WO2002016057A1 - Verfahren und vorrichtung zum streckrichten von kaltband sowie regelung des streckgrades - Google Patents

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    • B21B—ROLLING OF METAL
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    • B21B37/48—Tension control; Compression control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D1/00—Straightening, restoring form or removing local distortions of sheet metal or specific articles made therefrom; Stretching sheet metal combined with rolling
    • B21D1/05—Stretching combined with rolling

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for straightening cold rolled strip, the strip passing through a brake roller set and a pull roller set and being subjected to a stretching train between the two roller sets in the course of its stretching, and a regulation of the degree of stretching.
  • EP 0 393 301 B2 discloses a process for the continuous tensile stretching of metallic strips with a strip thickness between 0.05 mm and 0.5 mm, in particular strips made of steel, aluminum or similar metals. There, the strip to be straightened passes through a brake roller set and a pull roller set and is stretched between the two roller sets in the course of its stretching in the plastic region, which corresponds to the stretch limit of the strip material or slightly exceeds this stretch limit.
  • this straightening system has a pair of stretching rollers between the brake and the pulling roller set, so that the strip is superimposed with an additional stretch, which causes stretching in the plastic area. While the rollers of the brake and pulling roller sets have a relatively high stretching draw share, only about 5 to 25% of the stretching pull is generated with the pulling stretching roller pair.
  • the invention has for its object to provide a generic method and an apparatus for performing the method and also a regulation of the degree of stretching, with which the to be straightened, annealed, pickled and optionally trained cold strips with improved high quality, especially high surface quality, elastic and plastic stretch.
  • This object is achieved with a method according to the invention in that the belt is subjected to bending under tension in a high-tension roller set arranged between the brake roller set and the pull-roller set in order to increase the degree of stretch.
  • a preferred measure provides for the strip to be subjected to an alternate bend in the hoist roller set. This realizes the realization that when the strip is bent with a superimposed tension, the resulting degree of stretching increases and strip thicknesses of the strips, primarily made of stainless steel, but also strips made of such materials, which are characterized by a high surface quality, are greater than 0 , 5 mm with an increase in the achievable flatness and reduction in the residual stress conditions. Along with this, the surface fineness and surface gloss of the stretch-oriented metal strip is improved.
  • the mode of operation with alternate bending in the hoist roller set which according to the invention generates the main part of the stretch train while the remaining stretch degree is distributed over the brake and pull roller set, helps to further increase the degree of stretch.
  • the band is plastically extended by superimposing the band tension and bending at the point of run-up or run-off of the band onto the individual rolls of the hoist roll set.
  • a point-symmetrical structure of the bends in the pull-up part can be achieved, in particular in the case of thicker strips which cannot be stretched between the rollers simply by pulling.
  • the strip is guided through the pull-up roller set with a short tensioning length between the respective unwinding and run-up points of the individual rollers.
  • This short tensioning length which is understood to mean the free, unguided length of the belt between two successive rolls in the belt run, means that the belt run is improves and reduces the tendency of the tape to form longitudinal folds.
  • the short guy length can be achieved, for example, by the fact that the rollers of the hoist roller set, which follow one another in the direction of the looping or the belt passage, are at a smaller distance from one another than is the case with conventional S-roller arrangements.
  • the hoist roller set provided between the brake and the pull roller set has at least two, according to a preferred embodiment, four pull rollers arranged to produce tape tension and bending.
  • these S-shaped integrated rollers in the hoist roller set no longer require bending cassettes and adjustment systems.
  • they produce the high degree of stretching desired by superimposing the bending and tensioning of the strip, a four-pulley hoisting roller set also providing alternate bending and a further increased degree of stretching in the hoisting area.
  • An embodiment of the invention provides that the pull rollers of the pull-up roller set have a different diameter than the rollers of the brake and pull roller sets.
  • the plasticization of the strip and thus the achievable or adjustable degree of stretch can be influenced on the basis of a specifically set speed difference.
  • a hoist roller set with four rollers either only the inner two pull rollers or all four rollers can be provided with roller diameters that differ from the remaining rollers, ie those of the brake and pull roller set. If these pull-up rollers have a smaller diameter than the other rollers, the smaller the diameter, the greater the degree of stretching that results when the strip is bent with a superimposed tension. The limits are where the belt surfaces could be damaged.
  • Figure 1 in a very schematic side view of an embodiment of a stretch leveling system with an intermediate hoist part
  • Figure 2 shows a control scheme for controlling the degree of stretch with distribution of the individual degrees of stretch.
  • a system 1 for straightening stainless steel strips 2, preferably with thicknesses above 0.5 mm, as shown in FIG. 1, consists of a brake roller set 3 and, viewed in the direction of the strip passage indicated by arrows, then a brake roller set 5 and a pull roller set 4
  • the brake roller set 3 is designed with four rollers 6 and the pull roller set 4 with four rollers 7, which are each arranged in pairs in an S-shape.
  • the hoist roller set 4 also has four rollers, which are also in pairs S-shaped are arranged, namely the inner pull rollers 8a and 9a and the complementary rollers 8b and 9b.
  • the upper pair of rollers 8a, 8b and the lower pair of rollers 9a, 9b are arranged on the one hand with respect to the individual rollers and on the other hand from one pair of rollers to the smallest possible distance.
  • a short guy length 10 is thereby achieved, which is defined in each case between the run-off point 11 of the preceding roll in the strip running direction and the roll following in the strip running direction, as a result of which the strip running is improved and the formation of longitudinal folds (towel effect) is reduced. Since the band 2 in the pull-up roller set 5 is subjected to an alternate bend - with only one existing pair of rollers in any case a bend - in the pull-up roller set 5 there is an increased degree of stretching due to the bending of the band under tension.
  • the degree of stretch resulting from the bending of the strip 2 with a superimposed tension becomes greater the smaller the diameter of the rolls.
  • the limits are where a small roll diameter has an adverse effect on sensitive belt surfaces, because a rather large roll diameter, e.g. 800 to 1500 mm, reduces the influence.
  • the roll diameters are selected, there is definitely a plastic extension of the strip 1 by superimposing the strip tension and bending in the run-up or discharge point 11, 12 of the rolls 8a, 8b or 9a, 9b.
  • a hoist roller set 5 is arranged between the brake roller set 30 and the pull roller set 40.
  • the braking and pulling roller set 30 or 40 here, however, consists only of a pair of rollers formed by the rollers 6 or 7, but the roller arrangement of the pulling-up roller set 5 in turn on the one hand for a short guy length 10 and on the other hand by bending superimposed train resulting in high degree of stretching.
  • the control scheme shown allows the degree of stretching to add up to a total degree of stretching due to the mutual influence of the individual degrees of stretching in the up and down points 12 and 11 of the rollers in the hoist roller set 5.
  • a suitable degree of stretch is achieved with a suitable precontrol and regulation of the individual torques.
  • the degrees of stretch are tapped outside of the hoist roller set 5 between the train-building and straightening rollers or the straightening and train-dismantling roles of the brake and the train roller set 30 and 40 and attributed to the torques of the rollers of the hoist roller set 5. This makes a meaningful distribution of the individual degrees of stretch possible.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Streckrichten von Kaltband, wobei das Band einen Bremsrollensatz und einen Zugrollensatz durchläuft und zwischen beiden Rollensätzen im Zuge seiner Reckung einem Streckzug unterworfen wird, wird das Band in einem zwischen Bremsrollensatz und dem Zugrollensatz angeordnetem Hochzug-Rollensatz zur Erhöhung des Streckgrades einer Biegung unter Zug unterworfen. Hierzu weist der zwischen dem Brems- und dem Zugrollensatz vorgesehene Hochzug-Rollensatz mindestens zwei zur Erzeugung von Bandzug und Biegung angeordnete Zugrollen auf.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Streckrichten von Kaltband sowie Regelung des Streckgrades
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Streckrichten von Kaltband, wobei das Band einen Bremsrollensatz und einen Zugrollensatz durchläuft und zwischen beiden Rollensätzen im Zuge seiner Reckung einem Streckzug unterworfen wird, sowie eine Regelung des Streckgrades.
Durch die EP 0 393 301 B2 ist ein Verfahren zum kontinuierlichen Zugrecken von metallischen Bändern mit einer Banddicke zwischen 0,05 mm und 0,5 mm, insbesondere von Bändern aus Stahl, Aluminium oder dergleichen Metallen bekanntgeworden. Dort durchläuft das zu streckrichtende Band einen Bremsrollensatz und einen Zugrollensatz und wird zwischen beiden Rollensätzen im Zuge seiner Reckung im plastischen Bereich einem Streckzug unterworfen, welcher der Streckgrenze des Bandmaterials entspricht oder diese Streckgren- ze geringfügig übersteigt.
Damit sich die bei plastischer Reckung auftretenden Bandqueränderungen auf ein Minimum reduzieren und damit die Bildung von Mittenschüsseln sowie von über die Bandbreite ungleichmäßig verteilten Restspannungen nahezu eliminie- ren lassen, weist diese Streckrichtanlage zwischen dem Brems- und dem Zugrollensatz ein Zugreckrollenpaar auf, so dass das Band mit einem zusätzlichen Streckzug überlagert wird, welcher eine Reckung im plastischen Bereich bewirkt. Während den Rollen des Brems- und des Zugrollensatzes hierbei ein verhältnismäßig hoher Streckzuganteil zukommt, wird mit dem Zugreckrollen- paar nur etwa 5 bis 25 % des Streckzuges erzeugt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und außerdem eine Regelung des Streckgrades zu schaffen, mit denen sich die zu streckrichtenden, geglühten, gebeizten und gegebenenfalls dressierten Kaltbänder mit verbes- serter Qualität, insbesondere einer hohen Oberflächengüte, elastisch und plastisch strecken lassen.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Band in einem zwischen dem Bremsrollensatz und dem Zugrollensatz angeordneten Hochzug-Rollensatz zur Erhöhung des Streckgrades einer Biegung unter Zug unterworfen wird. Eine bevorzugte Maßnahme sieht hierzu vor, dass das Band in dem Hochzug-Rollensatz einer Wechselbiegung unterworfen wird. Hiermit wird die Erkenntnis umgesetzt, dass bei einer Biegung des Bandes mit überlagertem Zug der resultierende Streckgrad größer wird und sich auch Banddicken der Bänder, vorrangig aus Edelstahl, aber auch Bänder aus solchen Werkstoffen, die sich durch eine hohe Oberflächengüte auszeichnen, von mehr als 0,5 mm mit einer Erhöhung der erzielbaren Planlage und Reduzierung der Eigenspannungszustände streckrichten lassen. Damit einhergehend wird die Oberflächenfeingestalt und der Oberflächenglanz des streckgerichteten Metallbandes verbessert. Die Betriebsweise mit Wechselbiegung in dem Hochzug-Rollensatz, der erfindungsgemäß den Hauptanteil des Streckzuges erzeugt, während der verbleibende Streckgrad auf den Brems- und Zugrollensatz verteilt wird, trägt dazu bei, den Streckgrad weiter zu erhöhen.
Nach einem Vorschlag der Erfindung wird das Band durch Überlagerung von Bandzug und Biegung im Auflauf- bzw. Ablaufpunkt des Bandes auf die einzelnen Rollen des Hochzug-Rollensatzes plastisch verlängert. Es läßt sich hierdurch ein punktsymmetrischer Aufbau der Biegungen im Hochzug-Teil erreichen, insbesondere bei dickeren Bändern, die nicht durch reinen Zug zwischen den Rollen gestreckt werden können.
Nach einer weiteren vorteilhaften Maßnahme wird das Band mit kurzer Abspannlänge zwischen den jeweiligen Ab- und Auflaufpunkten der einzelnen Rollen durch den Hochzug-Rollensatz hindurchgeführt. Durch diese kurze Ab- spannlänge, worunter die freie, ungeführte Länge des Bandes zwischen zwei im Bandlauf aufeinanderfolgenden Rollen verstanden wird, wird der Bandlauf ver- bessert und die Neigung des Bandes zur Bildung von Längsfalten vermindert. Die kurze Abspannlänge läßt sich bspw. dadurch erreichen, dass die in Richtung der Umschlingung bzw. des Banddurchlaufs aufeinanderfolgenden Rollen des Hochzug-Rollensatzes einen geringeren Abstand voneinander aufweisen, als das bei üblichen S-Rollenanordnungen der Fall ist.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung dadurch gelöst, dass der zwischen dem Brems- und dem Zugrollensatz vorgesehene Hochzug-Rollensatz mindestens zwei, nach einer bevorzugten Ausführung vier zur Erzeugung von Bandzug und Biegung angeordnete Zugrollen aufweist. Die- se S-förmig in den Hochzug-Rollensatz integrierten Hochzug-Rollen erfordern im Gegensatz zu herkömmlichen Streckrichtern keine Biegekassetten und Anstellsysteme mehr. Sie erzeugen dabei gleichzeitig den durch Überlagerung von Biegung und Zug des Bandes gewünschten hohen Streckgrad, wobei ein vier Rollen aufweisender Hochzug-Rollensatz außerdem für die Wechselbiegung und einen noch einmal vergrößerten Streckgrad im Hochzugbereich sorgt.
Eine Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die Zugrollen des Hochzug- Rollensatzes einen anderen Durchmesser als die Rollen der Brems- und Zugrollensätze besitzen. Durch Veränderung der Rollendurchmesser kann auf- grund einer gezielt eingestellten Geschwindigkeitsdifferenz die Plastifizierung des Bandes und damit der erreichbare oder einstellbare Streckgrad beeinflußt werden. Bei einem Hochzug-Rollensatz mit vier Rollen können entweder nur die inneren beiden Zugrollen oder auch alle vier Rollen mit von den restlichen Rollen, d.h. denen des Brems- und Zugrollensatzes abweichenden Rollendurch- messern versehen werden. Wenn diese Hochzug-Rollen gegenüber den übrigen Rollen einen kleineren Durchmesser besitzen, läßt sich mit kleiner werdendem Durchmesser ein um so größerer resultierender Streckgrad bei Biegung des Bandes mit überlagertem Zug erreichen. Die Grenzen liegen dort, wo die Bandoberflächen beschädigt werden könnten. Bei sehr empfindlichen Bandoberflächen ergibt sich eine minimale Beeinflussung bei eher größeren Rollendurchmessern, z.B. von 800 bis 1500 mm. Schließlich wird eine Regelung des Streckgrades vorgeschlagen, die sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, dass in einem zwischen dem Brems- und dem Zugrollensatz angeordneten Hochzug-Rollensatz die Einzelstreckgrade in den Auf- und Ablaufpunkten der einzelnen Hochzug-Rollen zu einem Summen- streckgrad aufsummiert werden, wozu die Streckgrade außerhalb des Hochzug- Rollensatzes zwischen jeweils den Zug aufbauenden und richtenden bzw. den richtenden und den Zug abbauenden Rollen des Brems- und des Zugrollensatzes abgegriffen und auf die Drehmomente der Hochzugrollen des Hochzug- Rollensatzes zurückgeführt werden. Es wird somit nicht mehr zwischen den Rollen eine Differenzgeschwindigkeit erforderlich, die abschließend hinter zwei Rollen einen geforderten Streckgrad ergibt, vielmehr lassen sich mit dieser Regelung sinnvolle Verteilungen der Einzelstreckgrade erreichen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprü- chen und der nachfolgenden Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung. Es zeigen:
Figur 1 in sehr schematischer Seitenansicht eine Ausführung einer Streckrichtanlage mit einem zwischengeschalteten Hochzug-Teil; und
Figur 2 ein Regelschema zur Regelung des Streckgrades mit Verteilung der Einzelstreckgrade.
Eine Anlage 1 zum Streckrichten von Edelstahlbändern 2, vorzugsweise mit Dicken oberhalb 0,5 mm, besteht gemäß Fig. 1 aus einem Bremsrollensatz 3 und - in Richtung des durch Pfeile gekennzeichneten Banddurchlaufs gesehen sich daran anschließend - einem Hochzug-Rollensatz 5 und einem Zugrollensatz 4. Der Bremsrollensatz 3 ist mit vier Rollen 6 und der Zugrollensatz 4 mit vier Rollen 7 ausgebildet, die jeweils paarweise S-förmig angeordnet sind. Der Hochzug-Rollensatz 4 weist ebenfalls vier Rollen auf, die ebenfalls paarweise S-förmig angeordnet sind, und zwar jeweils die inneren Zugrollen 8a bzw. 9a und die jeweils komplementären Rollen 8b bzw. 9b.
Das obere Rollenpaar 8a, 8b und das untere Rollenpaar 9a, 9b ist einerseits in bezug auf die einzelnen Rollen zueinander und andererseits von Rollenpaar zu Rollenpaar in einem möglichst geringen Abstand angeordnet. Es wird damit eine kurze Abspannlänge 10, die sich jeweils zwischen dem Ablaufpunkt 11 der in Bandlaufrichtung vorhergehenden zu der in Bandlaufrichtung folgenden Rolle definiert, erreicht, wodurch der Bandlauf verbessert und die Ausbildung von Längsfalten (Handtucheffekt) vermindert wird. Da das Band 2 in dem Hochzug- Rollensatz 5 einer Wechselbiegung - bei nur einem vorhandenen Rollenpaar auf jeden Fall einer Biegung - unterworfen wird, stellt sich in dem Hochzug- Rollensatz 5 ein durch die Biegung des Bandes unter Zug erhöhter Streckgrad ein.
Der aufgrund von Biegung des Bandes 2 mit überlagertem Zug resultierende Streckgrad wird hierbei um so größer, je kleiner der Durchmesser der Rollen ist. Die Grenzen liegen dort, wo sich ein kleiner Rollendurchmesser nachteilig auf empfindliche Bandoberflächen auswirkt, denn ein eher großer Rollendurchmesser, z.B. 800 bis 1500 mm, setzt die Beeinflussung herab. Wie auch immer die Rollendurchmesser gewählt sind, so entsteht auf jeden Fall eine plastische Verlängerung des Bandes 1 durch Überlagerung von Bandzug und Biegung im Auflauf- bzw. Ablaufpunkt 11 , 12 der Rollen 8a, 8b bzw. 9a, 9b.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Regelschema zur Regelung des Streckgrades des Bandes 2 ist wie im zuvor beschriebenen Beispiel zwischen dem Bremsrollensatz 30 und dem Zugrollensatz 40 ein Hochzug-Rollensatz 5 angeordnet. Der Brems- und der Zugrollensatz 30 bzw. 40 besteht hier allerdings nur aus einem von den Rollen 6 bzw. 7 gebildeten Rollenpaar, wobei aber die Rollenanordnung des Hochzug-Rollensatzes 5 wiederum einerseits für eine kurze Ab- spannlänge 10 und andererseits einen durch Biegung mit überlagertem Zug resultierenden hohen Streckgrad sorgt. Das gezeigte Regelschema erlaubt es, dass sich der Streckgrad durch die gegenseitige Beeinflussung der Einzelstreckgrade in den Auf- und Ablaufpunkten 12 bzw. 11 der Rollen im Hochzug-Rollensatz 5 zu einem Summenstreckgrad aufsummieren. Es wird mit einer geeigneten Vorsteuerung und Regelung der Einzeldrehmomente ein Sollstreckgrad erreicht. Die Streckgrade werden außerhalb des Hochzug-Rollensatzes 5 zwischen den Zug aufbauenden und richtenden Rollen bzw. den richtenden und den Zug abbauenden Rollen des Brems- und des Zugrollensatzes 30 bzw. 40 abgegriffen und auf die Drehmomente der Rollen des Hochzug-Rollensatzes 5 zurückgeführt. Es wird damit eine sinnvolle Verteilung der Einzelstreckgrade möglich.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Richten von Kaltband, wobei das Band einen Bremsrollensatz und einen Zugrollensatz durchläuft und zwischen beiden Rollensätzen im Zuge seiner Reckung einem Streckzug unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Band in einem zwischen dem Bremsrollensatz (3, 30) und dem Zugrollensatz (4, 40) angeordneten Hochzug-Rollensatz (5) zur Erhöhung des Streckgrades einer Biegung unter Zug unterworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Hochzug-Rollensatz (5) der Hauptteil des Streckzuges erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Band in dem Hochzug-Rollensatz (5) einer Wechselbiegung unterworfen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (2) durch Überlagerung von Bandzug und Biegung im Auflauf- bzw. Ablaufpunkt (12; 11) des Bandes auf die einzelnen Rollen (8a, 8b; 9a, 9b) des Hochzug-Rollensatzes (5) plastisch verlängert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (12) mit kurzer Abspannlänge (10) zwischen den jeweiligen Ab- und Auflaufpunkten (11, 12) der einzelnen Rollen durch den Hochzug-Rollensatz (5) hindurchgeführt wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , umfassend einen Brems- und einen Zugrollensatz, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen dem Brems- und dem Zugrollensatz (3, 30; 4, 40) vorgesehene Hochzug-Rollensatz (5) mindestens zwei zur Erzeugung von Bandzug und Biegung angeordnete Zugrollen (8a, 8b; 9a, 9b) aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichne , dass der Hochzug-Rollensatz (5) vier zur Erzeugung von Bandzug und
Wechselbiegung angeordnete Zugrollen (8a, 8b; 9a, 9b) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugrollen des Hochzug-Rollensatzes (5) einen anderen Durchmesser als die Rollen (6, 7) der Brems- und Zugrollensätze (3, 30; 4, 40) besitzen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die inneren Zugrollen (8a, 9a) des Hochzug- Rollensatzes (5) gegenüber den Rollen der Brems- und Zugrollensätze (3, 30; 4, 40) einen kleineren Durchmesser besitzen.
10. Regelung des Streckgrades bei einem Verfahren nach Anspruch 1 bzw. einer Vorrichtung nach Anspruch 6, umfassend einen in einer Streckrichtanlage angeordneten Brems- und einen Zugrollensatz, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zwischen dem Brems- und dem Zugrollensatz (3, 30; 4,
40) angeordneten Hochzug-Rollensatz (5) die Einzelstreckgrade in Auf- und Ablaufpunkten (11, 12) der einzelnen Hochzug-Rollen zu einem
Summenstreckgrad aufsummiert werden, wozu die Streckgrade außerhalb des Hochzug-Rollensatzes (5) zwischen jeweils den Zug aufbauenden und richtenden bzw. den richtenden und den Zug abbauenden Rollen des Brems- und des Zugrollensatzes (3, 30; 4, 40) abgegriffen und auf die Drehmomente der Hochzug-Rollen (8a, 8b; 9a, 9b) des Hochzug-
Rollensatzes (5) zurückgeführt werden.
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