EP2516085A1 - Platte mit kühlkanälen - Google Patents

Platte mit kühlkanälen

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EP2516085A1
EP2516085A1 EP10793212A EP10793212A EP2516085A1 EP 2516085 A1 EP2516085 A1 EP 2516085A1 EP 10793212 A EP10793212 A EP 10793212A EP 10793212 A EP10793212 A EP 10793212A EP 2516085 A1 EP2516085 A1 EP 2516085A1
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EP
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grooves
groove depth
region
plate according
plate
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EP10793212A
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Jörn HOFFMEISTER
Wolfgang Mossner
Norbert Vogl
Jürgen HEMMERLE
Martin Becker
Markus Reifferscheid
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SMS Group GmbH
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SMS Siemag AG
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/055Cooling the moulds

Definitions

  • the invention relates to a plate with cooling channels, in particular a metal plate or a copper plate or a slab copper plate with cooling channels.
  • Plates in particular slab copper plates or mold wall front plates, with cooling channels are known in the prior art.
  • the applicant's prior application DE 10 2007 001 931 discloses a mold wall front plate which has a substantially smooth surface on the plate side facing the hot mold and has a groove structure of cooling channels on the cold side facing the plate side, always in each case two grooves formed as cooling channels are grouped together at their beginning and at their end.
  • the cooling channels are substantially straight and aligned in parallel, with circular holes are provided around mounting holes or holes for receiving thermal sensors to direct a coolant in the cooling channel around the bore.
  • the cooling channels are aligned straight and parallel to one another. In such plates, it has been found that the temperature distribution within horizontal sections of the plate can vary more widely, which can lead to thermal stresses in the plate or in a strand shell of a continuous casting.
  • the object is achieved by a plate, such as in particular a metal or copper plate, with a hot side and a cold side, wherein grooves are introduced as cooling channels on the cold side, which substantially from an upper edge in an upper region to a lower edge in one run in the lower region, and are introduced into the plate rows of holes, wherein between rows of holes parallel grooves are provided, further the rows of holes are arranged adjacent grooves which have in the region of holes sub-grooves which a curved or curved or oblique have running course, wherein at least individual grooves or sub-grooves in the upper or in the lower region have a groove depth T1 and at least individual grooves or sub-grooves in the upper or in the lower region have a groove depth T2, where T1 is equal to or not equal to T2.
  • a more homogeneous temperature distribution can be achieved.
  • grooves or partial grooves are provided with a groove depth deviating from T1 in the lower or in the upper region.
  • the groove depth T2 is reduced or enlarged relative to the groove depth T1.
  • grooves or partial grooves with a groove depth differing from T1 are provided, which are adjacent to the bores.
  • the grooves or partial grooves running parallel in the upper or in the lower region have a fluctuation width of their distance H of not more than +/- 20%, with the exception of the partial grooves adjacent to a bore in the horizontal direction.
  • grooves are arranged in the region between two vertically arranged bores which have a groove depth which varies only by +/- 10% around the groove depth T1.
  • all the grooves have substantially the same groove depth or the groove depth of the grooves in the lower region is lower than in the upper region.
  • At least a second part of the grooves have a uniform distance H, which is greater than the distance of the upper grooves. It is also advantageous if the groove width N in the upper region is smaller than the groove width in the lower region. It is also advantageous if at least a first part of the grooves have a uniform spacing in the lower or in the upper region.
  • an arcuate sub-groove is formed around a bore by three straight sub-grooves and four arc segment-shaped sub-grooves.
  • the groove depth T1 in the range of 1 0 mm to 30mm and / or the groove depth T2 is in the range of 10 mm to 30mm and / or the distance H is in the range of 10 mm to 20mm and / or the transition - Radius R is in the range of 1 mm to 50 mm.
  • FIG. 1 shows a view of a plate according to the invention.
  • FIG. 1 shows a plate 1 according to the invention, in which grooves 2 designed as cooling channels are provided.
  • the plate has an upper region 3 and a lower region 4.
  • the plate 1 according to the invention has grooves 2, which are either completely rectilinear or have both straight and curved or curved or angled sub-grooves.
  • the groove 6 is formed from almost the upper edge of the plate in the region 3 to almost to the lower edge of the plate in the region 4 in a straight line.
  • Such rectilinear grooves 6 are arranged parallel to one another and preferably extend between rows of bores 5.
  • five such straight grooves 6 are located next to each other in parallel between rows of bores 5. According to the concept of the invention, the number of these can be linear However, grooves 6 also vary, so that more or less than five such straight grooves 6 are provided side by side.
  • grooves 7 which have rectilinear sub-grooves 8 and which have curved or curved or oblique sub-grooves 9 between rectilinear sub-grooves 9.
  • the grooves 7 are preferably provided on both sides of a series of bores 5, wherein the curved part grooves 9 and part of the rectilinear part grooves 8 serve to guide the groove 7 around the bores 5.
  • transitions with a radius R can be provided.
  • the grooves in the upper region 3 of the plate 1 are distributed substantially more uniformly, apart from the sub-grooves that are immediately adjacent to the holes. According to the grooves in the upper region 3 of the plate 1 in the horizontal direction H are distributed or juxtaposed such that the center distance of the grooves with each other so varies, that a fluctuation range of highest +/- 20% occurs, except for the sub-grooves, which are immediately adjacent to the holes.
  • At least individual grooves in the upper region are provided with a groove depth T1. Also, all grooves in the upper region can be provided with the groove depth T1. In contrast, individual groove regions in the upper region can be provided with a groove depth which deviates in the groove depth T1. Such groove areas may be part-grooves which are adjacent to the bores 5, such as the part-slot 10. The groove depth in this regard may be greater than the groove depth T1.
  • the grooves in the lower region 4, which are adjacent to the holes 5, have no arcs around the holes 5 and they are substantially parallel over the entire length range. These grooves are advantageously formed in the lower region 4 with a groove depth T2 which is larger than the groove depth T1 and which is deeper than the groove depth T1. Also, the grooves or groove portions of the upper portion, which differ from the groove depth T1 may be formed with the groove depth T2.
  • all the grooves can also have substantially the same groove depth.
  • the groove depth of the grooves in the lower region may be lower than in the upper region.
  • the groove width in the upper region may be smaller, larger than or equal to the groove width in the lower region, so that over the width of the grooves, an adaptation or homogenization of the temperature of the plate 1 can be achieved.
  • transitions between straight sub-grooves and curved or curved or inclined sub-grooves with a transition radius R are rounded. It can be seen that an arcuate Partial groove can be formed around a bore by three straight sub-grooves and four arc segment-shaped sub-grooves.
  • the straight part of the groove (8) may also be omitted, so that advantageously curved, curved and / or inclined part grooves adjoin one another.
  • grooves (2, 6, 7) or part grooves (8, 9, 10) are provided with a groove depth differing from T1 in the lower or in the upper region, wherein the differing Nuttie- fe compared to Groove depth T1 can be increased or decreased by at least 10%.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Platte (1), wie insbesondere Kupferplatte, mit einer Warmseite und einer Kaltseite, wobei auf der Kaltseite Nuten (2) als Kühlkanäle eingebracht sind, die im Wesentlichen von einem oberen Rand in einem oberen Bereich (3) zu einem unteren Rand in einem unteren Bereich (4) verlaufen, und in die Platte (1) Reihen von Bohrungen (5) eingebracht sind, wobei zwischen Reihen von Bohrungen (5) parallel angeordnete Nuten (6) vorgesehen sind, weiterhin den Reihen von Bohrungen Nuten (7) benachbart angeordnet sind, welche im Bereich von Bohrungen Teilnuten aufweisen, welche einen gebogenen oder geschwungenen oder schräg verlaufenden Verlauf aufweisen, wobei zumindest einzelne Nuten oder Teilnuten im oberen oder im unteren Bereich eine Nuttiefe T1 aufweisen und zumindest einzelne Nuten oder Teilnuten im oberen oder im unteren Bereich eine Nuttiefe T2 aufweisen, wobei T1 gleich oder ungleich T2 ist.

Description

Platte mit Kühlkanälen
Beschreibung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Platte mit Kühlkanälen, wie insbesondere eine Metallplatte oder eine Kupferplatte oder eine Brammenkupferplatte mit Kühlkanälen.
Stand der Technik
Platten, wie insbesondere Brammenkupferplatten oder Kokillenwandvorderplat- ten, mit Kühlkanälen sind im Stand der Technik bekannt. So ist beispielsweise durch die ältere Anmeldung DE 10 2007 001 931 der Anmelderin eine Kokillen- wandvorderplatte bekannt, welche auf der der heißen Kokille zugewandten Plattenseite eine im Wesentlichen glatte Oberfläche aufweist und auf der der kalten Seite zugewandten Plattenseite eine Nutstruktur von Kühlkanälen aufweist, wobei immer jeweils zwei als Kühlkanäle ausgebildete Nuten an ihrem Anfang und an ihrem Ende zu Gruppen zusammen gefasst sind. Die Kühlkanäle sind dabei im Wesentlichen gerade und parallel ausgerichtet, wobei um Befestigungsbohrungen oder Bohrungen zur Aufnahme von Thermosensoren kreisbogenförmige Abschnitte vorgesehen sind, um ein Kühlmittel in dem Kühlkanal um die Bohrung herum zu leiten. In der Regel sind die Kühlkanäle gerade und parallel zueinander ausgerichtet. Bei solchen Platten hat sich herausgestellt, dass die Temperaturverteilung innerhalb von horizontalen Schnitten der Platte stärker variieren kann, was zu thermischen Spannungen in der Platte oder auch in einer Strangschale einer Stranggießanlage führen kann.
Durch die geraden Nuten als Kühlkanäle treten in Bereichen neben Schraubenspalten oder -bohrungen Unterkühlungen auf und in Bereichen der Schrauben treten Überhitzungen auf, die mit abnehmender Plattendicke und mit zunehmender Gießgeschwindigkeit sich verstärken.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Platte mit Kühlkanälen zu schaffen bei welcher die Nachteile des Standes der Technik zumindest vermindert sind und eine Temperaturverteilung in einer horizontalen Schnittebene der Platte demgegenüber homogener gestaltet ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Platte, wie insbesondere eine Metall oder Kupferplatte, mit einer Warmseite und einer Kaltseite, wobei auf der Kaltseite Nuten als Kühlkanäle eingebracht sind, die im Wesentlichen von einem oberen Rand in einem oberen Bereich zu einem unteren Rand in einem unteren Bereich verlaufen, und in die Platte Reihen von Bohrungen eingebracht sind, wobei zwischen Reihen von Bohrungen parallel angeordnete Nuten vorgesehen sind, weiterhin den Reihen von Bohrungen Nuten benachbart angeordnet sind, welche im Bereich von Bohrungen Teilnuten aufweisen, welche einen gebogenen oder geschwungenen oder schräg verlaufenden Verlauf aufweisen, wobei zumindest einzelne Nuten oder Teilnuten im oberen oder im unteren Bereich eine Nuttiefe T1 aufweisen und zumindest einzelne Nuten oder Teilnuten im oberen oder im unteren Bereich eine Nuttiefe T2 aufweisen, wobei T1 gleich oder ungleich T2 ist. Dadurch kann eine homogenere Temperaturverteilung erzielt werden.
Gemäß des Erfindungsgedankens ist es vorteilhaft, wenn im unteren oder im oberen Bereich Nuten oder Teilnuten mit einer von T1 abweichenden Nuttiefe vorgesehen sind. Vorteilhaft ist die Nuttiefe T2 gegenüber der Nuttiefe T1 verkleinert oder vergrößert ist.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn im oberen oder im unteren Bereich Nuten oder Teilnuten mit einer von T1 abweichenden Nuttiefe vorgesehen sind, die den Bohrungen benachbart sind.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die im oberen oder im unteren Bereich parallel verlaufenden Nuten oder Teilnuten mit Ausnahme der einer Bohrung benachbarten Teilnuten in horizontaler Richtung betrachtet eine Schwankungsbreite ihres Abstandes H von maximal +/- 20% aufweisen.
Auch ist es vorteilhaft, wenn im oberen oder im unteren Bereich Nuten im Bereich zwischen zwei vertikal untereinander angeordneten Bohrungen angeordnet sind, welche eine Nuttiefe aufweisen, welche nur um +/- 10 % um die Nut- tiefe T1 variiert.
Auch ist es vorteilhaft, wenn alle Nuten im Wesentlichen die gleiche Nuttiefe aufweisen oder die Nuttiefe der Nuten im unteren Bereich geringer ist als im oberen Bereich.
Auch ist es vorteilhaft, wenn im unteren Bereich zumindest ein zweiter Teil der Nuten einen gleichmäßigen Abstand H aufweisen, welcher größer ist als der Abstand der oberen Nuten. Auch ist es vorteilhaft, wenn die Nutbreite N im oberen Bereich kleiner als die Nutbreite im unteren Bereich ist. Auch ist es vorteilhaft, wenn im unteren oder im oberen Bereich zumindest ein erster Teil der Nuten einen gleichmäßigen Abstand aufweisen.
Erfindungsgemäß ist es bei einem weiteren Ausführungsbeispiel zweckmäßig, wenn ein Übergang zwischen geraden Teilnuten und gebogenen oder geschwungenen oder schräg verlaufenden Teilnuten mit einem Übergangsradius verrundet ist.
Auch ist es vorteilhaft, wenn eine bogenförmige Teilnut um eine Bohrung durch drei gerade Teilnuten und vier bogensegmentförmige Teilnuten ausgebildet ist.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Nuttiefe T1 im Bereich von 1 0 mm bis 30mm und/oder die Nuttiefe T2 im Bereich von 10 mm bis 30mm liegt und/oder der Abstand H im Bereich von 10 mm bis 20mm liegt und/oder der Übergangs- radius R im Bereich von 1 mm bis 50mm liegt.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Figur 1 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Platte.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung Die Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Platte 1 , bei welcher als Kühlkanäle ausgebildete Nuten 2 vorgesehen sind. Die Platte weist in ihrer bestimmungsgemäßen Anordnung einen oberen Bereich 3 und einen unteren Bereich 4 auf. Weiterhin finden sich in der Platte Bohrungen 5 zur Aufnahme beispielsweise von Befestigungsschrauben oder Sensoren, welche jedoch nicht dargestellt sind. Die erfindungsgemäße Platte 1 weist Nuten 2 auf, welche entweder vollständig geradlinig sind oder sowohl gerade als auch geschwungene oder gebogene oder abgewinkelte Teilnuten aufweisen. Beispielsweise ist die Nut 6 von nahezu dem oberen Rand der Platte im Bereich 3 bis nahezu zum unteren Rand der Platte im Bereich 4 geradlinig ausgebildet. Solche geradlinig ausge- bildeten Nuten 6 sind parallel zueinander angeordnet und verlaufen vorzugsweise zwischen Reihen von Bohrungen 5. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 finden sich fünf solcher geradliniger Nuten 6 parallel nebeneinander zwischen Reihen von Bohrungen 5. Gemäß des erfindungsgemäßen Gedankens, kann die Anzahl dieser geradlinigen Nuten 6 jedoch auch variieren, so dass mehr oder weniger als fünf solcher gerader Nuten 6 nebeneinander vorgesehen sind.
Rechts und links neben den Reihen von Bohrungen, von oben nach unten betrachtet, finden sich Nuten 7, welche geradlinige Teilnuten 8 aufweisen und welche zwischen geradlinigen Teilnuten 8 gebogene oder geschwungene oder schräg verlaufende Teilnuten 9 aufweisen. Die Nuten 7 sind vorzugsweise beiderseits einer Reihe von Bohrungen 5 vorgesehen, wobei die geschwungenen Teilnuten 9 und ein Teil der geradlinigen Teilnuten 8 dazu dienen, die Nut 7 um die Bohrungen 5 herum zu führen. Dazu können Übergänge mit einem Radius R vorgesehen sein.
Auch ist zu erkennen, dass die Nuten im oberen Bereich 3 der Platte 1 im Wesentlichen gleichmäßiger verteilt sind, wenn von den Teilnuten abgesehen wird, die unmittelbar den Bohrungen benachbart sind. Erfindungsgemäß sind die Nuten im oberen Bereich 3 der Platte 1 in Horizontalrichtung H derart verteilt bzw. nebeneinander angeordnet, dass der Mittenabstand der Nuten untereinander so variiert, dass eine Schwankungsbreite von höchsten +/- 20% auftritt, ausgenommen die Teilnuten, welche unmittelbar den Bohrungen benachbart sind.
Weiterhin sind zumindest einzelne Nuten im oberen Bereich mit einer Nuttiefe T1 versehen. Auch können alle Nuten im oberen Bereich mit der Nuttiefe T1 versehen sein. Auch können demgegenüber einzelne Nutbereiche im oberen Bereich mit einer Nuttiefe versehen sein, die in der Nuttiefe T1 abweicht. Solche Nutbereiche können Teilnuten sein, die den Bohrungen 5 benachbart sind, wie beispielsweise der Teilschlitz 10. Die diesbezügliche Nuttiefe kann größer sein als die Nuttiefe T1 .
Die Nuten im unteren Bereich 4, die den Bohrungen 5 benachbart sind, weisen keine Bögen um die Bohrungen 5 auf und sie verlaufen im Wesentlichen über den gesamten Längenbereich parallel. Diese Nuten sind vorteilhaft im unteren Bereich 4 mit einer gegenüber der Nuttiefe T1 vergrößerten Nuttiefe T2 ausge- bildet, welche tiefer ist als die Nuttiefe T1 . Auch die Nuten oder Nutbereiche des oberen Bereichs, welche von der Nuttiefe T1 abweichen können mit der Nuttiefe T2 ausgebildet sein.
Gemäß eines weiteren erfindungsgemäßen Gedankens, können alle Nuten im Wesentlichen auch die gleiche Nuttiefe aufweisen. Auch kann die Nuttiefe der Nuten im unteren Bereich geringer sein als im oberen Bereich.
Darüber hinaus kann die Nutbreite im oberen Bereich kleiner, größer oder gleich der Nutbreite im unteren Bereich sein, so dass auch über die Breite der Nuten eine Anpassung oder Homogenisierung der Temperatur der Platte 1 erreicht werden kann.
Wie in Figur 1 ersichtlich, sind Übergänge zwischen geraden Teilnuten und gebogenen oder geschwungenen oder schräg verlaufenden Teilnuten mit einem Übergangsradius R verrundet. Dabei ist zu erkennen, dass eine bogenförmige Teilnut um eine Bohrung durch drei gerade Teilnuten und vier bogensegment- förmige Teilnuten ausgebildet sein kann.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann die gerade Teilnut (8) gegebenenfalls auch entfallen, so dass sich vorteilhaft gebogene, geschwungene und/oder schräg verlaufende Teilnuten aneinander anschließen.
Weiterhin kann es bei einem Ausführungsbeispiel vorteilhaft sein, wenn im unteren oder im oberen Bereich Nuten (2,6,7) oder Teilnuten (8,9,10) mit einer von T1 abweichenden Nuttiefe vorgesehen sind, wobei die abweichende Nuttie- fe gegenüber der Nuttiefe T1 um zumindest 10 % vergrößert oder verkleinert sein kann.
Bezugszeichenliste
1 Platte
2 Nut
3 oberer Bereich
4 unterer Bereich
5 Bohrung
6 geradlinige Nut 7 Nut
8 geradlinige Teilnut
9 Teilnut
10 Teilnut

Claims

Patentansprüche
1 . Platte (1 ), wie insbesondere Kupferplatte, mit einer Warmseite und einer Kaltseite, wobei auf der Kaltseite Nuten (2) als Kühlkanäle eingebracht sind, die im Wesentlichen von einem oberen Rand in einem oberen Bereich (3) zu einem unteren Rand in einem unteren Bereich (4) verlaufen, und in die Platte (1 ) Reihen von Bohrungen (5) eingebracht sind, wobei zwischen Reihen von Bohrungen (5) parallel angeordnete Nuten (6) vorgesehen sind, weiterhin den Reihen von Bohrungen Nuten (7) benachbart angeordnet sind, welche im Bereich von Bohrungen Teilnuten aufweisen, welche einen gebogenen oder geschwungenen oder schräg verlaufenden Verlauf aufweisen, wobei zumindest einzelne Nuten oder Teilnuten im oberen oder im unteren Bereich eine Nuttiefe T1 aufweisen und zumindest einzelne Nuten oder Teilnuten im oberen oder im unteren Bereich eine Nuttiefe T2 aufweisen, wobei T1 gleich oder ungleich T2 ist.
2. Platte nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im oberen oder im unteren Bereich Nuten (2,6,7) oder Teilnuten (8,9,10) mit einer von T1 abweichenden Nuttiefe vorgesehen sind.
3. Platte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im oberen oder im unteren Bereich Nuten (2,6,7) oder Teilnuten (8,9,10) mit einer von T1 abweichenden Nuttiefe vorgesehen sind, die den Bohrungen 5 benachbart sind.
4. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im oberen oder im unteren Bereich parallel verlaufenden Nuten (2,6,7) oder Teilnuten (8,9,10) mit Ausnahme der einer Bohrung benachbarten Teilnuten in horizontaler Richtung betrachtet eine Schwankungsbreite ihres Abstandes H von maximal +/- 20% untereinander aufweisen.
Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im oberen oder im unteren Bereich Nuten (8) im Bereich zwischen zwei vertikal untereinander angeordneten Bohrungen angeordnet sind, welche eine Nuttiefe aufweisen, welche nur um +/- 1 0 % um die Nuttiefe T1 variiert.
Platte nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Nuten im Wesentlichen die gleiche Nuttiefe aufweisen oder die Nuttiefe der Nuten im unteren Bereich geringer ist als im oberen Bereich.
Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Bereich zumindest ein zweiter Teil der Nuten einen gleichmäßigen Abstand H aufweisen, welcher größer ist als der Abstand der oberen Nuten.
Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die Nutbreite N im oberen Bereich kleiner als die Nutbreite im unteren Bereich ist.
Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übergang zwischen geraden Teilnuten und gebogenen oder geschwungenen oder schräg verlaufenden Teilnuten mit einem Übergangsradius R verrundet ist.
Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine bogenförmige Teilnut um eine Bohrung durch drei gerade Teilnuten und vier bogensegmentförmige Teilnuten ausgebildet ist. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuttiefe T1 im Bereich von 10 mm bis 30mm und/oder die Nuttiefe T2 im Bereich von 10 mm bis 30mm liegt und/oder der Abstand H im Bereich von 10 mm bis 20mm liegt und/oder der Übergangsradius R im Bereich von 1 mm bis 50mm liegt.
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