelenkt wird und so ebenfalls zu einer besseren Verteilung der Schmelze beiträgt.
Zur Vereinfachung der Herstellung des separaten Bodenelementes ist es von Vorteil, wenn die Auslaufkante mit einer Fase versehen ist. Diese Fase mindert gleichzeitig den Verschleiß an der hoch beanspruchten Auslaufkante.
In einem Ausführungsbeispiel wird die erfindungsgemäße Gießdüse näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt entlang der Linie A - A in Figur 2,
Figur 2 einen Querschnitt entlang der Linie B - B in Figur 1 ,
Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie C - C in Figur 2.
Figur 1 zeigt in einem Längsschnitt und Figur 2 in einem Querschnitt schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gießdüse 1. Sie ist als schmaler rechteckiger Hohlblock ausgebildet und setzt sich bei diesem Ausführungsbeispiel zusammen aus einem Deckenelement 2, einem Bodenelement 3 und zwei Seitenelementen 4, 5 (Figur 2). Alle genannten Teile 2 - 5 sind aus Feuerfestmaterial, vorzugsweise Keramik und bilden einen horizontal liegenden rechteckigen Kanal 6. Wie aus dem Stand der Technik bekannt, weist das Bodenelement 3 einen in den Kanal 6 hineinragenden quer zur Fließrichtung sich erstreckenden Steg auf, der ein so genanntes unteres Wehr 7 bildet.
Der Gießdüse 1 vorgeschaltet ist eine Zulaufrinne 8, die an einen hier nicht dargestellten Verteiler angeschlossen ist.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist am Deckenelement 9 der Zulaufrinne 8 ein in den freien Querschnitt hinein ragender sich quer zur Fließrichtung erstreckender Steg angeordnet, der ein so genanntes oberes Wehr 10 bildet. Beide Wehre 7, 10 wirken zusammen wie ein Siphon und sollen gegebenenfalls sich noch in der Schmelze befindliche Schlackenreste und Oxide zurück halten.
Beide Wehre 7, 10 können sowohl in der Gießdüse 1 als auch in der Zulaufrinne 8 angeordnet sein oder wie hier dargestellt das obere Wehr 10 in der Zulaufrinne 8 und das untere Wehr 7 in der Gießdüse 1.
Die Zulaufrinne 8 wird durch einen Rahmen 22 aus Metall umfasst, der am Ende zungenartig ausgebildet ist, um die angrenzende Gießdüse 1 klemmen zu können.
Erfindungsgemäß weist die Oberfläche des Bodenelementes 3 eine Anlaufschräge 11 auf, deren Anstieg linear erfolgt und die sich bis zur Auslaufkante 12 erstreckt. Damit die auslaufende Schmelze 13 nahezu senkrecht auf das Endlosband 14 trifft, ist im Unterschied zum Stand der Technik der Auslauf nicht mit einer Schräge versehen, sondern die Stirnseite 21 des Bodenelementes 3 steht rechtwinkelig in Bezug auf die Oberfläche des Endlosbandes 14.
Auf die Darstellung der Art der Kühlung des Endlosbandes 14 wurde hier verzichtet. Dargestellt ist nur die vordere Umlenkrolle 15 des Bandumlaufs, sowie die zwei Seitenbegrenzungen 16, 17 des Endlosbandes 14.
Die Anlaufschräge 11 weist in Fließrichtung gesehen eine Erstreckung 18 von mindestens 30 mm, vorzugsweise >50 mm, auf.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Anfang der Anlaufschräge 11 in unmittelbarer Nähe des unteren Wehres 7 vorgesehen. Zur Minderung des Verschleißes der Auslaufkante 12 ist diese mit einer Fase 23 versehen. Zur Erzeugung eines gewissen Querimpulses auf die Schmelze beträgt die Höhe 19 von der unteren Kante der Fase 23 bis zur Oberfläche des Endlosbandes 14 vorzugsweise 30 mm.
Für eine frühzeitige Beeinflussung der aus der Gießdüse auslaufenden Schmelze im Hinblick auf eine gleichmäßige Verteilung in Querrichtung weist die Stirnseite 21 des Bodenelementes 3 gegenüber der Stirnseite 26 des Deckenelementes 2 einen Überstand 20 auf.
Figur 3 zeigt in einem Schnitt C - C von Figur 2 eine weitere Maßnahme, um die auslaufende Schmelze 13 in Querrichtung gleichmäßiger auf dem Endlosband 14 zu verteilen. Dazu weist das Bodenelement 3 in beiden Randbereichen des Überstandes (20) eine in Fließrichtung abfallende Schrägfläche 24, 25 auf.
Dies führt dazu, dass Teile der auslaufenden Schmelze 13 in die Randbereiche umgelenkt und beschleunigt werden, wie die eingetragenen Pfeile dies kennzeichnen.
In der Projektion bildet die jeweilige Schrägfläche 24, 25 ein Dreieck, dessen eine Ecke durch den Beginn der Anlaufschräge 11 , die zweite Ecke durch die Auslaufkante 12 und die dritte Ecke durch die Stirnseite des jeweiligen Seitenelementes 4, 5 gebildet wird.
Der Darstellung in Figur 3 ist auch zu entnehmen, wie weit das Bodenelement 3 gegenüber dem Deckenelement 2 vorsteht. Dieser Überstand 20 sollte mindestens 10 mm betragen, um frühzeitig auf die auslaufende Schmelze einwirken zu können.
Bezugszeichenliste

Claims

Patentansprüche:
1. Gießdüse für eine horizontale Bandgießaniage, insbesondere für das Gießen von Stahlband, die als ein aus Feuerfestmaterial bestehender schmaler rechteckiger Hohlblock mit Boden, Decke und zwei Seitenwänden ausgebildet ist und dessen Auslaufbereich sich nur wenig oberhalb eines die auslaufende Schmelze aufnehmenden gekühlten Endlosbandes befindet dadurch gekennzeichnet, dass in Fließrichtung gesehen der lichte Querschnitt des Hohlblocks im Auslaufbereich sich gleichförmig in Richtung auf den Auslauf verringert und die Stirnseite (21) des Bodens des Hohlblocks zur Oberfläche des Endlosbandes (14) in der Weise ausgebildet ist, dass die Schmelze senkrecht auf das Endlosband trifft.
2. Gießdüse nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (21) des Bodens des Hohlblocks senkrecht zur Oberfläche des Endlosbandes (14) ausgebildet ist.
3. Gießdüse nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Stirnseite (21) des Bodens des Hohlblocks einen Hinterschnitt zur Oberfläche des Endlosbandes (14) aufweist.
4. Gießdüse nach einem der Ansprüche 1 - 3 dadurch gekennzeichnet, dass der lichte Höhenabstand sich verringert.
5. Gießdüse nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Boden gegenüber der Decke ansteigt.
6. Gießdüse nach einem der Ansprüche 1 - 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Verringerung bzw. der Anstieg mit einer geringen Steigung erfolgt.
7. Gießdüse nach den Ansprüchen 1 - 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Boden als separates Bodenelement (3) und die Decke und die zwei Seitenwände als einteilige rechteckige Haube ausgebildet sind und die Innenfläche des Bodenelements (3) im Auslaufbereich in Fließrichtung gesehen linear bis zur Auslaufkante (12) ansteigt.
8. Gießdüse nach den Ansprüchen 1 - 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlblock aus einem separaten Bodenelement (3), zwei separaten Seitenelementen (4, 5) und einem separaten Deckenelement (2) gebildet wird und die Oberfläche des Bodenelementes (3) im Auslaufbereich in Fließrichtung gesehen linear bis zur Auslaufkante (12) ansteigt.
9. Gießdüse nach Anspruch 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Erstreckung des Anstiegs der Anlaufschräge (11) in Fließrichtung mindestens 30 mm beträgt.
10. Gießdüse nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Erstreckung >50 mm beträgt.
11. Gießdüse nach einem der Ansprüche 1 - 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (21) des Bodenelementes (3) in Fließrichtung gesehen gegenüber der Stirnseite (26) des Deckenelementes (2) einen Überstand (20) aufweist.
12. Gießdüse nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass der Überstand (20) 10 mm beträgt.
13. Gießdüse nach den Ansprüchen 11 und 12 dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenelement (3) in beiden Randbereichen des Auslaufs je eine in Fließrichtung gesehen abfallende Schrägfläche (24, 25) aufweist.
14. Gießdüse nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Projektion der Schrägfläche (24, 25) ein Dreieck bildet, dessen eine Ecke durch den Beginn der Anlaufschräge (11), die zweite Ecke durch die Auslaufkante (12) und die dritte Ecke durch die Stirnseite des jeweiligen Seitenelementes (4, 5) gebildet wird.
15. Gießdüse nach einem der Ansprüche 1 - 14 dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenelement (3) an der Auslaufkante (12) mit einer Fase (23) versehen ist.
16. Gießdüse nach Anspruch 1 und 15 dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (19) von der unteren Kante der Fase (23) bis zur Oberfläche des Endlosbandes (14) vorzugsweise 30 mm beträgt.
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